balance de materia

21
1 “Operaciones Básicas de la Industria Alimentaria” Ciencia y Tecnología de los Alimentos 1º Curso / 1º Cuatrimestre Operaciones B Operaciones Bá sicas de la sicas de la Industria Alimentaria Industria Alimentaria” Ciencia y Tecnolog Ciencia y Tecnologí a de los Alimentos a de los Alimentos Curso / 1 Curso / 1º Cuatrimestre Cuatrimestre Tema 13 Tema 13 Tema 13 Lixiviación Lixiviaci Lixiviación Bloque 4 Bloque 4 Bloque 4 Operaciones básicas de transporte de materia Operaciones b Operaciones bá sicas de sicas de transporte de materia transporte de materia Tema 13. Lixiviación Introducci Introducción Usos Usos de la de la extracci extracción en la en la industria industria agroalimentaria agroalimentaria Equilibrio Equilibrio de de extracci extracción Cin Cinética tica de de extracci extracción Factores Factores que que influyen influyen en la en la extracci extracción Extracci Extracción en en una una etapa etapa y en y en varias varias etapas etapas Contacto Contacto sencillo sencillo y y contacto contacto múltiple ltiple Contacto Contacto múltiple ltiple en en corriente corriente directa directa Contacto Contacto múltiple ltiple en en contracorriente contracorriente Equipos Equipos de de lixiviaci lixiviación Extracci Extracción con con fluidos fluidos supercr supercrí ticos ticos Í NDICE NDICE

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Page 1: Balance de materia

1

“Operaciones Básicas de la Industria Alimentaria”

Ciencia y Tecnología de los Alimentos1º Curso / 1º Cuatrimestre

““Operaciones BOperaciones Báásicas de la sicas de la Industria AlimentariaIndustria Alimentaria””

Ciencia y TecnologCiencia y Tecnologíía de los Alimentosa de los Alimentos11ºº Curso / 1Curso / 1ºº CuatrimestreCuatrimestre

Tema 13Tema 13Tema 13 LixiviaciónLixiviaciLixiviacióónn

Bloque 4 Bloque 4 Bloque 4 Operaciones básicas de transporte de materiaOperaciones bOperaciones báásicas de sicas de transporte de materiatransporte de materia

Tema 13. Lixiviación

IntroducciIntroduccióónn

UsosUsos de la de la extracciextraccióónn en la en la industriaindustria agroalimentariaagroalimentaria

EquilibrioEquilibrio de de extracciextraccióónn

CinCinééticatica de de extracciextraccióónn

FactoresFactores queque influyeninfluyen en la en la extracciextraccióónn

ExtracciExtraccióónn en en unauna etapaetapa y en y en variasvarias etapasetapas

ContactoContacto sencillosencillo y y contactocontacto mmúúltipleltiple

ContactoContacto mmúúltipleltiple en en corrientecorriente directadirecta

ContactoContacto mmúúltipleltiple en en contracorrientecontracorriente

EquiposEquipos de de lixiviacilixiviacióónn

ExtracciExtraccióónn con con fluidosfluidos supercrsupercrííticosticos

ÍÍNDICENDICE

Page 2: Balance de materia

2

•Rodríguez, F. (Ed.) y cols.”Ingeniería de la industria alimentaria”, Vol III. Síntesis, 2002. (Cap. 6)

•Ocón, J., Tojo, G. “Problemas de ingeniería química. Operaciones básicas”, Aguilar, 1986 (Cap. 8

•Treybal, R.E. “Operaciones de transferencia de masa”, 2ª ed., McGraw-Hill, 1989 (Cap 13)

•Coulson, J.M. y Richardson, J.F. “Ingeniería Química. Operaciones básicas”, Tomo II. Reverté 1988. (Cap. 10)

BIBLIOGRAFBIBLIOGRAFÍÍAA

Tema 13. Lixiviación

Alimentación

Disolvente

Flujo superior o extracto

Flujo inferior o refinado

Contacto disolvente-sólido1

1 2+ = Etapa de extracción

Etapa teórica o ideal: Cuando la disolución del extracto tiene la misma composición que la retenida por el sólido en el refinado.

2 Separación de la disolución y el resto del sólido (con la disolución adherida al mismo)

Tema 13. Lixiviación

Page 3: Balance de materia

3

Cinética de extracción:

- Adsorción del disolvente por la fase sólida

- Disolución del soluto

-Transporte interno del soluto a través de los poros del sólido hasta la superficie externa de las partículas

-Transporte externo del soluto a través de la capa límite que rodea las partículas sólidas hasta el seno de la disolución

)C'C( K Am sss −=

Factores que influyen en la extracción :

- Disolvente

- Temperatura

- pH

- Tamaño de partículas sólidas

Tema 13. Lixiviación

NomenclaturaNomenclatura

COULSON/OCON TOJOCOULSON/OCON TOJO

REFINADO ó RESIDUO ó LODOS = sólido lixiviado I + disolución retenida (D+S)

EXTRACTO ó DISOLUCIÓN SEPARADA = solución lixiviada (D+S) y algo de I

I =Sólido Insoluble o InerteS = Soluto o Sólido SolubleD = Disolvente

FASESFASESCOMPONENTESCOMPONENTES

Tema 13. Lixiviación

Page 4: Balance de materia

4

Nomenclatura y CoordenadasNomenclatura y Coordenadas

Coordenadas libres de sólido inerte:

XX = kg S / kg (D+S) en RYY = kg S / kg (D+S) en ENNRR = kg I/kg (D+S) en RNNEE = kg I/kg (D+S) en E

FF’’ = kg (D+S) en FAEAE’’ = kg (D+S) en AEEE’’ = kg (D+S) en ERR’’ = kg (D+S) en R

FF = sólido a lixiviarAEAE = agente extractor (disolvente)EE = fase extracto RR = fase refinado

Tema 13. Lixiviación

K

F

1

G

HDisolución/Inerte=Cte

Disolvente/Inerte=Cte

B B’ DD’

A C

M1

E1

E’1

R’1

R1

X,Y=S/(D+S)

N=I/(D+S)

Diagrama rectangular o de Janecke

Tema 13. Lixiviación

Page 5: Balance de materia

5

1 Etapa1 Etapa

SSóólido a Lixiviarlido a Lixiviar

F´ (kg D+S)NF (kg I/kg D+S)XF (kg S/kg D+S)

Agente extractor de LixiviaciAgente extractor de Lixiviacióónn

AE´ (kg D+S)NS (kg I/kg D+S)YS (kg S/kg D+S)

Datos conocidos

RESIDUO RESIDUO óó LODOSLODOS(Flujo Inferior)(Flujo Inferior)

Sólido inerte I (kg I)Disolución retenida

R´1 (kg D+S)NR1 (kg I/kg D+S)XR1 (kg S/kg D+S)

EXTRACTOEXTRACTO(Flujo Superior)(Flujo Superior)

E´1 (kg D+S)NE1 (kg I/kg D+S)Y1 (kg S/kg D+S)

Variables a calcular

Contacto SencilloContacto SencilloDiagrama de FlujoDiagrama de Flujo

Tema 13. Lixiviación

Balance de Materia y CondiciBalance de Materia y Condicióón de Equilibrion de Equilibrio

FF´́++AEAE´́= = MM´́11= = RR´́11 + + EE´́11 F, AE y MF, AE y M11 alineados; Ealineados; E11, R, R11 y My M11 alineadosalineados

FF´́··NNF F + + AEAE´́··NNAEAE = = MM´́11 ·· NNM1M1= = RR´́11 ··NNR1R1 + + EE´́11 ··NNE1E1

FF´́··XXFF++AEAE´́··YYAEAE = = MM´́11 ·· XXM1M1= = RR´́11 ··XXR1R1 + + EE´́11 ··YYE1E1

BALANCE A BALANCE A ““D+SD+S””

BALANCE A BALANCE A ““II”” (N=kg I/kg (D+S)(N=kg I/kg (D+S)

BALANCE A BALANCE A ““SS”” (X, Y= kg S/kg (D+S))(X, Y= kg S/kg (D+S))

INFORMACIINFORMACIÓÓN ADICIONALN ADICIONAL: datos de equilibrio o : datos de equilibrio o pseudoequilibriopseudoequilibrio

(curvas de extracto y refinado y rectas de reparto)(curvas de extracto y refinado y rectas de reparto)

Si el extracto está totalmente clarificado (sin I) NAE=NE1=0

Tema 13. Lixiviación

Page 6: Balance de materia

6

Balance de Materia y CondiciBalance de Materia y Condicióón de Equilibrion de Equilibrio

Contacto Sencillo: soluciContacto Sencillo: solucióón grn grááficafica

1. Trazo curva de residuos y de extractos (datos problema)

2. Localizo F y AE y los uno.

3. Coordenadas de M (alineado con F y AE) calculadas analíticamente por B.M

4. Interpolación gráfica de la recta de reparto que pasa por el punto de mezcla (datos de equilibrio o eficacia).

N= kg I/kg(D+S)

X= kg S/kg(D+S) en el ResiduoY= kg S/kg(D+S) en el Extracto

F (XF,NF)

AE (YAE,NAE)

Línea de reparto que pasa por M1

MM11 (X(XM1M1, N, NM1M1))

x RR1 1 (X(XR1R1,N,NR1R1))

x EE11 (Y(YE1E1, N, NE1E1))

Tema 13. Lixiviación

CASOS PARTICULARES:

1) Que el agente extractor no contenga nada de sólido inerte ni de soluto (D puro).

2) Que la fase extracto esté clarificada (no arrastre nada de I, Nextracto=0).

3) Que la etapa sea ideal: suficiente tiempo de contacto para extraer todo el soluto, suficiente cantidad de disolvente para disolver todo el soluto sin llegar a la saturación y que no exista adsorción preferencial de soluto por el sólido inerte.

Tema 13. Lixiviación

Page 7: Balance de materia

7

ETAPA REALETAPA REAL

Contacto Sencillo: soluciContacto Sencillo: solucióón grn grááficafica

1.1. F sF sóólo contiene I y S lo contiene I y S (nada de D), X(nada de D), XFF =1=1

2.2. Se alimenta disolvente Se alimenta disolvente puro (Ypuro (YAEAE=N=NAEAE=0)=0)

3.3. El extracto no arrastra El extracto no arrastra ssóólido inerte: lido inerte: NNextractoextracto

=0=0

4.4. La etapa es REAL: La etapa es REAL:

N= kg I/kg(D+S)

X= kg S/kg(D+S) en el ResiduoY= kg S/kg(D+S) en el Extracto

F (1,NF)

AE (0,0)

Línea de reparto que pasa por M1

MM11 (X(XM1M1, N, NM1M1))

x RR1 1 (X(XR1R1,N,NR1R1))

xEE11 (Y(YE1E1, 0), 0)

ETAPA REALExtracto Extracto

clarificado clarificado

EFICACIA DE ETAPA INFERIOR AL 100%

Tema 13. Lixiviación

ETAPA IDEALETAPA IDEAL

Contacto Sencillo: soluciContacto Sencillo: solucióón grn grááficafica

1.1. F sF sóólo contiene I y S lo contiene I y S (nada de D), X(nada de D), XFF =1=1

2.2. Se alimenta disolvente Se alimenta disolvente puro (Ypuro (YAEAE=N=NAEAE=0)=0)

3.3. El extracto no arrastra El extracto no arrastra ssóólido inerte: lido inerte: NNextractoextracto =0=0

4.4. La etapa es IDEAL: La etapa es IDEAL:

N= kg B/kg(A+C)

X= kg S/kg(D+S) en el ResiduoY= kg S/kg(D+S) en el Extracto

F (1,NF)

AE(0,0)

Línea de reparto que pasa por M1

MM11 (X(XM1M1, N, NM1M1))

x RR1 1 (X(XR1R1,N,NR1R1))

xEE11 (Y(YE1E1, 0), 0)

ETAPA IDEAL

Extracto Extracto clarificado clarificado

EFICACIA DE ETAPA DEL 100%

Tema 13. Lixiviación

Page 8: Balance de materia

8

EFICACIA DE ETAPAEFICACIA DE ETAPA

Contacto Sencillo: soluciContacto Sencillo: solucióón grn grááficafica

N= kg I/kg(D+S)

X= kg S/kg(D+S) en el ResiduoY= kg S/kg(D+S) en el Extracto

F (XF,NF)

AE(0,0)

MM11 (X(XM1M1, N, NM1M1))

x RR1 1 (X(XR1R1,N,NR1R1))

xEE11 (Y(YE1E1, 0), 0)

ETAPA REAL

ETAPA IDEAL

xRR1 1 (X(XR1R1*,N*,NR1R1*)*)

EE11* (Y* (YE1E1, 0), 0)x

*1RF

1RF

XXXX

−−=η

Tema 13. Lixiviación

Con una sola etapa se obtiene un bajo grado de

recuperación de soluto.

Para incrementarlo pueden utilizarse varias etapas

interconectadas:

Varias etapas en serie con alimentación

independiente de disolvente.

Varias etapas con circulación en contracorriente

de las disoluciones extracto y de los sólidos

lixiviados

LIMITACIONESLIMITACIONES

Contacto SencilloContacto SencilloTema 13. Lixiviación

Page 9: Balance de materia

9

F

AE

E

R

Contacto sencillo

F

AE1

E1

R1

AE2 AEn-1 AEn

R2 Rn-1 Rn

E2 En-1 En

E

1 2 n-1 n

Contacto múltiple en corriente directa

E1

R1 R2Rn-1 Rn

E2 En-1 En

1 2 n-1 n

R3

En-2AE

F

Contacto múltiple en contracorriente

Tipos de contacto

Tema 13. Lixiviación

Balance de Materia por EtapasBalance de Materia por Etapas

Contacto MContacto Múúltiple en Corriente directaltiple en Corriente directa

1F R1 XR12 3 NR2 RN-1

E1

XF XR2 XRN-1 RN XRN

F+AE1 = M1=E1 + R1R1+AE2 = M2=E2 + R2………………………………RN-1+AEN = MN=EN + RN

Tema 13. Lixiviación

YE1 E2 YE2 E3 YE3 EN YEN

E

AE1 AE2 AE3 AEN

F, AEF, AE11 y My M11 alineados; Ealineados; E11, R, R11 y My M11 alineadosalineadosRR11, AE, AE22 y My M22 alineados; Ealineados; E22, R, R22 y My M22 alineadosalineados………………………………………………………………………………………………………………………………………………RRNN--11, AE, AENN y My MNN alineados; Ealineados; ENN, R, RNN y My MNN alineadosalineados

Page 10: Balance de materia

10

MMéétodo Grtodo Grááficofico

N=

kg

I/kg

(D+

S)

X, Y (kg S/kg D+S)

Curva de Equilibrio

M1

NE = 0

AE

F

NE≠ 0

1.1. Localizar F y AE (disolvente)Localizar F y AE (disolvente)2.2. En la lEn la líínea Fnea F--AE se localiza AE se localiza

MM11 (BM global): F, AE y M(BM global): F, AE y M11

alineados.alineados.3.3. InterpolaciInterpolacióón grn grááfica de la fica de la

recta de reparto que pasa recta de reparto que pasa por el punto de mezcla por el punto de mezcla (datos de equilibrio o (datos de equilibrio o eficacia). eficacia).

4.4. En la lEn la líínea Rnea R11--AE se localiza AE se localiza MM22 (BM global): R(BM global): R11, AE y M, AE y M22

alineados.alineados.5.5. InterpolaciInterpolacióón grn grááfica de la fica de la

recta de reparto que pasa recta de reparto que pasa por el punto de mezcla por el punto de mezcla (datos de equilibrio o (datos de equilibrio o eficacia). eficacia).

6.6. Continuo hasta obtener Continuo hasta obtener XXRR<X<XR1R1

E1

R1

M2

R2

E2

Balance de Materia por EtapasBalance de Materia por Etapas

Contacto MContacto Múúltiple en Contracorrienteltiple en Contracorriente

1AE E1 YE1

2 3 NE2 EN-1

R1 R2 R3 RN

YAE YE2 YEN-1

XR1 XE2XR3 XRN

EN YEN

F XF

Sólido con soluto a separar

Agente extractor

EN - F = EN-1 - RNEN - F = EN-2 – RN-1EN - F = EN-3 – RN-2

EN - F = EN-1 - RN = EN-2 – RN-1 = E2 - R3 = E1 – R2 = AE - R1 = P

Polo o punto de operación que relaciona corrientes que se cruzan

F, EN, P → alineadosR1, AE, P → alineados

Flujo neto haciala derecha

Tema 13. Lixiviación

Page 11: Balance de materia

11

MMéétodo Grtodo Grááficofico

N=

kg

I/kg

(D+

S)

X, Y (kg S/kg D+S)

Curva de Equilibrio

M

RN-2

EN-3

NE = 0

P

AE

F

NE≠ 0

EN

R11.1. Localizar F y AE (disolvente)Localizar F y AE (disolvente)2.2. En la lEn la líínea Fnea F--AE se localiza M AE se localiza M

(BM global): F, AE y M (BM global): F, AE y M alineadosalineados

3.3. RR1 1 serseráá un dato conocido un dato conocido (grado extracci(grado extraccióón) o En) o ENN: R: R11, , EENN y M alineados. Localizo Ey M alineados. Localizo ENN

o Ro R11

4.4. Con el Con el ptopto de corte de las de corte de las rectas Frectas F--EENN y Ry R11--AE, localizo AE, localizo P P

5.5. Con ECon ENN y curva de equilibrio y curva de equilibrio obtengo Robtengo RNN..

6.6. Con RCon RNN y P obtengo Ey P obtengo ENN--1 1

(corrientes que se cruzan)(corrientes que se cruzan)7.7. Continuo hasta obtener Continuo hasta obtener

XXRR<X<XR1R1

RN-1RN

EN-1EN-2

Equipos de lixiviaciEquipos de lixiviacióónn

MMéétodo de Operacitodo de OperacióónnLas operaciones de lixiviación se realizan por lotes o semilotes(estado no estacionario) y también en condiciones totalmente continuas (estado estacionario): equipos del tipo de etapas y decontacto continuo.

Se utilizan dos técnicas principales de manejo: la aspersión o goteo del líquido sobre el sólido y la completa inmersión del sólido en el líquido.

La elección del equipo depende bastante de la forma física de los sólidos y de las dificultades y costo de manejo.

Page 12: Balance de materia

12

Los equipos de lixiviación se distinguen por:el ciclo de operación

intermitente, continuo, intermitente de cargas múltiples

la dirección de las distintas corrientes

concurrente, contracorriente o flujo híbrido

el número de etapas

una única etapa, etapas múltiples o etapa diferencial

el método de contacto

pulverización, inmersión o dispersión de sólidos.

OperaciOperacióón en Estado no Estacionarion en Estado no Estacionario

Incluyen aquéllas operaciones en que los sólidos y los líquidos

se ponen en contacto únicamente en forma de lotes y también

aquéllas en que un lote del sólido se pone en contacto con una

corriente que fluye continuamente de líquido (por semilotes).

Las partículas sólidas gruesas generalmente se tratan en lechos

fijos mediante métodos de percolación, mientras que los sólidos

finamente divididos, que pueden mantenerse más fácilmente en

suspensión, pueden dispersarse en todo el líquido con ayuda de

algún tipo de agitador.

Page 13: Balance de materia

13

Mezcla sólida

OperaciOperacióón en Estado no Estacionarion en Estado no EstacionarioTANQUES DE PERCOLACITANQUES DE PERCOLACIÓÓNN

Tema 19. Equipos de ExtracciTema 19. Equipos de Extraccióón Sn Sóólidolido--LLííquidoquido

OperaciOperacióón en Estado no Estacionarion en Estado no EstacionarioSISTEMA DE SHANKS DE CONTACTO MSISTEMA DE SHANKS DE CONTACTO MÚÚLTIPLE A CONTRACORRIENTELTIPLE A CONTRACORRIENTE

Mezcla sólida

Los sistemas anteriores darán soluciones diluidas de soluto, se obtendrá una solución más concentrada si se emplea un esquema a contracorriente (recuperación de taninos a partir de cortezas y maderas arbóreas...)

Cargando Lavando Descarga Entrada de disolvente

Entrada de disolventeCargando Lavando Descarga

Disolución

Page 14: Balance de materia

14

OperaciOperacióón en Estado no Estacionarion en Estado no Estacionario

BATERBATERÍÍA DE DIFUSIA DE DIFUSIÓÓN (PercolaciN (Percolacióón en Tanques Cerrados)n en Tanques Cerrados)

Cuando el disolvente es volátil o el lecho de sólidos poco permeable (ΔP elevada) es necesario utilizar depósitos cerrados que operen a presión, para facilitar que el disolvente atraviese el lecho. También si se necesita Tª superior a la de ebullición.

En estos casos el conjunto de tanques de extracción se denomina batería de difusión Robert (extracción de café, té, aceite y azúcar de remolacha).

Difusor de remolachaDifusor de remolacha

OperaciOperacióón en Estado no Estacionarion en Estado no EstacionarioTANQUES CON AGITACITANQUES CON AGITACIÓÓN (sN (sóólidos gruesos)lidos gruesos)

El acanalamiento del disolvente en la percolación, y su lenta e incompleta lixiviación subsecuente, puede evitarse mediante la agitación del líquido y el sólido en tanques de lixiviación.

Para sPara sóólidos gruesoslidos gruesos (se han diseñado muchos tipos de tanques con agitación):

1.Tanques cilíndricos cerrados verticales con remos o agitadores sobre ejes verticales y fondo falso para el drenado de la solución de lixiviación al final del proceso.

Page 15: Balance de materia

15

Tema 19. Equipos de ExtracciTema 19. Equipos de Extraccióón Sn Sóólidolido--LLííquidoquido

OperaciOperacióón en Estado no Estacionarion en Estado no EstacionarioTANQUES CON AGITACITANQUES CON AGITACIÓÓN (sN (sóólidos gruesos)lidos gruesos)

Estos equipos se operan por lotes (una sola etapa). Se pueden utilizar en baterías colocadas para la lixiviación a contracorriente.

2. Otras veces los tanques son horizontales, con el agitador colocado sobre un eje horizontal.

3. En algunos casos, el tanque de extracción es un tambor horizontal y el sólido y el líquido se golpean dentro mediante la rotación del tambor sobre rodillos.

Tema 19. Equipos de ExtracciTema 19. Equipos de Extraccióón Sn Sóólidolido--LLííquidoquido

OperaciOperacióón en Estado no Estacionarion en Estado no Estacionario

TANQUES CON AGITACITANQUES CON AGITACIÓÓN (sN (sóólidos finos)lidos finos)

Tanque PachucaTanque Pachuca

Tanque PachucaTanque Pachuca agitación por aire comprimido.

Consiste en un depósito cilíndrico con un fondo cónico, provisto de una tubería central conectada a un suministro de aire.

La agitación se lleva a cabo pasando aire a través de la suspensión: las burbujas de aire ascienden a través del tubo central y causan el flujo ascendente del líquido y del sólido suspendido en el tubo, provocando la circulación vertical del contenido del tanque.

En la parte cónica de la base se encuentran también unos chorros adicionales de aire para desalojar cualquier material que sedimente.

Page 16: Balance de materia

16

Tema 19. Equipos de ExtracciTema 19. Equipos de Extraccióón Sn Sóólidolido--LLííquidoquido

OperaciOperacióón en Estado Estacionarion en Estado EstacionarioTANQUES CON AGITACITANQUES CON AGITACIÓÓN N AGITADOR DORRAGITADOR DORR

Depósito cilíndrico de fondo plano, equipado con elevador central de aire situado en el interior de un eje hueco que gira lentamente.

En el extremo inferior de este eje van sujetos unos rastrillos que arrastran el material sólido hacia el centro a medida que sedimenta que es captado por el elevador de aire.

En el extremo superior del eje, el aire se descarga en el interior de una artesa perforada que distribuye la suspensión uniformemente sobre la superficie del líquido del depósito (lavadores).

Cuando el eje no gira, los rastrillos se elevan automáticamente para evitar que queden atascados si se detiene el funcionamiento de la planta estando llena de suspensión.

También tiene unas tuberías de aire auxiliares para favorecer la eliminación de sólido sedimentado.

Tema 19. Equipos de ExtracciTema 19. Equipos de Extraccióón Sn Sóólidolido--LLííquidoquido

OperaciOperacióón en Estado Estacionarion en Estado EstacionarioESPESADOR DE DORRESPESADOR DE DORR

Espesador de un solo compartimento. La suspensión fina del líquido y sólidos

suspendidos se alimenta a un gran tanque de sedimentación por la parte superior

Los sólidos se sedimentan en el líquido y el lodo sedimentado se dirige hacia el

cono de descarga en el fondo, mediante cuatro series de hojas de arado o

rastrillos. Giran lentamente para evitar perturbaciones del sólido sedimentado.

El líquido sobrenadante

claro se derrama en un

lavador construido alrededor

de la parte periférica

superior del tanque.

Page 17: Balance de materia

17

Tema 19. Equipos de ExtracciTema 19. Equipos de Extraccióón Sn Sóólidolido--LLííquidoquido

OperaciOperacióón en Estado Estacionarion en Estado Estacionario

ClasificadoresClasificadores (lixiviación continua de sólidos gruesos)

Se trata de una unidad continua en la que se obtiene flujo en contracorriente.

Los sólidos se introducen en la parte inferior de un tanque, que tiene un fondo

inclinado y que está parcialmente lleno de disolvente. El disolvente entra por

la parte superior y fluye en dirección opuesta a la del sólido.

Los rastrillos (movimiento de

elevación y circular), raspan los

sólidos en forma ascendente a

lo largo del fondo del tanque y

fuera del líquido.

En la parte superior del tanque

los sólidos se drenan y

descargan.

El líquido se derrama en la

parte más profunda Clasificador de Clasificador de DorrDorr

Tema 19. Equipos de ExtracciTema 19. Equipos de Extraccióón Sn Sóólidolido--LLííquidoquido

ROTOCEL ROTOCEL (Lixiviación de Semillas Vegetales)OperaciOperacióón en Estado Estacionarion en Estado Estacionario

Se basa en la extracción por percolación.

Consta de una cámara cilíndrica vertical cerrada, dentro de la cual va girando un

tanque también cilíndrico dividido en compartimentos (18), cuyo fondo es en

forma de cuña y se halla perforado.

Los sólidos se cargan en los compartimentos y se rocían sucesivamente con

miscelas cada vez más diluidas, hasta llegar al disolvente puro.

El líquido atraviesa el lecho y

se recoge en el fondo, la

miscela obtenida=disolución

extractora del compartimento

anterior.

Después de ser rociado con el

disolvente puro (último

compartimento): escurrido y

descarga de sólidos agotados.

Page 18: Balance de materia

18

Es básicamente una modificación del Shanks, en donde los tanques de lixiviación se mueven continuamente de forma que permiten la introducción y descarga continua de los sólidos

Lecho estático. Compartimentos rotatorios.Cada vuelta ciclo de extracciónOpera en continuo pero sin movimiento relativo S-L

Tema 19. Equipos de ExtracciTema 19. Equipos de Extraccióón Sn Sóólidolido--LLííquidoquido

EXTRACTOR DE KENNEDY EXTRACTOR DE KENNEDY (Lixiviación de Semillas Vegetales)

OperaciOperacióón en Estado Estacionarion en Estado Estacionario

Los sólidos se lixivian en una serie de tinas y se empujan de una a otra mediante unos remos para formar una cascada.

El disolvente fluye a contracorriente de cámara a cámara por gravedad.

Unas perforaciones en los remos permiten el drenado de los sólidos entre etapas; los sólidos se desprenden de cada remo por raspado.

Se pueden colocar tantas tinas (etapas) como sea necesario.

Se usa para materiales poco frágiles (sólido sometido a acción mecánica intensa)

Page 19: Balance de materia

19

Tema 19. Equipos de ExtracciTema 19. Equipos de Extraccióón Sn Sóólidolido--LLííquidoquido

EXTRACTOR DE BOLLMANEXTRACTOR DE BOLLMAN (Lixiviación de Semillas Vegetales)

OperaciOperacióón en Estado Estacionarion en Estado Estacionario

Consta de un elevador de cangilones que está encerrado en una cámara vertical.

Los cangilones perforados se cargan con el sólido en la parte superior y a medida que van descendiendo se rocían con una disolución de “miscela intermedia”. En esta zona sólido y disolución descienden en corrientes paralelas.

El líquido percuela a través del sólidos de canasta a canasta, y se recoge en el fondo como extracto o miscela final, y se separa.

Las celdas con sólido parcialmente agotado suben por la parte izda. y se les agrega disolvente puro (a contracorriente). En la parte inferiormiscela intermedia que se recircula. Arriba sólidos agotados

Miscelaintermedia

Tanque de miscela

intermedia

AlimentoTanque disolvente

Tolva para los sólidos lixiviados

Miscelafinal

Detalle del llenado y

vaciado de las cestas

Tema 19. Equipos de ExtracciTema 19. Equipos de Extraccióón Sn Sóólidolido--LLííquidoquido

OperaciOperacióón en Estado Estacionarion en Estado Estacionario

EXTRACTOR DE EXTRACTOR DE BOLLMANBOLLMAN

Page 20: Balance de materia

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Tema 19. Equipos de ExtracciTema 19. Equipos de Extraccióón Sn Sóólidolido--LLííquidoquido

EXTRACTOR HORIZONTAL CONTINUOEXTRACTOR HORIZONTAL CONTINUO (Variante del Bollman)

OperaciOperacióón en Estado Estacionarion en Estado Estacionario

Tema 19. Equipos de ExtracciTema 19. Equipos de Extraccióón Sn Sóólidolido--LLííquidoquido

EXTRACTOR HILDEBRANDTEXTRACTOR HILDEBRANDT (Lixiviación de Semillas Vegetales)

OperaciOperacióón en Estado Estacionarion en Estado Estacionario

Extractor de inmersión total. Consta de tres elementos montados en “U”.

El sólido se carga por uno de los brazos verticales y se hace avanzar hasta el otro con un tornillo sin fin de paletas perforadas para que el disolvente pueda atravesar la hélice.

El disolvente se alimenta por el brazo de subida de los sólidos circulación en contracorriente.

En el conducto de salida del extracto existe un filtro que evita que el sólido salga por esta línea.

Los tornillos sinfín están diseñados para que permitan la compactación de los sólidos.

Page 21: Balance de materia

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Tema 19. Equipos de ExtracciTema 19. Equipos de Extraccióón Sn Sóólidolido--LLííquidoquido

EXTRACTOR BONOTTOEXTRACTOR BONOTTO (Lixiviación de Semillas Vegetales)

OperaciOperacióón en Estado Estacionarion en Estado Estacionario

Consiste en una columna dividida en compartimentos cilíndricos mediante la disposición de platos horizontales espaciados a distancias iguales.

Cada plato tiene una abertura radial, colocada 180º con respecto a las aberturas de los platos situados inmediatamente por encima y por debajo (de forma alterna).

El sólido cae al plato inferior a través de las aberturas arrastrado por un raspador radial giratorio como una cortina en el disolvente que fluye hacia arriba (en contracorriente).

Los sólidos se retiran por el fondo mediante un tornillo sinfín y un compactador.