extractor solido liquido

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extractor solido liquido para extraccion de aceites se sambo

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  • DISEO DE UN EXTRACTOR SLIDO LQUIDO

    Curso: Diseo de Plantas

    Profesor: Carrasco Venegas, Luis

    Alumnos:

    ORivas Quezada, Manuela

    OVargas Sanchez, Irving

  • EXTRACCIN SLIDO LQUIDO La extraccin es una operacin unitaria de transferencia de materia basada

    en la disolucin de uno o varios de los componentes de una mezcla (lquida o

    que formen parte de un slido) en un disolvente selectivo.

    Aprovecha, por tanto, la diferencia de solubilidades de los componentes de la

    mezcla en el disolvente aadido.

    La extraccin puede clasificarse dependiendo del estado fsico de los

    materiales: slido-lquido o lquido-lquido. Por sus caractersticas, la

    extraccin puede ser continua o discontinua.

  • Consiste en la remocin o extraccin de un

    COMPONENTE SOLUBLE (SOLUTO) contenido en un

    SLIDO, mediante un DISOLVENTE apropiado.

    EXTRACCIN SLIDO LQUIDO O LIXIVIACIN

  • 1. Solvente.- Es la parte lquida que entra en contacto con la parte

    slida con el fin de retirar todo compuestos solubles en ella.

    2. Material de extraccin.- Fase portadora slida con soluto.

    3. Soluto.- Son los componentes que se transfieren desde el slido

    hasta el lquido extractor.

    4. Fase portadora slida lixiviada

    5. Disolvente con el soluto de transicin en l disuelto

    COMPONENTES DEL SISTEMA SLIDO LQUIDO

  • En un proceso de extraccin slido lquido las operaciones

    implicadas son:

    Cambio de fase del soluto al disolverse en el disolvente. Esta

    etapa se considera prcticamente instantnea.

    Difusin del soluto a travs del disolvente contenido en los poros

    del slido inerte.

    Transferencia del soluto desde las inmediaciones de la interfase

    slido lquido hasta el seno de la masa principal de disolvente.

    Si el slido presenta estructura celular (por ej: semillas oleaginosas,

    granos de caf, remolacha, etc.), las paredes celulares suministran

    una resistencia adicional a la transferencia de masa. Por lo tanto, la

    velocidad de extraccin es relativamente baja.

    MECANISMO DE EXTRACCIN SLIDO LQUIDO

  • ETAPAS CONTROLANTES EN LA VELOCIDAD DE EXTRACCIN

    O Etapa Controlante 1: Difusin del soluto a travs de poros del

    slido residual.

    O Cmo se soluciona?: Reduccin de tamao del material a tratar

    (materia prima).

    O Ventaja: Distancia hacia la superficie que recorre el soluto es

    pequea.

    O Etapa Controlante 2: Difusin del soluto, desde la superficie de la

    partcula, hasta el seno de la solucin.

    O Cmo se soluciona?: Alto grado de agitacin del fluido.

    O Ventaja: Aumento de la velocidad de transferencia de masa.

  • FACTORES INFLUYENTES EN LA VELOCIDAD DE EXTRACCIN

    Son 4 los factores influyentes:

    1) Tamao de partcula del slido.

    2) Tipo de solvente de extraccin.

    3) Temperatura.

    4) Velocidad de agitacin del fluido.

  • DETERMINACIN DE LA VELOCIDAD DE EXTRACCIN

    O Hecho: Forma de los poros del slido remanente es

    imposible de definir.

    O Consecuencia: Es muy complicado obtener la velocidad de

    transferencia de masa en su interior.

    O Qu se hace? Se obtiene una aproximacin de la velocidad

    de transferencia de masa.

    O Cul es esa aproximacin?:

    O Se determina la velocidad del soluto, desde la superficie de la partcula hasta el seno de la solucin lquida.

    O Cmo se hace?:

    O Se admite que una pelcula delgada es quien opone resistencia a la transferencia de masa.

  • O En base al supuesto, tenemos:

    Donde:

    A: rea de transferencia interfacial slido lquido.

    b: Espesor efectivo de la pelcula lquida que rodea las partculas slidas.

    c: Concentracin del soluto en el seno de la solucin en el tiempo t.

    cS: Concentracin de la solucin saturada en contacto con las partculas slidas.

    M: Masa de soluto transferido en el tiempo t.

    k: Coeficiente de difusividad del Sto en el Disolvente.

    En un proceso batch, se asume que V (volumen total de la solucin)

    permanece constante, con lo cual:

  • O El tiempo t, en el cual la concentracin de la solucin general

    cambia desde c0 hasta c, puede determinarse mediante:

    O Resolviendo:

    O Importante: Se admite que tanto b como A permanecen

    constantes.

    O Si c0 = 0 (es decir: se usa solvente puro inicialmente), tenemos:

  • O Ordenando:

    O Esta ecuacin muestra que la solucin general se aproxima a la

    condicin de saturacin, de manera exponencial.

  • Son necesarias las Lneas de

    Operacin y de Equilibrio.

    Se supone que, el slido ya

    libre de soluto, es insoluble en

    el solvente.

    Se dispone de suficiente

    disolvente y suficiente tiempo

    para lograr la disolucin del

    soluto.

    No hay adsorcin del soluto en

    el slido durante la extraccin.

    El soluto no es soluble en el

    slido inerte.

    EXTRACCIN EN UNA SOLA ETAPA

  • O Ecuaciones:

    Se tienen 3 componentes: Soluto (A) ; Slido Inerte (Agotado ; Lixiviado)

    (B) ; Solvente (C).

    Se tienen 2 fases: Corriente de derrame y Flujo inferior (corriente de la

    suspensin).

    Concentracin de Slido (B):

    Concentracin Soluto (A) en el Lquido:

  • Ecuaciones de Balance de Materia

    1) Balance general de la solucin:

    2) Balance para el componente (Soluto):

    3) Balance para el slido inerte:

  • S: Solvente de Extraccin.

    A: Soluto.

    B: Slido Inerte.

    Lnea EF: Retencin de Solucin

    Variable.

    Lnea EF: Retencin de Solucin

    Constante.

    Lnea EC: Retencin de Solvente

    Constante.

  • EXTRACCIN EN ETAPAS MLTIPLES EXTRACTORES CONTINUOS

  • Ecuacin de la Lnea de Operacin:

    Balances sobre las n primeras etapas:

    1) Balance general:

    2) Balance para el soluto:

    3) Ecuacin de la lnea de operacin:

    OJO: En la Ec. De la lnea de operacin, sustituir el trmino L0x0 por L0y0.

  • Planta de sambo

    DATOS PRELIMINARES DE DISEO

  • OPERACIONES PREVIAS

    1)Secado de Semilla

    2)Descascarado

    3)Trituracin y

    Molienda

    4)Atemperado de

    Semilla

    5)Extraccin con

    Disolvente

    6)Eliminacin de

    Disolvente

    Si el aceite es mayor

    al 20% de su

    contenido es

    recomendable

    realizar un prensado

  • DISEO DE EXTRACTOR SOLIDO - LIQUIDO

    Se evidencia que la cantidad de solvente utilizado en la extraccin

    puede ser considerado constante ya que recircula durante el

    proceso con perdidas imperceptibles.

    I.- CLCULOS TCNICOS DEL EQUIPO

    1) DISEO DEL TANQUE DE EBULLICIN (EVAPORADOR)

    Se considera disear un equipo a escala industrial con un

    volumen de 17.5L de solvente y adems se asume un

    dimetro del tanque de ebullicin de 31 cm para darle el

    espacio necesario a la resistencia que ser utilizada como

    fuente de calor ya que mide 29 cm de longitud.

  • =

    =4

    2

    =175004

    312

    = ,

    =31cm

    = , =

    DATOS:

    Para la construccin del

    extractor se utilizara acero

    inoxidable AISI 304 de 2mm

    de espesor recomendado

    para equipos que estarn

    en contacto con alimentos.

  • Datos:

    V = 17,5 L = 17 500 cm3

    Segn la tabla de Propiedades de lquidos se obtiene los siguientes

    datos de entalpia:

    hHe14C = 274 kJ/kg = 274 000 J/kg

    hHe68C = 337 kJ/kg = 337 000 J/kg

    1.1) DISEO TRMICO DEL TANQUE DE EBULLICIN

    Se dispone de una resistencia de 6000 W por lo tanto el tiempo de generacin de vapor de la masa de hexano es:

    = 0.66 g/cm3

  • =

    = 0,66

    3175003

    =11550g= 11.55Kg. (Hexano)

    =

    - Calculando la masa de solvente:

    - Calculo de balance de energa

    = 11.55Kg

  • t= 2,04min

  • Masa de vapor generado

    =

    = /

  • Para el diseo de la camisa se toma en consideracin el volumen de

    solvente que fue nuestro punto de partida en el diseo del tanque de

    ebullicin ya que este ser el volumen que ingrese al extractor y

    recircule constantemente.

    Adems con el fin de lograr un diseo adecuado del equipo se decide considerar para el extractor un dimetro de 24 cm.

    2) DISEO DEL EXTRACTOR (CAMISA)

    DIMENSIONAMIENTO DEL EXTRACTOR

    Datos:

    V = 17, 5L = 17500cm3

    =24cm

  • A esta altura comienza la

    recirculacin del solvente sin

    embargo se decide construir el

    extractor con una altura de

    50 cm para dar cabida a la apertura del ingreso del vapor de

    hexano que pasara hacia el

    condensador.

    = .

  • La canastilla ser instalada dentro de la camisa con el fin de que contenga la

    muestra seca y no recircule con la solucin de extraccin, cumple la funcin de

    papel filtro.

    El dimetro que permite la camisa es de 236mm pero considerando que la canastilla debe entrar y salir con facilidad se dispone de 2mm a cada lado entre

    la pared de la camisa y la pared de la canastilla, por lo tanto:

    3) DISEO DE LA CANASTILLA (CANASTA TAMIZ)

    DIMENSIONAMIENTO DE LA CANASTA TAMIZ

    = ()

    =

    =

    =

    =

  • Dimetro de la canastilla y ser construida en acero inoxidable AISI 304

    de 1mm de espesor.

    Considerando el dimetro de la canasti