Waar ben je naar op zoek?
Bronkhorst
Datasheet A123 - Superkritische CO2
Application note

Flowregeling in superkritische CO2 extractie

Het Franse bedrijf SFE Process ontwikkelt apparatuur voor geautomatiseerde extractie van natuurlijke verbindingen uit planten en andere grondstoffen in o.a. de levensmiddelen-, parfum-, cosmetica- en farmaceutische industrie. Met superkritisch CO2 kunnen essentiële oliën, aroma’s of geurstoffen bij lage temperatuur uit een natuurproduct worden geëxtraheerd zonder ze te denatureren. Om de nauwkeurigheid en daarmee de kwaliteit van de extractieapparatuur te verbeteren heeft SFE Process contact opgenomen met Bronkhorst France voor hun flowmeters. 

Bekijk de Bronkhorst oplossing


Wat is superkritisch CO2
Als doeltreffend alternatief voor vluchtige organische oplosmiddelen heeft superkritisch CO2 (kooldioxide) zijn waarde bewezen. We spreken van superkritische vloeistoffen wanneer er geen onderscheid is tussen de gasfase en de vloeistoffase van het medium. Bij CO2  is dat bij temperaturen > 31° C en drukken > 73 bar. Dit wordt de "superkritische" toestand genoemd. Deze toestand combineert nuttige vloeibare eigenschappen (oplosmiddel) en gasvormige eigenschappen (hoge diffusiviteit), waardoor het een goed extractiemiddel is. 

Superkritische CO2 extractie voor parfum


 

SFE Process: “Wij zijn heel tevreden over de flowinstrumenten van Bronkhorst en over hun service en ondersteuning.”

 

Toepassingseisen

Dankzij het regelen van de flow en de temperatuur van het superkritische CO2 kunnen verbindingen selectief en nauwkeurig uit grondstoffen worden geëxtraheerd. Zonder flowmeter zou de analyse gebaseerd moeten worden op theoretische flow curves met een nauwkeurigheid van ca. 20%. Dat is te weinig voor een herhaalbaar productierendement van opeenvolgende extracties. Als de precieze mass flow van het CO2 dat door de grondstof gaat bekend is, geeft dat een garantie voor herhaalbare opbrengsten. Een dergelijke flowmeter is dan ook onmisbaar. Bovendien moet het extractieproces geautomatiseerd plaatsvinden.

Belangrijke onderwerpen

  • Nauwkeurigheid en herhaalbaarheid
  • Automatisering/controle
  • Veelzijdigheid – in staat om temperatuur en dichtheid te monitoren
  • Service en ondersteuning

Procesoplossing

De oplossing van Bronkhorst bestaat uit een Coriolis-massflowmeter – mini CORI-FLOW M15 – voor de industriële apparatuur van SFE Process, en een mini CORI-FLOW M14-massflowmeter voor de laboratoriumapparatuur. De flowmeters zijn uitgerust met het Modbus-protocol voor de communicatie tussen de flowinstrumenten en de andere apparatuur van SFE Process.

De standaard industriële apparatuur die is ontwikkeld door SFE Process wordt gebruikt voor drukken tot 400 bar en 100 °C. In laboratoriumtoepassingen kan de druk oplopen tot 1000 bar. De massflowmeters worden vóór de pomp geplaatst, die de hoge druk op de extractor toepast.

Flowschema superkritische CO2 extractie
Flowschema

Bij het begin van het extractieproces met superkritisch CO2 wordt de natuurlijke grondstof in een vat geplaatst dat in het extractiegedeelte van de apparatuur wordt geplaatst. Hier laat een pomp het CO2 continu in superkritische toestand circuleren en worden geselecteerde verbindingen in het superkritische CO2-medium opgelost. Welke verbindingen er worden geëxtraheerd, kan worden bepaald door te spelen met de temperatuur en de druk in de extractor. Na extractie wordt de druk in het scheidingsgedeelte van de apparatuur verlaagd om het (nu gasvormige) CO2 te scheiden van de geëxtraheerde verbindingen. Dit CO2 wordt teruggewonnen en kan voor volgende extractiecycli worden gebruikt. Tijdens een cyclus kunnen verschillende verbindingen worden geëxtraheerd. Deze worden in vloeibare of vaste vorm in twee of drie afzonderlijke vaten verzameld.

Typische grondstoffen waaruit verbindingen worden geëxtraheerd, zijn vaste materialen als bloemen of hout. Een andere toepassing is het verwijderen van organische oplosmiddelen uit plasticafval, om het plastic te reinigen en te recyclen.

De extractieapparatuur van SFE Process maakt automatische extractie mogelijk dankzij een reeks vooraf vastgelegde recepten, waarvan de parameters volledig kunnen worden afgestemd op de grondstoffen en de te extraheren verbindingen. Door de integratie van een flowmeter kan de CO2-stroom nauwkeurig worden gemeten en kan deze stroom continu worden geregeld voor een optimale extractie. Als belangrijke informatie om de efficiëntie van de extractie te analyseren wordt de massa van de CO2-flow gemeten.

Bovendien meet de flowmeter nauwkeurig de temperatuur en de dichtheid van het CO2. De temperatuur wordt gemeten om er zeker van te zijn dat het CO2 in vloeibare toestand wordt toegevoerd voordat het wordt gepompt. Zo nodig kunnen er aanpassingen worden gedaan door bijvoorbeeld de instellingen van de warmtewisselaar of de pomp te wijzigen. 

De extractie wordt uiterst nauwkeurig en in real-time geregeld en gemonitord. Daarmee is de integratie van een flowmeter een echte kwaliteitsborging voor de productie, die tijd en geld bespaart en het proces verbetert.
 

Vraag advies
SFE Process setup voor superkritische CO2 extraction
SFE Process setup voor superkritische CO2 extraction

Heeft u een vraag? Onze specialisten helpen u graag verder met advies over flowmeters voor superkritische CO2

Waar heeft u een vraag over?
Ondervindt u problemen bij het invullen van dit formulier? Neem dan contact met ons op via e-mail ([email protected]).

Bronkhorst High-Tech designs and manufactures innovative instruments and subsystems for low-flow measurement and control for use in laboratories, machinery and industry. Driven by a strong sense of sustainability and with many years of experience, we offer an extensive range of (mass) flow meters and controllers for gases and liquids, based on thermal, Coriolis and ultrasonic measuring principles. Our global sales and service network provides local support in more than 40 countries. Discover Bronkhorst®!