I.
INTRODUCCIÓN
Lixiviación es la eliminación de una fracción soluble, en forma de solución, a partir de una fase sólida permeable e insoluble a la cual está asociada. La separación implica, normalmente, la disolución selectiva, con difusión o sin ella, pero en el caso extremo del lavado simple, consiste sólo en el desplazamiento (con alguna mezcla) de un líquido intersticial por otro, con el que es miscible. El constituyente soluble puede ser sólido o líquido y estar incorporado, combinado químicamente o adsorbido, o bien mantenido mecánicamente, en la estructura porosa del material insoluble. El sólido insoluble puede ser másico y poroso; con mayor frecuencia es de partículas y estas últimas pueden ser de poros abiertos, de celdas, con paredes celulares selectivamente permeables o con superficies activadas. (Perry, 2001). Debido a su gran variedad de aplicaciones y su importancia para diferentes industrias antiguas, la lixiviación tiene otros nombres. Entre los que se encuentran en la ingeniería química están la extracción, la extracción de sólido-líquido, la percolación, la infusión, el lavado y la decantación por sedimentación. Este proceso tiene la particularidad de que el constituyente soluble puede ser sólido o líquido y estar incorporado, combinado químicamente o adsorbido, o bien mantenido mecánicamente, en la estructura porosa del material insoluble. El sólido insoluble puede ser másico y poroso. Con mayor frecuencia de partículas de poros abiertos con paredes celulares selectivamente permeables. Diversas son las aplicaciones de esta operación unitaria en las diferentes industrias, tales como: La industria de procesos biológicos y alimenticios, la industria farmacéutica, la industria metalúrgica entre otras. La industria de procesos biológicos y alimenticios, puesto a que, muchos productos se separan de su estructura natural original por medio de una lixiviación líquido-sólido. Como ejemplo de ello un proceso importante es la lixiviación de azúcar de las remolachas con agua caliente. Por otra parte en la producción de aceites vegetales, se emplean disolventes orgánicos como hexano, acetona y éter, para extraer aceite de cacahuate, soya, semillas de lino, semillas de ricino, semillas de girasol, semillas de algodón, harina, pasta de palo e hígado de hipogloso. En la industria farmacéutica se obtiene una gran diversidad de productos por lixiviación de raíces, hojas y tallos de plantas. En la producción de café “instantáneo” soluble, el café tostado y molido se somete a una lixiviación con agua pura. El té soluble se fabrica por lixiviación de hojas de té con agua. El tanino se extrae de las cortezas de árboles por lixiviación con agua. Los procesos de lixiviación son de uso común en la industria metalúrgica. Los metales útiles suelen encontrarse en mezclas con grandes cantidades de constituyente sin deseables, y la lixiviación permite extraerlos en forma de sales solubles. Las sales de cobre se disuelven o se lixivian de los minerales molidos que contienen otras sustancias por medio de soluciones de ácido sulfúrico o amoniacal. Las sales de cobalto y níquel se lixivian de sus minerales con mezclas de ácido sulfúrico-amoniaco-oxígeno y muchos minerales más. Finalmente se tiene como objetivos conocer las diferentes máquinas del proceso de extraccion solido - líquido y aprender sus especificaciones de uso en una planta de procesamiento, por medio de su principio de funcionamiento. Además, aprender a reconocer las partes que la conforman e identificar el equipo cuando el estudiante de ingeniería alimentaria u otros lo reconozcan de inmediato por medio de sus características técnicas y su forma.
II.
Mecanismo
El mecanismo de la lixiviación puede incluir una solución física simple o la disolución facilitada por una reacción química. La velocidad de transporte de disolvente en la masa que se va a lixiviar o de la fracción soluble en el disolvente o de la solución de extracto del material insoluble, o alguna combinación de esas velocidades, pueden ser importantes. Es posible que exista una resistencia externa. Como el que una reacción química puede afectar a la velocidad de la lixiviación. Ya que las corrientes de lodo y clarificado no son fases inmiscibles, sino corrientes basadas en el mismo disolvente, el concepto de equilibrio en lixiviación no es el mismo que el que se aplica en otras separaciones de transferencia de materia. Si el soluto no se adsorbe en el sólido inerte sólo se logra el equilibrio verdadero cuando todo el soluto se disuelve y se distribuye de forma uniforme en todo el disolvente, tanto en la corriente de lodos como la de clarificación (o cuando el disolvente se satura uniformemente con el soluto, situación que nunca se presenta en un equipo de extracción diseñado de forma adecuada). La interpretación práctica del equilibrio de lixiviación es el estado en que las corrientes de lodos y clarificado tienen la misma composición. En un diagrama x-y, la línea de equilibrio es una recta que pasa a través del origen con una pendiente de valor unidad. Es costumbre calcular el número de etapas ideales (de equilibrio) requeridas para una lixiviación determinada y ajustar dicho número por medio de la aplicación de un factor de eficacia de etapa, aunque si se conocen, pueden aplicarse eficacias locales etapa a etapa. Sin embargo, y por lo general, no resulta sencillo establecer una eficiencia de etapa o un valor de eficacia global ni un índice de la velocidad de lixiviación (es decir, un coeficiente general sin probar los modelos a pequeña escala de los aparatos). De hecho, los resultados de dichas pruebas tienen que escalarse en forma empírica, sin una evaluación explícita de los índices de velocidad o de cuasiequilibrio. III.
Aparatos de extracción sólido-líquido
Según Ibarz (2005) Los aparatos utilizados en los procesos de extracción solido-liquido son muy variados. La clasificación depende de la industria, en la industria química según Perry (2001) es a través de la clasificación mediante el tipo de contacto la que proporciona las dos categorías principales en las que se divide el equipo de lixiviación: (1) los que realizan la lixiviación por percolación y (2) aquellos en que las partículas sólidas se dispersan en un líquido y, posteriormente, se separan de él. En cada una de esas clases existen unidades continuas y por cargas. Algunos autores en la industria alimentaria los clasifican según el tamaño de partícula sobre la que se va a realizar la extracción de soluto. Otros los clasifican según que el disolvente a utilizar sea o no volátil, o bien si interesa o no su recuperación. Por regla general, en la industria alimentaria, las partículas de material que contiene el soluto no son muy finas, sino que su tamaño suele ser superior a 200 mallas (0,074 mm de luz). Teniendo presente esta consideración Ibarz (2005) nos dice que los extractores se clasifican según el método de contacto, englobándose en tres grandes apartados; debiéndose tener presente que en esta clasificación no se hallan incluidos todos los tipos de extractores existentes. 3.1. Extractores de contacto simple Este tipo de extractores consta, esencialmente, de un depósito o recipiente abierto con un falso fondo. Las partículas sólidas se colocan en el deposito sobre el falso fondo, que suele ser un tipo de filtro o rejilla; distribuyéndose el disolvente sobre la superficie del sólido, de forma que se
realiza una percolación de aquel sobre este. La disolución resultante atraviesa el falso fondo, pudiéndose recoger como extracto. En muchos casos el disolvente se añade en tal cantidad que en realidad la carga se halla sumergida en el disolvente. Estos extractores se utilizan, generalmente, en pequeñas plantas industriales para la extracción de azúcar de remolacha, aceite de semillas oleaginosas y frutos secos, extracto de café a partir de granos tostados y molidos, solubles de té a partir de hojas deshidratadas, etc. En muchos casos es preciso utilizar disolventes volátiles, tal como en la extracción de aceite de semillas; o bien es necesario trabajar a presión para lograr una mejor percolación del disolvente sobre las partículas sólidas. Debido a ello, y por consideraciones higiénicas este tipo de extractores son cerrados. 3.2. Sistemas de múltiples contactos con lecho fijo Existen casos en los que la velocidad de extracción es muy rápida, y en una sola etapa es posible realizar la extracción deseada. Sin embargo, es más frecuente que esto no ocurra y sea necesario hacer circular el disolvente a través de una serie de tanques que contengan el sólido; de forma que el disolvente fresco se introduce en el tanque cuyo solido este mas agotado en soluto, fluyendo a través de los distintos tanques abandonando el sistema por el tanque recién cargado. Una serie de tanques de este tipo se denomina batería de extracción. Cuando el disolvente es volátil o el lecho de solidos poco permeable, es necesario utilizar depósitos cerrados que operen a presión, para facilitar que el disolvente atraviese el lecho. En estos casos el conjunto de tanques de extracción se denomina batería de difusión Robert. Los procesos en los que se utilizan este tipo de extractores son extracción de café, té, aceite y azúcar de remolacha. 3.3. Extractores continuos de lecho móvil Tal como su nombre indica, en este tipo de extractores el lecho de partículas sólidas es móvil, operando la mayoría de ellos en contracorriente. A continuación se describen algunos de los distintos tipos de extractores de lecho móvil existentes.
3.3.1 El extractor tipo Bollman Es un extractor de percolación también llamado extractor de cestas o Paternoster. 3.3.1.1 Principio de funcionamiento El extractor continuo de lecho móvil de Bollman también denominado Hansa – Muhle, conta de una serie de cestas perforadas, dispuestas como un elevador de cangilones que está encerrado en una cámara vertical hermético de vapor (Coulson y Richardson, 2003) y además estos se encuentran suspendidas por un par de cadenas sin fin que mueven unas ruedas dentadas (Figura 1 ) (Browm et al; 1965).Los cangilones o cestas se cargan con el sólido en la parte derecha del extractor, y a medida que van descendiendo se rocían con una disolución de miscela intermedia. En esta zona del extractor el sólido y la disolución descienden en corrientes paralelas en contactos multiples. La miscela que se recoge en el fondo de la parte derecha del extractor se recoge como miscela final concentrada pasara a un proceso de filtración para obtener el aceite puro y después a un depósito de almacenaje. Una vez rebasada la parte inferior, las cestas con sólido parcialmente agotado suben por la parte izquierda del extractor; a medida que las cestas ascienden se agregan y rocían con disolvente puro a cada una de ellas, en una parte determinada
de la zona alta del extractor. En esta zona, el sólido y el disolvente circulan en contracorriente, de forma que en la parte inferior se obtiene la miscela intermedia, mientras que la cesta con los sólidos ya agotados es descargada en la parte superior (Ibartz y Barbosa – Cánova, 2005).
Figura 1. Extractor Bollman, (Coulson y Richardson, 2003)
Figura 2 . Extractor Bollman, llenado y vaciado de las cestas. Fuente: Coulson y Richardson (2003)
2.3.1.1 Partes
Aspersor
Figura 3. Esquema de un extractor continuo de capas móviles, sistema Bollman. Fuente: Brown, 1965. A continuación, se explicará la función de cada parte presente en el extractor Bollman según Brown (1965) y (Coulson y Richardson, 2003):
Depósito intermedio: Es aquel lugar donde se recepciona la miscela intermedia, es decir la mezcla de disolvente y una parte de soluto extraído de la materia prima. Bomba: Es el responsable de transportar la miscelas intermedia por tuberías de acero inoxidable desde la parte inferior hasta la superior donde se encuentra el deposito intermedio. Generalmente se usan bombas periféricas o centrifugas. Orificio de descarga A: Aquí es por donde se obtiene y sale la miscela parcial hacia su depósito para su recirculación.
Orificio de descarga B: es aquí donde se obtiene y se descarga la miscela final, entendiéndose como la solución de máxima concentración final, que contiene pequeñas partículas sólidas en suspensión. Cadenas sin fin: Mueven unas ruedas dentadas que ayuda así a la circulación de los cangilones huecos. Se recomienda constante engrasamiento para un movimiento sin interrupciones. Tolva alimentadora: Es la encargada de llenar las cestas con cantidades fijas de semillas trituradas en copos. Cangilones perforados: Son los recipientes de los sólidos a extraer, encargados de transportarlos durante su extracción haciendo que el lecho sea móvil. Rueda Dentada: Están ubicadas y la parte inferior y superior del extractor y unidas a la cadena sin fin otorgándole así movimiento rotatorio semicircular para mover los cangilones. Caja envolvente: Es la responsable de evitar fugas de vapor de disolvente debido hermeticidad. Transportadores de tornillo sin fin: Son los que están conectados a la tolva de descarga, encargados de llevar los solido gastados hacia los desecadores para eliminar el solvente y ser aprovechado en otro proceso industrial. Tolva de descarga: Es donde se almacena las semillas gastadas ubicadas en la parte superior. Depósito de disolvente puro: Es donde se almacena el solvente que puede ser un tricloroetileno, la acetona y el éter, para que sean rociados a una altura del extractor. Aspersor: Hay para tanto para le solvente puro como para la semi miscela que son los encargados de distribuirlos homogéneamente en toda la superficie de la canasta perforada
2.3.1.2 Características técnicas Coulson y Richardson (2003) ofrece algunas características técnica generales. •
Un extractor típico de Bollman puede manejar de 10.000 a 20.000 kg/h de sólidos desmenuzables, además se mueve a 0.3Hz (1 revolución por hora) aproximadamente, conteniendo cada cesta unos 350 Kg de semillas.
•
Trabaja a uno 380 V
•
El tamaño depende de la capacidad, generalmente son de gran tamaño.
•
Los pesos de semilla y disolvente se encuentran en relación 1:1
2.3.1.3 Aplicaciones Extracción de semillas oleaginosas que no se desintegran durante la extracción que deberían estar trituradas o desmesuradas y casi agotadas de aceite, como el aceite de semillas de soja que con un contenido de 15% de aceite. Por otro lado, se tiene como opción para la extracción de azúcar de remolacha (Ibartz y Barbosa – Cánova, 2005 y Brown, 1965).
2.3.1.4 Ventajas y desventajas
2.3.2
VENTAJAS Puesto que los sólidos no están agitados y que las micelas finales se desplazan en contracorriente, el extractor de Bollman permite el uso de granos delgados, produciendo un contacto de buena calidad (Brown, 1965) Alta eficiencia de extraccion debido a un doble contacto en contracorriente y paralelo. DESVENTAJAS Sin embargo, se trata de un dispositivo parcialmente en contracorriente, y en algunos casos se producen acanalamientos y, consecuentemente, etapas con baja eficacia. Quizás por esta razón, está siendo desplazado en la industria de extracción de aceite por percoladores de cesta horizontal, cazoleta o banda (Ibartz y Barbosa – Cánova, 2005). Difícil mantenimiento. Ocupa gran espacio.
El extractor tipo Rotocel
Es un extractor de percolación, al igual que el de cesta tipo Bollman son extractores de contracorriente. Según su diseño y trayectoria del material a extraer, el Rotocell es también llamado carrusel o rotativo. 2.3.2.1 Principio de funcionamiento En el extractor Rotocell, una serie de celdas o cestas giran alrededor de un eje vertical y tienen forma de cuña con fondos abisagrados y perforados, una puerta de salida de funcionamiento automático provista de una pantalla de drenaje. A medida que el cilindro de cestas gira sobre su eje vertical, la harina u hojuelas de alimento entran en el extractor a través de un tornillo de alimentación A especialmente diseñado y el sólido se llena en la primera cámara, luego el llenado se desplaza en las celdas alrededor del extractor. Hay una serie de bombas, llamadas de etapas D, que cargan el disolvente fresco a la última celda, bombean el disolvente (hexano) fuera del compartimiento en una posición y lo descargan en el compartimiento a la posición anterior a través de los pulverizadores E. El proceso de extracción a contracorriente y continua, se produce en cada celda, el sólido inerte es tratado continuamente con el disolvente en diversas concentraciones, mediante la recirculación del disolvente de una etapa a la siguiente en contra del flujo sólido, las celdas son rociadas sucesivamente con miscelas cada vez mas diluidas, hasta que después de un determinado tiempo se rocian con disolvente puro. Cuando el liquido atraviesa el lecho y cae, sirviendo la miscela obtenida como disolucion extractora del compartimento anterior, entonces la rueda de estrella giratoria gira a la siguiente posición y la entrada de disolvente se inicia de nuevo. Cabe señalar que las partículas finas que drenan fuera del fondo de la celda con la miscela son devueltas a través de la bomba de etapas al dispositivo de inundación en la parte superior (pulverizador E) del extractor y así el efecto de filtrado es continuo durante todo el proceso.
Al término de la extracción, el producto miscelar fluye por el conducto de descarga y se recoge en los compartimientos radiales bajo el miembro giratorio, compartimiento B, desde donde había sido devuelto por las bombas. (Chakrabarty, 2003), el fondo con bisagra C baja y descarga la harina agotada. Dado: 1. 2. 3. 4. 5.
Apertura de alimentación Abertura de descarga Parte inferior articulada de las celdas Bombas de escenario Rociadores.
En la Figura 4 se puede observar que el compartimiento o celda 7 es grande para proporcionar tiempo suficiente para el drenaje desde el compartimento 1, porque aquí puede contener sólidos suspendidos. El disolvente usado es casi siempre hexano. Se han propuesto disolventes clorados, tales como tricloroetileno, pero el costo es muy elevado. El voltaje es variable y la velocidad de rotación del extractor puede ser ajustada muy sencillamente por el operador para adaptarse a diferentes materiales.
Figura 4. Esquema de compartimientos en el proceso de funcionamiento Fuente: Chakrabarty, 2003
Figura 5. Secuencia de Funcionamiento de un extractor continuo Rotocel Fuente: Ziegler, 1998
2.3.2.2 Partes Tornillo de alimentación
Figura 6. Esquema de un extractor continuo Rotocel Fuente: Ibarz, 2011
Celdas giratorias
Disolvente + aceite (miscella)
Aspersión
Retorno de líquido entre etapas: (disolvente + aceite)
Entrada de sólidos (hojuelas de frijol) Dirección de rotación
Bandeja giratoria
Descarga de sólidos Bandeja fija
Sólidos lixiviados Disolvente (hexano)
Líquido intermedio: (disolvente + aceite)
Salida del material extraído
Figura 7. Esquema de partes de un extractor continuo Rotocell Fuente: Adaptato de Chakrabarty, 2003
El diseño de un Extractor Rotocel consta principalmente de:
Cámara cilíndrica: La cámara cilindrica vertical cerrada y fija, dentro de la cual se encuentra un rotor (eje vertical). Rotor: Permite el movimiento de una rueda giratoria en estrella y a su vez la rotación de cada celda. Rueda giratoria: Divide el tanque interno de la misma forma cilíndrica que la cámara, en compartimentos o celdas (15 a 18). Celdas: - Cuyo fondo es en forma de cuña y se halla perforado. Cada una de ellas conforman las cámaras de extracción y tienen una puerta de salida de funcionamiento automático provista de una pantalla de drenaje o filtro. - En ellas se lleva a cabo el proceso de extracción, una vez que entran en contacto el disolvente y el sólido, las soluciones escurridas (miscelas) atraviesan el lecho y se recoge en el fondo, entonces la rueda gira a la siguiente celda y la entrada del disolvente se inicia de nuevo, sirviendo la miscela obtenida como disolucion extractora del compartimento anterior. Placa de rejilla fija o filtro: De bajo de cada celda, aproximadamente 1mm de espesor que servirá para sostener los sólidos. Tornillo de alimentación: Permite la entrada de la materia prima sólida en el extractor mediante el desplazamiento de cada celda alrededor del extractor. Las bombas: - Permiten la entrada del disolvente (comúnmente hexano), a través de una serie de aspersores y cargan el disolvente fresco a la última celda, en un intervalo de tiempo dado hasta que la entrada de disolvente se detiene y comienza el proceso de extracción. - Realizan el flujo contracorriente de cada aspersión (miscela) que se logra recirculando el disolvente de una etapa a la siguiente en contra del flujo sólido, las celdas son rociadas sucesivamente con miscelas cada vez mas diluidas, hasta que después de un determinado tiempo se rocian con disolvente puro. (remojo). El liquido atraviesa el lecho y se recoge en el fondo, sirviendo la miscela obtenida como disolucion extractora del compartimento anterior. Aspersores: Al girar el rotor, cada celda pasa debajo de dichos aspersores mediante los cuales se empapan con el disolvente (pulverización) Zona de escurrido: Despues de ser rociado con el disolvente puro existe una zona de escurrido del material sólido Bandejas inferiores: Los sólidos agotados o lixiviados finalmente se descargan en las bandejas inferiores desde donde se retira (Ibarz, 2011). Recipiente inferior: El disolvente fluye hasta las bandejas del recipiente inferior, desde donde es devuelto por las bombas hacia la salida del material extraído. Luego del bombeo de salida, las miscelas pasan a un proceso posterior de evaporación u otros procesos de separación. Tablero de control: Se pueden determinar y controlar cantidad de vapor (psig) y temperatura en el proceso, la velocidad se puede ajustar a la velocidad de lixiviación y producción de procesamiento de acuerdo a las condiciones de producción. Chaqueta de calentamiento con vapor: El extractor debe mantener la extracción a temperatura constante y evitar degradación de sustancias volátiles y colorantes.
2.3.2.3 Características técnicas El extractor Rotocell® EX-101 es un modelo para extracciones a menor escala (Flores y Yepez, 2007) Temperatura de Operación : 50 – 70 °C Ancho del tanque (mm) : 1418 Altura del tanque (mm) : 1266 Volúmen (mᵌ) : 1.41 Forma de tanque : Cilíndrico Orientación del tanque : Vertical Espesor de lámina (mm) : 4.5 Cantidad de celdas : 13 Tamaño de poro del filtro (mm) : 2 Material del tanque : Acero inoxidable Material del Filtro : Acero inoxidable Material de las celdas : Polipropileno
El extractor Rotocell Industrial (alibaba.com)
El modelo de extractor Rotocel industrial indica que: La conversión de la frecuencia puede ajustar la velocidad de la célula o de la capacidad, la cadena de las compuertas inferiores de las celdas hace la operación estable y segura. Las placas fijas son de acero inoxidable, la altura de la célula es 2.5m, mientras que la altura del material es 2m, este extractor tiene gran capacidad excedente, es provechoso ampliar capacidad en el futuro. Mientras tanto, un alto nivel de material mejora la eficiencia de la extracción. El extractor tiene 18 celdas, las rejillas cruzadas se aplican para prevenir el flujo de aceite de la mezcla hacia atrás en la célula final, las bombas de solventes tienen flujo grande, buen sellado, bajo costo, bajo ruido.
2.3.2.4 Aplicaciones Extracción de aceite de semillas oleaginosas como algodón, soya, colza, sésamo, maní, ricino, entre otras. Es muy usado para muchos tipos de tortas prensadas previamente, lo que permite mejorar la calidad del aceite crudo y reducir el escalado en el sistema de evaporación. Las tortas de prensado previo con un 25 a un 35% de contenido de aceite se pueden extraer a un nivel de residuos de aceite de menos del 1%. 2.3.2.5 Ventajas y desventajas Ventajas:
Las características de diseño y la simplicidad de ajuste hacen que el extractor sea el más fiable y flexible. La recirculación de la miscela, reduce el consumo de solventes y residuos posteriores en la comida, así como un incremento de la concentración de micela. De igual manera, ahorra energía al reducir la cantidad evaporada. La autofiltración produce un extracto que tiene un contenido de sólidos inferior Su sistema es fácilmente reproducible a menor escala en lecho estático Requieren poco espacio.
Desventajas:
Si el disolvente es hexano o disolvente clorado, el peligro de explosión o de pérdida excesiva de disolvente hace necesario que el extractor se encuentre en una carcasa completamente hermética al vapor. Esto complica todos los problemas de alimentación y descarga en un grado considerable
La matriz sólida está expuesta a un esfuerzo mecánico mínimo, por lo que debe haber un previo proceso de prensado que aumentan los costos.
2.3.3
El extractor Bonotto
Continua. Equipo extractor vertical de platos, que consiste en una columna dividida en compartimentos cilíndricos mediante la disposición de platos horizontales espaciados a distancias iguales. Cada plato tiene una abertura radial (rendija) colocada a 180° con respecto a las aberturas de los platos situados inmediatamente por encima y por debajo y que se limpian mediante un raspador radial giratorio. Alternativamente, los platos pueden montarse sobre un eje coaxial y rotar sobre palas estacionarias. Los sólidos caen como una cortina en el disolvente que fluye hacia arriba por la torre. (Perry, 2011.). Los sólidos son retirados por el fondo del equipo mediante un tornillo sinfín y un compactador. Al igual que el equipo Bollman, el equipo Bonotto ha sido desplazado por los equipos de bandas horizontales o por los de percolación de bandejas para la extracción de aceites de semillas.
Figura 8. Extractor de Bonotto Fuente: Ibarz, 2011.
Figura 9: Corte una columna extractora Bonotto Fuente: Perry, 2011
2.3.3.1 Principio de Funcionamiento El extractor de Bonotto de la figura 4, está dividida en una serie de secciones, por medio de platos horizontales, colocados de manera que puedan girar sobre un eje central. Los platos tienen una serie de ranuras colocadas sinusoidalmente, a través de las cuales las partículas introducidas por la parte superior de la columna descienden por gravedad en contracorriente con el flujo ascendente de disolvente. Unos brazos rascadores estacionarios, colocados encima de cada plato, ejecutan la agitación suave de la masa de las partículas, lo cual evita obstrucciones, a la vez ayuda el paso de estas a través de las ranuras (Alton, 1984).
El Extracto de bonotto (Figura 3), se aprecia en la parte inferior un tornillo sinfín para la descarga de las partículas. El mecanismo de la utilización es por estrangulación que comprime las partículas agotadas y cierra en el fondo de la columna, evitando las pérdidas de disolvente. La descarga de las partículas, a través de dicho mecanismo tiene la ventaja de liberarlas, por expresión, de la mayor parte del disolvente ocluido. Sin embargo, este dispositivo no presenta seguridad con ciertas semillas, por lo cual cuando se manipulan semillas distintas a la soja, se le suele reemplazar por un tubo lateral, en plano inclinado, por el cual se conducen las partículas agotadas, por medio de transportadores Redler o de cadena, a través de una serie de rodillos expresores (Alton, 1984). 2.3.3.2 Ventajas
La descarga de partículas por el método de estrangulamiento, las libera mayormente del disolvente ocluido. Contienen brazos rascadores, evitando las obstrucciones de las masas.
2.3.3.3 Desventajas El mecanismo de estrangulamiento no es eficiente para todas las partículas agotadas, no presentando seguridad para ciertos tipos de semillas. El método de precipitación es por la fuerza de gravedad (sedimentación), demorando el proceso.
2.3.3.4 Aplicaciones Este mecanismo de extractores se aplica mayormente en la extracción de aceite de semillas y frutos secos.
Figura 10: Extracto Bonotto Fuente: ALAPATI. 2002
Figura 11: Extractor Bonotto Fuente: BINAY K. DUTTA, 2009
2.3.3.
El extractor Hildebrandt
Para Perry (2001) los Extractores con transportador de tornillo sinfín, un tipo de equipo para lixiviación continua que emplea el principio del transportador de tornillo no es, en términos estrictos, un equipo percolador ni un equipo de extracción para dispersiones de sólidos.
2.3.3.1. PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO Es un extractor de inmersión, ya que en todo momento el sólido se encuentra inmerso en el disolvente. En esencia consta de tres elementos montados en forma de U. El sólido se carga por uno de los brazos verticales y se hace avanzar, mediante un transportador de tornillo sin fin, hacia abajo. Una rama horizontal lo transporta hacia el otro brazo vertical, por donde asciende hasta ser descargado por su parte superior. El movimiento del solido se logra con tornillos sin fin de paletas perforadas. El disolvente se alimenta por el brazo de subida de los sólidos, lográndose con esto que las corrientes liquida y sólida circulen en contracorriente. En el conducto de salida de la disolución extraída, existe un filtro que evita que el sólido salga por esta corriente.
Figura 12: Extractor Hildebrandt Fuente: Ibarz, 2011.
Un diseño bastante similar, pero más sencillo, utiliza una sección del tornillo sinfín horizontal para la lixiviación y un segundo tornillo en una sección inclinada para el lavado, el drenaje y la descarga de los sólidos extraídos. En el equipo de Danske Sukkerfabriker, el eje del extractor está inclinado aproximadamente 10° con respecto a la horizontal, con lo que se elimina la necesidad de dos tornillos con ángulos de inclinación diferentes (Perry, 2001)
Figura 13 : Extractor Hildebrandt Fuente: Shantanu En este sistema, el sólido se sumerge en el agente de extracción. El sistema se compone de dos largas secciones de tubos equipados con transportadores de tornillo en su interior. Se proporciona una tolva de alimentación en un extremo de la sección horizontal y el sólido se carga en el tubo a través de esta tolva. Luego el sólido es transportado al otro extremo del transportador de tornillo de movimiento lento. En el otro extremo del tubo hay otra sección de tubo que forma un ángulo con el primer tubo. Hay un orificio de entrada de disolvente alrededor del medio del segundo tubo, a través del cual se bombea el extractor. El sólido se encuentra con el agente de extracción a contracorriente cuando es transportado a través del tubo horizontal y en la primera parte del tubo angulado hacia arriba. El sólido es entonces llevado hacia arriba en la segunda mitad del tubo de ángulo ascendente, donde es drenado y el sólido drenado es finalmente descargado desde el extremo extremo del tubo angulado hacia arriba. El extracto fluye a través de un orificio de salida en el extremo de la sección horizontal. Toda la unidad puede ser hecha con vapor para un control preciso de la temperatura.
2.3.3.2. Partes
Figura 14: Extractor Hildrebant y sus partes 1.- Alimentador dispensador 2.- Tornillo de alimentación; 3- Admisión de vapores de gasolina al calentador 4.- Evacuación de Miscela 5.-Transportador de tornillo 6.- Transportadora tornillo 7.- entrada disolvente 8.- camisa de calentamiento 9.- respiración de la cámara 10. Salida 2.3.3.3. Características técnicas Tornillos perforados y giran a una velocidad constante. Ligera presiones sobre los tornillos. Ángulo de 10 grades en el nuevo modelo Bomba, justo por debajo de la salida de la elevación del disolvente.
2.3.3.4. VENTAJAS Y DESVENTAJAS Ventajas Control de proceso de precisión La extracción es a través del método de inmersión, la conductividad hidráulica no es un problema en la etapa de extracción Alta eficiencia térmica Alta concentración del producto en el extracto debido a la extracción a contracorriente El diseño ofrece las ventajas evidentes de la acción en contracorriente y la compactación continua de sólidos. Desventajas La conductividad hidráulica puede ser un problema en la etapa de drenaje Las piezas mecánicas de precisión necesitan un alto mantenimiento Existen ciertas posibilidades de que se produzcan pérdidas de disolvente y un flujo excesivo de alimentación, por lo que el funcionamiento más adecuado está limitado a sólidos ligeros y permeables. Schwarlzberg indica que los extractores con transportador de tornillo sinfín, que se han utilizado ampliamente para la extracción de aceite de semillas, han caído en desuso para esta aplicación por su acción destructiva sobre las frágiles semillas sin cascara 2.3.4.5 APLICACIÓN
Estos extractores se utilizan en la extracción de azúcar de remolacha y aceite de copos de soja, si bien en la actualidad su construcción está muy limitada. Los tornillos sinfín están diseñados de modo que permitan la compactación de los sólidos durante su paso por la unidad. (Ibarz,2005) I.
CONCLUSIONES
El extractor Rotocel tiene un sistema de percolación continuo, igual que el extractor Bollman. Es empleado para la extracción de aceite de semillas oleaginosas previamente prensadas, donde el alimento en los compartimientos del tanque son rociados sucesivamente con miscelas, el líquido atraviesa el lecho y se recoge en el fondo. Tiene la ventaja de reducir el consumo de solventes. El extractor Hildebrandt un extractor de inmersión, ya que en todo momento el sólido se encuentra inmerso en el disolvente. En esencia consta de tres elementos montados en forma de U, y su principal componente son los tornillos sinfín perforados Se encontró muy poca información respecto a las características técnicas del extractor Hildebrandt. De venta descontinuada. El extractor de rocotel es un sistema continuo que ayuda a una extracción adecuada de aceites esenciales de los diferentes frutos secos o semillas.
IV.
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