UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN SIMON FACULTAD DE CIENCIAS Y TECNOLOGÍA CARRERA INGENIERIA QUIMICA
Nombre:
Flores Pardo Bruno Alexandre
Asignatura: Laboratorio de Operaciones Unitarias 2 Docente:
Ing. Nelson Hinojosa Salazar
Fecha:
07/11/2013
COCHABAMBA – BOLIVIA
INDICE DE CONTENIDO EXTRACCIÓN CON AGUA. ESQUEMAS Y APLICACIONES I. INTRODUCCIÓN II. OBJETIVOS II.1. Objetivo General II.2. Objetivos Específicos III. ANTECEDENTES IV. FUNDAMENTO TEORICO IV.1. Definición IV.2. Descripción del proceso IV.3. Factores que influyen la extracción IV.4. Aplicaciones Industriales V. CONCLUSIONES VI. BIBLIOGRAFIA
EXTRACCIÓN CON AGUA. ESQUEMAS Y APLICACIONES I. INTRODUCCIÓN La extracción por arrastre de vapor es una de las técnicas más usadas para la obtención de productos, como los aceites esenciales, es por eso que es de interés nuestro conocer el fundamento y los equipos usados para realizar esta operación unitaria. La extracción por arrastre con vapor es una técnica usada para separar sustancias orgánicas insolubles en agua y ligeramente volátiles, de otras no volátiles que se encuentran en la mezcla, como resinas o sales inorgánicas, u otros compuestos orgánicos no arrastrables. Es llamada también: destilación por arrastre de vapor, extracción por arrastre, hidrodifusión o hidroextracción, steam distillation o hydrodistillation. Sin embargo, no existe un nombre claro y conciso para definirla, debido a que se desconoce exactamente lo que sucede en el interior del equipo principal y porque se usan diferentes condiciones del vapor de agua para la obtención. Es así que, cuando se usa vapor saturado o sobrecalentado, fuera del equipo principal, es llamado “destilación por arrastre de vapor”. Cuando se usa vapor saturado, pero la materia prima está en contacto íntimo con el agua que genera el vapor, se le llama “hidrodestilación”. Cuando se usa vapor saturado, pero la materia no está en contacto con el agua generadora, sino con un reflujo del condensado formado en el interior del destilador y se asumía que el agua era un agente extractor, se le denominó “hidroextracción”
II. OBJETIVOS II.1. Objetivo General Describir el funcionamiento de un sistema de extracción con agua
II.2. Objetivos Específicos
Conocer el fundamento teórico de una extracción con agua Mencionar las aplicaciones de la técnica de extracción con agua Conocer las partes del sistema de extracción con agua.
III. ANTECEDENTES Los vapores saturados de los líquidos inmiscibles siguen la Ley de Dalton sobre las presiones parciales, que dice que: cuando dos o más gases o vapores, que no reaccionan entre sí, se mezclan a temperatura constante, cada gas ejerce la misma presión que si estuviera solo y la suma de las presiones de cada uno, es igual a la presión total del sistema. Su expresión matemática es la siguiente:
Al destilar una mezcla de dos líquidos inmiscibles, su punto de ebullición será la temperatura a la cual la suma de las presiones de vapor es igual a la atmosférica. Esta temperatura será inferior al punto de ebullición del componente más volátil. Si uno de los líquidos es agua (destilación por arrastre con vapor de agua) y si se trabaja a la presión atmosférica, se podrá separar un componente de mayor punto de ebullición que el agua a una temperatura inferior a 100ºC. Esto es muy importante cuando el compuesto se descompone a su temperatura de ebullición o cerca de ella. En general, esta técnica se utiliza cuando los compuestos cumplen con las condiciones de ser volátiles, inmiscibles en agua, tener presión de vapor baja y punto de ebullición alto.
IV. FUNDAMENTO TEORICO IV.1. Definición La hidrodestilación, se define como el proceso para obtener el aceite esencial de una planta aromática, mediante el uso del vapor saturado a presión atmosférica. Por efecto de la temperatura del vapor (100 ºC) en un cierto tiempo, el tejido vegetal se rompe liberando el aceite esencial, el cual presenta a estas condiciones
una presión de vapor: P T = Pv + Pa La fracción de aceite esencial en la mezcla de vapor será: Ya = Pa / PT.
IV.2. Descripción del proceso En este método, el material a extraer está completamente sumergido en agua, la cual es calentada hasta ebullición, bien sea a través de fuego directo o a través de algún método de calefacción (chaquetas o serpentines de vapor o resistencias eléctricas). La característica principal de este proceso es el contacto directo entre el agua en ebullición y el material. Es necesario mantener una agitación constante en este proceso, pues se puede generar acumulación de material solido en el fondo y este degradarse térmicamente, lo que afectara la calidad del extracto obtenido. También es necesario determinar a través de ensayos de laboratorio si es necesaria la disminución del tamaño de partícula del material a trabajar, lo cual es una de las grandes ventajas de este proceso, ya que permite trabajar tamaños de partícula pequeños sin el inconveniente de la generación de caminos por los cuales, en el caso de la destilación con arrastre de vapor, se pueden generar si el material es muy fino. En este caso, el material se dispersa en el agua y se mantiene disperso bien sea por agitación mecánica o por el mismo movimiento generado por la ebullición del agua. La materia prima vegetal es cargada en un hidrodestilador, de manera que forme un lecho fijo compactado. Su estado puede ser molido, cortado, entero o la combinación de éstos. El vapor de agua es inyectado mediante un distribuidor interno, próximo a su base y con la presión suficiente para vencer la resistencia hidráulica del lecho. La generación del vapor puede ser local (autoclave) [hidrodestilación húmeda], remota (caldera) [hidrodestilación seca] o interna (base del recipiente) [hidrodestilación directa]. Conforme el vapor entra en contacto con el lecho, la materia prima se calienta y va liberando el aceite esencial contenido y éste, a su vez, debido a su alta volatilidad se va evaporando. Al ser soluble en el vapor circundante, es “arrastrado”, corriente arriba hacia el tope del hidrodestilador. La mezcla, vapor saturado y aceite esencial, fluye hacia un condensador, mediante un “cuello de cisne” o prolongación curvada del conducto de salida del hidrodestilador. En el condensador, la mezcla es condensada y enfriada, hasta la temperatura ambiental. A la salida del condensador, se obtiene una emulsión líquida inestable. La cual, es separada en un decantador dinámico o florentino. Este equipo está lleno de agua fría al inicio de la operación y el aceite esencial se va acumulando, debido a su casi inmiscibilidad en el agua y a la diferencia de densidad y
viscosidad con el agua. Posee un ramal lateral, por el cual, el agua es desplazada para favorecer la acumulación del aceite. El vapor condensado acompañante del aceite esencial y que también se obtiene en el florentino, es llamado “agua floral”. Posee una pequeña concentración de los compuestos químicos solubles del aceite esencial, lo cual le otorga un ligero aroma, semejante al aceite obtenido. Si un hervidor (caldera) es usado para suministrar el vapor saturado, el agua floral puede ser reciclada continuamente. De otro modo, es almacenada como un subproducto. El proceso termina, cuando el volumen del aceite esencial acumulado en el florentino no varíe con el tiempo. A continuación, el aceite es retirado del florentino y almacenado en un recipiente y en lugar apropiado. El hidrodestilador es evacuado y llenado con la siguiente carga de materia prima vegetal, para iniciar una nueva operación.
IV.3. Factores que influyen la extracción
Tiempo de secado del material. La materia prima vegetal genera hongos que transfieren un olor terroso mohoso al aceite, debido a la formación de ácidos grasos; por esto si el material no se procesa pronto (3 días) se dispone en literas para su oreo. Tiempo de extracción. Pasado un tiempo ya no sale más aceite y el vapor posterior causa el arrastre por solubilidad o emulsión del aceite, presentando una disminución en el rendimiento. Presión del vapor. Si la presión del vapor de arrastre es muy alta (máximo 6 psi), se presenta hidrólisis en el aceite disminuyendo su calidad y su rendimiento. Factor de empaquetamiento. Si el material queda muy suelto, el proceso termina muy pronto, presentando un alto consumo energético; si queda muy apretado, el vapor se acanala disminuyendo el rendimiento del aceite, debe de estar entre el 0.15 a 0.25 % Distribución interior del vapor. Eficiencia del condensador Condensación interior. Se evita realizando una purga previa a los 30 minutos de iniciado el proceso y además, manteniendo el tanque bien aislado. Tiempo de residencia en el florentino. Sobre todo si el diámetro es muy pequeño se produce arrastre del aceite. Material exhausto. El residuo se usa como compost, abonos, es celulosa hidrolizada.
IV.4. Aplicaciones Industriales La destilación por arrastre con vapor se emplea con frecuencia aceites esenciales de tejidos vegetales. Los aceites esenciales complejas de hidrocarburos, terpenos, alcoholes, compuestos aldehídos aromáticos y fenoles y se encuentran en hojas, cáscaras algunas plantas.
para separar son mezclas carbonílicos, o semillas de
En el vegetal, los aceites esenciales están almacenados en glándulas, conductos, sacos, o simplemente reservorios dentro del vegetal, por lo que es conveniente desmenuzar el material para exponer esos reservorios a la acción del vapor de agua. Los aceites esenciales son productos naturales aplicados en diferentes industrias:
Industria cosmética y farmacéutica: perfumes, principios activos, etc.
Industria de alimentos y derivadas: potenciadores del sabor para todo tipo de bebidas, helados, galletitas, golosinas, productos lácteos, etc. Industria de productos de limpieza: fragancias para jabones, detergentes, desinfectantes, productos de uso hospitalario, etc. Industria de plaguicidas: agentes pulverizantes, atrayentes y repelentes de insectos, etc. En los últimos años, la aromaterapia ha tenido un gran crecimiento y aceptación en el mercado mundial. La comercialización de los aceites esenciales puros, como ingredientes de los productos aromaterápicos, ha creado una mayor demanda y ha motivado la búsqueda de nuevos aromas, más exóticos y con propiedades seudo-farmacológicas. Otras nuevas aplicaciones surgidas últimamente y con un gran potencial futuro son de ingredientes de para la formulación de biocidas para uso veterinario o agrícola
La obtención de los aceites esenciales es realizada comúnmente por la tecnología llamada de destilación por arrastre con vapor, en sus diferentes modalidades. La pureza y el rendimiento del aceite esencial dependerán de la técnica que se utilice para el aislamiento.
V. CONCLUSIONES
Con la descripción del proceso se logró conocer el funcionamiento de un sistema de extracción con agua. Con ayuda de los diagramas logramos conocer los equipos involucrados en un sistema de extracción con arrastre de vapor. Se logró conocer las aplicaciones que tiene esta técnica y la variedad de productos que puedes extraerse con ayuda de esta técnica.
VI. BIBLIOGRAFIA http://popups.ulg.ac.be/Base/docannexe/image/830/img-1.jpg http://scphyschim.free.fr/2nde/2nde-qcm/chimie/chimextraction/hydrodistillation.jpg http://chestofbooks.com/health/aromatherapy/The-Volatile-OilsVol1/images/Fig-44.jpg http://datateca.unad.edu.co/contenidos/401552/Capitulo_4/42hidrodestilacin .html http://www.slideshare.net/cercman/hidrodestilacion-de-aceites-esencialesmodelado-y-caracterizacion-13866893#btnPrevious
