ENSAYO DE FLUIDOS SUPER CRITICOS
En el presente trabajo se hará referencia acerca de los solventes supercríticos los cuales se definen como aquellas sustancias que se encuentran a una presión y temperatura superior a su presión y temperatura crítica. Además para una mayor comprensión de estos, se hablara con respecto a sus ventajas, propiedades y características que estos poseen.
Primero que nada hay que explicar: ¿Qué son los solventes supercríticos? Estos son también llamados fluidos supercríticos (FSC) 1 los cuales poseen propiedades híbridas entre un líquido y un gas, tienen la capacidad para disolver solutos, miscibilidad con gases permanentes, alta difusividad y baja viscosidad, esto convirtiéndolos en solventes adecuados para ciertos procesos industriales. Las primeras aplicaciones de estos fueron en la década de 1970, donde el primer proceso industrial exitoso de extracción supercrítica fue el descafeinado del café, en 1978.
Algunos ejemplos de sus aplicaciones aplicaciones en la actualidad actualidad son la mejora de parámetros de calidad, determinación de compuestos mediante cromatografía de FSC,
conservación
de
productos,
diseño
de
partículas
(recristalización,
micronización de principios activos), impregnación de materiales, eliminación de sustancias tóxicas en implantes biomédicos, teñido de tejidos, producción de biodiesel y extracción, siendo esta última una de las más empleadas en la industria de alimentos. Cabe mencionar que la extracción mediante FSC es un proceso de separación en el cual, ambas fases son químicamente diferentes, lo que conduce a una separación de los componentes de acuerdo con sus propiedades físicas y químicas.
Con todas estas propiedades podemos establecer que los fluidos supercríticos son grandes solventes los cuales poseen ciertas ventajas en la industria alimenticia principalmente son:
Mayor pureza del extracto.
Poseen inocuidad.
Mayor rendimiento del proceso.
Extracción y recuperación selectiva de diferentes productos.
Baja viscosidad, la cual dota a los fluidos supercríticos de una gran facilidad de transporte y de una velocidad de transferencia de masa más elevada.
Elevada difusividad y la tensión superficial prácticamente nulas la cual les permite una mejor penetración en las matrices sólidas.
Respeto al medio ambiente: evita el uso de disolventes clorados y no produce efluentes que deban tratarse posteriormente.
Asimismo en la actualidad se ha incrementado el consumo de alimentos funcionales, por ello se han ido desarrollando investigaciones para obtener las sustancias que los componen de una forma segura, rápida y de bajo costo. En general la extracción de dichos compuestos se realiza a través de solventes orgánicos, pero estos resultan ser poco efectivos, ya que presentan toxicidad, algunos son inflamables, poco selectivos y muy laboriosos. Debido a ello se encontró que los FSC son una gran alternativa, ya que tienen la capacidad de extraer un número mayor de componentes con una mejor calidad y mediante un proceso más eficaz.
Existen varios solventes críticos importantes, pero hay 2 que poseen un gran potencial, siendo los mas usados en las industrias, estos son el dióxido de carbono y el agua supercrítica los cuales han tenido un creciente uso y aplicación en
los
procesos
industriales.
Ambos,
bajo
condiciones
críticas
exhiben
propiedades solventes atractivas, no son tóxicos, ni inflamables y tienen bajo costo. El agua supercrítica se puede utilizar para la destrucción de sustancias tóxicas y como solvente en la transformación de biomasa en combustibles o productos químicos básicos.
El dióxido de carbono es otro FSC el cual es comercialmente importante ya que domina en los procesos de extracción en las industrias alimentaria, tabaquera y farmacéutica. Este es un agente de extracción selectivo para la cafeína y su uso en la obtención de café y té descafeinados fue la primera aplicación comercial de un fluido supercrítico. Las extracciones con disolventes pueden llevarse a cabo por procesos en serie o mediante un proceso continuo en el cual el CO 2 suele ser reciclado 2. Algunos de los componentes extraídos con ayuda del CO 2 se muestran en la tabla 1.
Otro disolvente supercrítico es el amoniaco (NH 3), el cual posee una temperatura y presión accesible para muchos procesos de extracción, pero a diferencia del agua crítica y el CO 2, este es un disolvente químicamente reactivo y es relativamente peligroso para aplicaciones a gran escala. Las propiedades criticas que poseen estos solventes y otros se presentan en la tabla 2.
Con respecto a los tiempos de producción de esta tecnología, es importante destacar que se requiere de un menor tiempo si se compara con otras técnicas de extracción, como la destilación o aplicación de solventes orgánicos; debido a que demanda un menor numero de operaciones, porque no se dejan residuos en los extractos, así evitando posteriores procesos de separación y/o purificación. Como ya se había mencionado antes la extracción con FSC es una técnica de separación de sustancias disueltas o incluidas dentro de una matriz, que se efectúa por encima del punto crítico del solvente, basada en la capacidad que tienen determinados fluidos en estado supercrítico de modificar su poder de disolución. Existen 2 procesos de extracción 3:
Extracción discontinua: la cual se aplica a procesos de extracción solido-
liquido, por ejemplo en descafeinado de café o en extracción de lúpulos, aromas y sabores de especias de hierbas aromáticas.
Extracción continua: Se aplica en procesos de extracción liquido-liquido,
por ejemplo en el desalcoholizado de bebidas alcohólicas, fraccionamiento de la grasa láctea o extracción del colesterol de lácteos.
Para poder llevar acabo estos procesos de extracción supercrítica se utilizan ciertos componentes 4 los cuales se describen a continuación: 1. Tanque de almacenamiento: en este se almacena el fluido a utilizar como solvente en condiciones de presión y temperatura normales. 2. Primer intercambiador de calor: el fluido se enfría hasta alcanzar una temperatura tal que pueda pasar sin problemas por la bomba, para esto se requiere el solvente en estado líquido. 3. Bomba: Se comprime el fluido hasta una presión por encima de la presión crítica. 4. Segundo intercambiador de calor: se calienta el fluido comprimido hasta una temperatura por encima de la crítica, alcanzándose las condiciones necesarias para la extracción. 5. Cámara extractora: El fluido supercrítico pasa a través de la materia prima disolviendo y arrastrando las componentes de interés. 6. Válvula: El fluido disminuye su presión por debajo de su presión crítica. 7. Tercer intercambiador de calor: El fluido expandido se enfría por debajo de su temperatura crítica, de manera tal que pierde sus propiedades como solvente y los componentes extraídos pueden separarse fácilmente. 8. Separador: Se extrae el gas por la parte superior, y el extracto por la parte inferior. Aun con todos estos componentes, se necesitan de sensores de presión, temperatura y de flujo del solvente para poder controlar el proceso de extracción.
Con todo esto podemos concluir que los fluidos supercríticos, son una gran tecnología en la industria alimenticia, tabaquera y farmacéutica, ya que las propiedades que poseen, los hacen grandes solventes, los cuales al ser utilizados traen beneficios a las industrias, principalmente en el cuidado del medio ambiente; así también cabe destacar que uno de los solventes mas utilizados es el FSCCO2, ya que este es un solvente altamente selectivo, además que puede ser reciclado en los procesos de extracción, así reduciendo los costos de producción.
Bibliografía Sin autor. (s.f.). Fluidos supercriticos como disolventes alternativos. Recuperado el
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Group - Universidad Complutense de Madrid: http://www.ucm.es/info/btg/personales/jmsanchez/TEMA%204_03.pdf Parzanese, I. L.-T. (s.f.). Alimentos argentinos, una eleccion natural. Recuperado el 1 de Noviembre de 2012, de http://www.alimentosargentinos.gov.ar/contenido/sectores/tecnologia/Ficha_ 01_Fluidos.pdf Rueda, j. l. (s.f.). TEMA 2: FLUIDOS SUPERCRITICOS. Recuperado el 1 de Noviembre de 2012, de http://www.joseluismesarueda.com/documents/TEMA_2.pdf
ANEXO DE FIGURAS Y TABLAS:
