Unidad 3__ Fase 3 Transferencia de Masa Individual

FASE 3 - INFORME SOBRE LIXIVIACIÓN Y PRÁCTICA VIRTUALTUTOR LAURA MARÍA REYES PRESENTADO POR: DIANA PATRICIA ALVAREZ – 43714721 GRUPO 211612_8 UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA - UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGIA E INGENIERIA – ECBTI INGENIERÍA DE ALIMENTOS TRANSFERENCIA DE MASA NOVIEMBRE /2017 OBJETIVO GENERAL Entender cómo se llevan a cabo extracción sólido-líquido, y notar como se da la separación de una mezcla sólida, mediante contacto con un disolvente que solubiliza preferentemente a alguno de sus componentes. OBJETIVOS ESPECÍFICOS  Conocer el proceso de la extracción sólido-líquido.  Saber los fundamentos de la extracción sólido-líquido.  Entender cómo se lleva a cabo el diagrama de equilibrio  Saber cuáles son los componentes que hay en una columna de extracción solidó líquido. 1. Cuál es la utilidad de los diagramas triangulares en el estudio de las operaciones de extracción sólido – líquido; y líquido –líquido. Diagrama de equilibrio. El análisis del proceso de extracción sólido-líquido generalmente se lleva a cabo sobre un diagrama triangular, al tratarse de un sistema ternario, que a una presión y a una temperatura determinada se representa mediante un triángulo rectángulo isósceles. En los vértices del triángulo se representan los componentes puros, reservándose el ángulo recto para el sólido inerte (I) y, en el sentido de las agujas del reloj, el disolvente líquido (C) y el soluto sólido (B). Los lados representan mezclas binarias de los componentes de los vértices correspondientes y los puntos interiores al triángulo representan mezclas ternarias. Cualquier punto del triángulo corresponde a una composición expresada en fracciones másicas (o molares): si se trata de una composición de la fase extracto se suele representar como (yB, yC), mientras que si es una composición de la fase refinado se representa como (xB, xC). Obsérvese que al operar en concentraciones fraccionales, cualquier punto de la fase refinado ha de cumplir que: 𝑥𝐼 + 𝑥𝐵 + 𝑥𝐶 = 1 Mientras que para la fase extracto, al no haber inerte, se cumplirá que: 𝑦𝐵 + 𝑦𝐶 = 1 Si el soluto no es totalmente soluble en el disolvente, existirá una concentración de saturación a la temperatura del sistema, representada por un punto tal como el S sobre el diagrama triangular. Cualquier mezcla de inerte y disolución saturada se hallará situada sobre el segmento IS, que divide al diagrama ternario en dos zonas: La situada a la derecha del segmento IS, que representa a todas las mezclas en las cuáles las disoluciones representadas están saturadas, ya que todos los puntos de esta zona representan fracciones del soluto mayor a los correspondientes valores de saturación. La situada a la izquierda del segmento IS, que representa a todas las mezclas en las cuáles las disoluciones representadas no están saturadas, ya que todos los puntos de esta zona representan fracciones del soluto menores a los correspondientes valores de saturación. Obsérvese que en casi todas las extracciones sólido-líquido se obtiene una sola disolución no saturada, ya que se trata siempre de conseguir una elevada recuperación del soluto o de producir un sólido inerte lo más libre posible de soluto, es decir, siempre se operará con la suficiente cantidad de disolvente como para que se pueda obtener disoluciones no saturadas. Por tanto, en el diagrama triangular se trabajará en la zona de disoluciones no saturadas que será, pues, la “zona operativa”. El método más sencillo de operar en extracción sólido-líquido es el citado de poner en contacto el sólido con el disolvente y separar luego la disolución formada del sólido residual insoluble. Esta operación se denomina “contacto simple”. Si la cantidad total de disolvente que se va a utilizar se subdivide en varias fracciones y el sólido es extraído sucesivamente con cada una de ellas se habla de un “contacto múltiple en corriente directa”, lo que mejora la recuperación del soluto, pero en disoluciones relativamente diluidas. Se obtienen una elevada recuperación del soluto y una disolución de elevada concentración cuando se lleva a cabo un “contacto múltiple en contracorriente”, en el que la disolución formada se pone en contacto con el sólido original, mientras que el sólido ya casi agotado es el que se pone en contacto con el disolvente puro. Como puede observarse, a medida que aumenta la complejidad de la operación aumenta su rendimiento y, por tanto, su importancia como aplicación industrial; no obstante, el contacto simple es el método preferido para trabajar en el laboratorio, sobre todo cuando es necesario obtener parámetros del sistema necesarios para el cálculo de las complejas unidades industriales. Extracción sólido – líquido: Para llevar a cabo la extracción será necesario, en primer lugar, poner en contacto íntimo las dos fases hasta conseguir la transferencia de soluto de la mezcla original al disolvente. Una vez finalizada esta etapa de transporte de materia, se procede a la separación de las fases, obteniéndose una mezcla de disolvente y soluto llamada “extracto” y una mezcla de la que se ha extraído el soluto, denominada “refinado”, que estará formada por la fase sólida inerte con una parte de la disolución retenida. La utilidad del diagrama triangular es que permite el análisis del proceso de extracción sólido-líquido, al tratarse de un sistema ternario, que a una presión y a una temperatura determinada se representa mediante un triángulo rectángulo isósceles En casi todas las extracciones sólido-líquido se obtiene una sola disolución no saturada, ya que se trata siempre de conseguir una elevada recuperación del soluto o de producir un sólido inerte lo más libre posible de soluto, es decir, siempre se operará con la suficiente cantidad de disolvente como para que se pueda obtener disoluciones no saturadas. Por tanto, en el diagrama triangular se trabajará en la zona de disoluciones no saturadas que será, la “zona operativa” [1] Extracción líquido – líquido: En el diseño de una operación de extracción líquido-líquido suele considerarse que el refinado y el extracto se encuentran equilibrio. Los datos de equilibrio que deberán manejarse serán como mínimo los correspondientes a un sistema ternario (dos disolventes y un soluto), con dos de los componentes inmiscibles o parcialmente inmiscibles entre sí. Una de las formas más habituales de recoger los datos de equilibrio en sistemas ternarios son los diagramas triangulares y de ahí radica su utilidad. 2. Cómo se determina la eficacia en una etapa de transferencia de materia de la operación de extracción sólido –líquido. Siempre se llega a una eficiencia del 100 %. Entre más grande sea la superficie de contacto entre la parte sólida y el líquido que le atraviesa aumenta la eficiencia de la extracción y para que se dé esto es necesario que la parte sólida se le someta a un pre tratamiento (upstream) que normalmente es el secado y la molienda de la muestra. Campos de aplicación de esta operación básica son por ejemplo, la obtención de aceite de frutos oleaginosos o la lixiviación de minerales. Los componentes de este sistema son los siguientes: Soluto. - Son los componentes que se transfieren desde el sólido hasta en líquido extractor. Sólido Inerte. - Parte del sistema que es insoluble en el solvente. Solvente. - Es la parte líquida que entra en contacto con la parte sólida con el fin de retirar todo compuestos solubles en ella. Un ejemplo de la vida cotidiana es la preparación de la infusión de café. En este proceso, la sustancia aromática del café (soluto) se extrae con agua (disolvente) del café molido (material de extracción, formado por la fase portadora sólida y el soluto). En el caso ideal se obtiene la infusión de café (disolvente con la sustancia aromática disuelta) y en el filtro de la cafetera queda el café molido totalmente lixiviado (fase portadora sólida). El material de extracción puede estar presente también como lecho fijo, que es atravesado por el disolvente. En otra forma de aplicación, el material de extracción percola a través del disolvente. 5. Diseñe una tabla en la que relacione tres tipos de equipos empleados a nivel industrial para la extracción solido líquido, con sus ventajas y desventajas. María Rincón (2017). 6. Cómo afectan los siguientes factores la velocidad de transferencia de masa:  Aumento de Temperatura.  Tamaño de partícula.  Velocidad de agitación de la disolución.  Tipo de disolvente. Tamaño de las partículas sólidas. Evidentemente cuanto más pequeñas sean, mayor es la superficie interfacial y más corta la longitud de los poros. Por tanto mayor es la velocidad de transferencia. Sin embargo, tamaños excesivamente pequeños pueden hacer que las partículas se apelmacen dificultando la extracción. Tipo de disolvente. El disolvente debe ser lo más selectivo posible y se recomienda de baja viscosidad. - Se supone que, el sólido ya libre de soluto, es insoluble en el solvente. - Se dispone de suficiente disolvente y suficiente tiempo para lograr la disolución del soluto Temperatura. Un aumento de la temperatura favorece la solubilidad y aumentan los coeficientes de transferencia de materia. El límite superior se fija atendiendo a criterios de calidad del producto, criterios económicos y de seguridad con respecto al disolvente. Agitación del disolvente-soluto. Favorece la transferencia por aumento de coeficientes de transferencia de materia en la interface S/L. Además se evita la sedimentación y apelmazamiento de las partículas sólidas. La extracción es una operación de separación por transferencia de materia en la que se ponen en contacto dos fases inmiscibles con objeto de transferir uno o varios componentes de una fase a otra. Si la mezcla original está en fase sólida y se pretende separar de ella un componente (soluto) de otro (inerte) mediante su contacto con una fase líquida (disolvente) que lo disuelve selectivamente, se habla de una extracción sólido-líquido o lixiviación. Para llevar a cabo la extracción será necesario, en primer lugar, poner en contacto íntimo las dos fases hasta conseguir la transferencia de soluto de la mezcla original al disolvente. Una vez finalizada esta etapa de transporte de materia, se procede a la separación de las fases, obteniéndose una mezcla de disolvente y soluto llamada “extracto” y una mezcla de la que se ha extraído el soluto, denominada “refinado”, que estará formada por la fase sólida inerte con una parte de la disolución retenida. REFERENCIAS - FABRIZZIO VALER. (2009). Extracción Líquido-Líquido. 2017, de Wickipacces Sitio web: http://procesosbio.wikispaces.com/Extracci%C3%B3n+liquido- liquido - Maria Rincon. (2017). FORO PARA DAR RESPUESTAS A LOS INTERROGANTES DE LA UNIDAD. 2017, de Scribd Sitio web: https://es.scribd.com/document/351206614/Objetivos - Extracción sólido-líquido. Transferencia de masa. Recuperado de https://fjarabo.webs.ull.es/Practics/Oba/ObaFiles/AMater.pdf - Extracción liquido-liquido. Universidad autónoma de Madrid. Recuperado de https://es.slideshare.net/adriandsierraf/extraccin- lquido-lquido-complemento-tema-6 - INTRODUCCIÓN A LAS OPERACIONES DE SEPARACIÓN Cálculo por etapas de equilibrio. A. Marcilla gomis. Universidad de Alicante. Recuperado de http://ingscientif.yolasite.com/resources/introduccion%20a%20las %20operaciones%20de%20separacion%20calculo%20por%20eta pas%20de%20equilibrio.pdf - LIXIVIACION EXTRACCIÒN SÓLIDO – LÍQUIDO. Recuperado de http://sgpwe.izt.uam.mx/files/users/uami/mlci/lixiv_introd.pdf -