Unité d'extraction à froid NECTACEL

de solvantde gazde vapeur

Présentation
Le procédé NECTACEL développé par CELSIUS permet l'extraction de molécules naturelles (d'origine végétale ou animale) en utilisant des solvants, notamment des gaz liquéfiés. Il s'adresse aux industries pharmaceutiques, cosmétiques, parfumerie, arômes et compléments alimentaires. Le procédé met l'accent sur la sûreté des installations, la gestion optimisée des ressources, l'économie d'énergie et le respect de l'environnement.

Principe général
L'extraction solide-liquide consiste à transférer des molécules d'intérêt d'une matrice solide vers une phase liquide (solvant). Le procédé se déroule en deux phases successives :

• Une étape d'extraction : mise en contact intime de la matrice et du solvant, dissolution de la molécule d'intérêt (macération, percolation, lixiviation, etc.).
• Une étape de séparation : évaporation du solvant et récupération de l'extrait (liquide, solide cristallisé ou suspension).

Procédé NECTACEL (extraction par gaz liquéfiés)
NECTACEL est un procédé d'extraction isobare et isotherme utilisant des gaz liquéfiés comme solvants. Il permet l'extraction et la séparation sous pression relativement basse (inférieure à 10 bar dans la pratique), sans pompe de circulation du solvant, avec recyclage quasi-total du solvant. Les phases d'extraction et de séparation se déroulent à température ambiante, avantageuse pour les molécules thermosensibles.

Avantages des gaz liquéfiés

• Travail à température ambiante (préservation des produits thermosensibles).
• Solvants chimiquement inertes ou « verts » selon le choix (butane, HFO1234ze, DME, etc.).
• Pressions de service faibles comparées au CO2 supercritique (moins de 10 bar pour certains gaz liquéfiés).
• Cycle sans pompe ni compresseur de solvant (mise en œuvre de l'évaporation/condensation dans les mêmes conditions).

Critères de choix d'un solvant

• Pouvoir de solvatation (polarité, caractère ionique) pour la molécule recherchée.
• Capacité du solvant à pénétrer la paroi cellulaire de la matrice.
• Propriétés thermodynamiques déterminant conditions de service et technologies des équipements (pression de vapeur, température de condensation).
• Critères éthiques et environnementaux : utilisation de solvants renouvelables ou « verts », faible consommation énergétique, température d'extraction préservant le produit.

Types de procédés d'extraction (résumé)

• Hydrodistillation : extraction par vapeur d'eau, utilisée pour huiles essentielles.
• Éfleurage à froid : solvant solide (graisse), difficilement industrialisable.
• Extraction par solvant liquide : eau, alcools, hexane, toluène, etc.
• Gaz liquéfiés : solvants gazeux à conditions normales, utilisés liquéfiés pour extraire à température ambiante.
• Extraction au R134a avec groupe frigorifique : cycle de Carnot utilisant un compresseur (complexité et consommation énergétique accrue).
• CO2 supercritique : excellent solvant mais nécessite fortes pressions (300–500 bar en pratique) et équipements coûteux.

Procédé d'extraction par gaz liquéfiés — étapes

• Phase d'extraction : mise en contact matière première / solvant liquide pour obtenir une solution.
• Phase de séparation : évaporation du solvant dans le bouilleur, condensation et collecte dans la cuve de stockage (procédé isobare/isotherme).
• Phase de décompression et mise sous vide du bouilleur/extracteur pour finaliser la séparation et sécher la matrice épuisée (recyclage du solvant).

Gaz envisagés et critères pratiques
Les solvants doivent être liquides à la température d'extraction proche de l'ambiante (pression de vapeur pratique < 10 bar à 35°C) et présenter une température de condensation atteignable avec moyens frigorifiques classiques (supérieure à -30°C à pression atmosphérique). Cinq gaz sont envisagés avec température d'évaporation à Patm entre -30°C et 0°C :

• N-butane
• Tetrafluoroethane (TFE ou R134a)
• HFO1234yf et HFO1234ze
• Diméthyléther (DME)

Table comparative (extrait)
Gaz liquéfié | Butane | R134a
Température d’ébullition à Patm | -0.5°C | -26°C
Pression de vapeur à 35°C | 2,3 bar | 7,9 bar

Applications
Extraction de cannabidiol du chanvre, extraction d'artémisinine de l'Artemisia annua, extraction d'huile des tourteaux, production d'extraits, huiles essentielles, concrètes, absolues, ingrédients fonctionnels pour cosmétique, arômes, parfums, nutraceutique et pharmaceutique.

Réalisation d'installations
Les installations NECTACEL sont livrées clés en mains, couvrant extraction, filtration, évaporation du solvant, concentration de l'extrait, condensation, stockage et recyclage du solvant. Les unités peuvent être polyvalentes ou dédiées, à l'échelle laboratoire ou industrielle. Conception et construction selon DESP 2014/68/EU et ATEX 2014/34/EU (pour butane ou DME), avec marquage CE.

Essais pilotes
Des essais qualitatifs d'extraction peuvent être réalisés sur un extracteur pilote de 1 litre (Plateforme d'Eco-Extraction de Valréas). Des unités pilotes et industrielles avec différentes capacités sont citées dans les références (ex. extracteur pilote 1 L, unités 200 L, etc.).

Caractéristiques / spécifications techniques

• Marque : CELSIUS
• Dénomination commerciale : NECTACEL
• Solvants usuels : n-butane, TFE (R134a), HFO1234ze, DME (diméthyléther), CO2 (procédé distinct)
• Mode d'exploitation : extraction isobare et isotherme, évaporation/condensation dans mêmes conditions
• Pression de service typique : inférieure à 10 bar pour gaz liquéfiés (dépend du solvant)
• Température d'extraction : proche de la température ambiante (favorise molécules thermosensibles)
• Recyclage du solvant : quasi-total
• Absence de pompe/compresseur pour le solvant (sauf pompe à vide pour séchage final)
• Conformité : DESP 2014/68/EU, ATEX 2014/34/EU (pour solvants inflammables), marquage CE
• Capacités mentionnées : pilotes 1 litre, unités pilotes 200 litres, et capacités industrielles plus élevées selon projet
• Propriété intellectuelle : procédé et dispositif faisant l'objet d'un brevet