República Bolivariana de Venezuela Venezuela Ministerio del Poder Popular Para la Educación universitaria Instituto Universitario de Tecnología Tecnología de Valencia Valencia Programa acional de !ormación en Procesos "uímicos #aboratorio de $peraciones Unitarias II
Integrantes: %li %ndreina %ndreina &'I' ()'*(+',-. &astellanos Pedro &'I' (.'///'0(0 Pac1eco 23sus &'I' (.'/)4'+(* Pinto 2anet &'I' ()'./.'0** Ruiz Mer5 &'I' (-'*(+')+
Prof. !rancisco Medina Sección: ,067 Grupo: 8 )
Valencia9 Valencia9 *0 de !ebrero del *,()'
I.- Objetivos. General: 7eterminar la in:luencia del caudal de disolvente sobre el rendimiento de e;tracción'
Específicos: (' Estudiar el comportamiento del :lu
ra:icar la concentración del e;tracto ?@ EA en :unción del tiempo9 para los di:erentes caudales de disolvente no cargado' 0' 7eterminar el :lu
Marco Teórico
Etracción sóli!o-lí"ui!o: #a e;tracción sólido6líuido consiste en la disolución de un componente ?o grupo de componentesA ue :orman parte de un sólido9 empleando un disolvente adecuado en el ue es insoluble el resto del sólido9 ue denominaremos inerte' Esta operación se conoce tambi3n como liiviación o lava!o' El sólido debe estar :inamente dividido para ue el disolvente líuido pueda 1acer un contacto m=s completo' Por lo general9 el componente deseable es soluble9 mientras ue el resto del sólido es insoluble' El soluto debe recuperarse del e;tracto en una etapa adicional de separación' En la e;tracción sólido6líuido siempre 1a5 ue poner en contacto íntimo una carga :ormada por el soluto 5 el inerte con el disolvente 5 separar luego la disolución del soluto en el disolvente ?e;tractoA de la :ase sólida ?en la ue sólo ueda inerteA impregnada de dic1a disolución' En los procesos de e;tracción sólido6líuido se 1abla de Cetapa idealD9 Cetapa teóricaD o Cetapa de euilibrioD si esa disolución retenida tiene la misma composición ue la disolución separada como e;tracto9 es decir9 si todo el soluto se disuelve' $bs3rvese ue el empleo de las e;presiones mencionadas para de:inir esta condición en ningún caso debe interpretarse en el sentido de la e;istencia de un euilibrio de saturación entre la disolución 5 el soluto retenido por el sólido' El an=lisis de esta etapa ideal sobre el diagrama triangular permite establecer ue cualuier mezcla ternaria situada en la zona operativa representada por un punto tal como el M9 permitir= obtener un e;tracto representado por el punto V ?:ase líuida de dos componentesA 5 un re:inado representado por el punto # ?:ase sólida con disolución de la misma concentración ue el e;tractoA9 situado sobre una curva denominada Ccurva de retenciónD9 ue e;presa la relación entre la cantidad de disolución retenida 5 la cantidad de inerte' Esta relación no es un :actor de euilibrio9 puesto ue sólo depende de la naturaleza del sólido 5 del
disolvente9 sino de otros varios :actores9 por lo ue 1abr= de ser determinada e;perimentalmente en unas condiciones lo m=s parecidas posibles a las ue va5an a e;istir en el dispositivo e;perimental'
#a determinación e;perimental de los puntos de la curva de retención puede llevarse a cabo aadiendo a una cantidad determinada de carga ?inerte F solutoA cantidades variables de disolvente9 o lo ue es lo mismo9 aadiendo a una cantidad determinada de inerte cantidades determinadas de disolución ?soluto F disolventeA de composiciones variables' &onociendo 3stas 5 la retención producida en cada caso9 podr=n determinarse las correspondientes coordenadas sobre el diagrama triangular 59 por tanto9 trazar la curva de retención' En e:ecto9 si se representa la retención por R 5 la cantidad de disolución retenida por 79 la de:inición de retención permite ponerG
&omo se desea obtener las coordenadas de la curva de retención9 es decir las correspondientes coordenadas de la :ase re:inada en el diagrama triangular9 se tendr=9 para el solutoG
&omo la disolución retenida tiene la misma concentración ue la :ase e;tractoG
Por tantoG
5 teniendo en cuenta la de:inición de retenciónG
%n=logamente9 para el disolventeG
o9 lo ue es lo mismo9 en :unción del solutoG
E"uilibrio: En la li;iviación9 siempre ue est3 presente una cantidad su:iciente de solvente para disolver todo el soluto ue entra con el sólido 5 no e;ista adsorción del soluto por el sólido9 el euilibrio se alcanza cuando el soluto se disuelve por completo 5 la concentración de la solución ue se :orma es
uni:orme' Tal condición puede alcanzarse :=cilmente o con di:icultad9 dependiendo de la estructura del sólido' Estos :actores se consideran al tratar la e:iciencia de las etapas' Huponiendo ue se cumplen las condiciones necesarias para ue se alcance el euilibrio9 la concentración del líuido retenido por el sólido ue sale de una etapa cualuiera es la misma ue la del líuido ue sobre :lu5e de la misma etapa'
#plicaciones !e la etracción sóli!o-lí"ui!o $. E;tracción de componentes deseadosG
E;tracción de la azúcar de la caa o remolac1a'
!abricación de ca:3 5 t3 solubles ?instant=neoA'
E;tracción de aceite de semillas oleaginosas ?grasosasA'
%. E;tracción de componentes no deseadosG
&a:eína9 esca:3'
#actosa9 lec1e'
&olesterol'
>rasa'
#avado de alimentos'
&actores a controlar en una etracción sóli!o-lí"ui!o. $. Selección !el Solvente a utili'ar: Es importante tener en cuenta la solubilidad del disolvente en la sustancia a e;traer9 la insolubilidad de las dem=s sustancias9 la :acilidad con ue pueda separase au3lla ?si se deseaA del disolvente9 la peligrosidad 5 el precio'
%. (a Te)peratura !el Proceso: %l aumentar la temperatura del procesoG
%umenta la solubilidad del soluto en el solvente'
%umenta el coe:iciente de di:usión del solvente en las partículas de sólido lo ue provoca una ma5or velocidad de e;tracción'
Hin embargo9 temperaturas mu5 elevadas pueden deteriorar el producto o provocar la evaporación del solvente' He debe encontrar la temperatura m=s adecuada para cada caso en particular'
*. Ta)a+o !e partícula !el sóli!o: Hi el tamao es grande no puede entrar con :acilidad el solvente9 pero si es peueo 1asta :ormación e polvos :inos9 impedir= una buena separación9 impidiendo a su vez una buena solubilidad ?5a ue si no e;isten los poros9 o est=n mu5 comprimidos no puede entrar con :acilidad el solvente'
,. #gitación: #a agitación es importante 5a ue esta sirve para establecer el contacto íntimo entre el sólido 5 el líuido 5 disolver a las materias solubles contenidas'
. o)posición / canti!a! !e corrientes ter)inales: &antidades en :orma arbitraria 5a ue las concentraciones de las disoluciones en la alimentación 5 descarga varían continuamente durante el proceso de e;tracción'
Ecuaciones a utili'ar 0alance !e )ateria !e etracción en una sola etapa
0alance total.
Peso !e la )e'cla 1M2: a partir !el balance global: EFR J M 0alance !e )asa en el co)ponente 3#4
5on!e: S: !lu
(
)
x n - 1 * R D
( n-1 )
R n
=
( n-1 )
+ xDn
( (
*D
)
n
=
* x n - 1 - xmn
( xm
n
- xDn
)
)
xmn * R
( n-1)
+D
n
5iagra)a !e Instalación o Montaje 5iagra)a !e &lujo !el Proceso !e Etracción Sóli!o-(í"ui!o Materiales / e"uipos a utili'ar:
-
Banco de ensa5os &E -0, E;tracción Hólido6#íuido'
-
Balanza de precisión
-
Esp=tula
-
BeaKer de (,, ml
-
Varilla de vidrio'
-
L;ido de aluminio ?%l *$0A
-
Bicarbonato de potasio ?N&$ 0A
( e;tracto9 * cone;iones para r3gimen de dos etapas9 0 residuos de e;tracción9 . cone;ión para r3gimen de una etapa9 ) disolvente9 - bomba9 4 dispositivo de &ale:acción9 + e;tractor giratorio9 / tornillo sin :in9 (, material de e;tracción T temperatura9 E conductividad9 ! caudal'
5escripción: &on el euipo &E -0, se puede e;traer el componente soluble de una mezcla sólida con un e;tractor giratorio' En r3gimen continuo de 0 etapas se transporta desde un depósito disolvente puro ?agua destiladaA al aspersor de la primera etapa de e;tracción 5 se distribu5e sobre la mezcla sólida ?material de e;tracciónA' El disolvente percola a trav3s del material de e;tracción9 disuelve sus componentes solubles ?1idrocarbonato pot=sicoA 5 llega a los segmentos colectores' El disolvente enriuecido es transportado desde allí al aspersor de la etapa siguiente' El disolvente cargado de componente e;traído ?e;tractoA se acumula en el depósito de :ase e;tracto despu3s la última etapa' Un tornillo sin :in transporta continuamente material de e;tracción al e;tractor giratorio' El material de e;tracción 5 el disolvente se
desplazan en contracorriente' El residuo de e;tracción li;iviado cae a un depósito tras una vuelta del e;tractor' Mediante la utilización de v=lvulas se puede seleccionar el r3gimen continuo de ( ó * etapas' &uando el e;tractor giratorio est= parado9 es posible traba
M9to!o Operatorio (' Prepara tres ?0A mezclas sólidas ?N&$0%l*$0A de 4, gramos a una concentración de (,Q en bicarbonato de potasio' *' &olocar las mezclas sólidas en c3lulas di:erentes del e;tractor giratorio' 0' %
Tabla !e 5atos Tabla ; 6$.#aboratorioG
on!iciones !e (aboratorio
Presión Temperatura
&ondiciones de
( atm ambiente
Tabla 8 ,*'6
Tabla < 6*.- 7atos e;perimentales de la mezcla bicarbonato de potasio 5 ó;ido de aluminio ?N&$ 0%l*$0A
=te) $ % * , B C D $6
t >?:)in:s@
$ >)SAc)@
T$ >!eg@
% >)SAc)@
T% >!eg@
* >)SAc)@
T* >!eg@
Tabla < *.- ontinuación. , >)SAc)@
T, >!eg@
&7F$
5on!e: TG tiempo &G concentración en el e;tracto dvdtG caudal de disolvente
$ >gAl@
% >gAl@
* >gAl@
, >gAl@
!vA!t >lA?@
Tablas !e 7eferencia. Tabla <6: Bicarbonato de potasioG
Propiedades :ísicas 5 uímicasG
&uente: .ctr.co).)Ap!fcertA0icarbonatoH%6!eH%6Potasio.p!f
Tabla < 6B: L;ido de %luminioG
PropiedadesG
0ibliografía '6 !oust H' %'9 ?(//0A9 Principios de $peraciones Unitarias9 . Ed'9 &E&H%9 &ap' (4
Perr5 R'N'9 &1ilton &'N'9 ?(/+-A9 Manual del Ingeniero "uímico9 ) Ed'9
Mc >raO Nill9 Vol I'9 &ap' )
Tre5bal E'R'9 ?(//0A9 $peraciones de trans:erencia de masa9 * Ed'9 Mc
>raO Nill9 &ap' 4