Extraccion POR Arrastre DE Vapor PDF

Preview

Summary

Download Extraccion POR Arrastre DE Vapor PDF

Description

UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN SIMÓN FACULTAD DE CIENCIAS Y TECNOLOGÍA DEPARTAMENTO DE QUÍMICA

INFORME EXPOSICION

EXTRACCION POR ARRASTRE CON VAPOR INTEGRANTES: ● ● ● ● ● ● ●

Andrade Morales Alejandra Kathia Arandia Sejas Yesenia Valeria Bazoalto Andrade Amanda Mery Cardona Mendez Ycel Eva Lizarazu Condori Andrea Mariel Lopez Laura Madai Massi Guarachi Esther Lizeth

DOCENTE: ● Ing. Jose Roberto Soto Soliz ● Ing. Dennys Bautista Garcia ● Ing. Israel Terrazas Maldonado AUXILIARES: Univ. Daniel E. Moroco Rivera ● Univ. Sergio Campoverde Lafuente ● Univ. Aldo J. Ulloa Claure ● Univ. Daniela Saavedra Arnez

MATERIA: Laboratorio de termodinámica FECHA: 12/04/2021 COCHABAMBA-BOLIVIA

ÍNDICE

1. INTRODUCCIÓN ……………………………………. 2. MÉTODOS DE EXTRACCIÓN POR ARRASTRE DE VAPOR …………………………………………. 3. PROCEDIMIENTOS DE EXTRACCIÓN ACEITE DE MOLLE ……………………………………………. 3.1.DIAGRAMA DEL PROCESO……………………. 4. CÁLCULOS DE “PROCESO DE EXTRACCIÓN DE ACEITE ESENCIAL DE MOLLE “ ……………….. 4.1.DATOS CÁLCULOS Y RESULTADOS……. 5.APLICACIÓN DE LA EXTRACCIÓN POR ARRASTRE DE VAPOR EN LA INDUSTRIA…………… 6.FACTORES QUE INFLUYEN EN LA EXTRACCIÓN POR ARRASTRE DE VAPOR…………………………..

1. INTRODUCCIÓN

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. En este informe se dará a conocer la forma de realizar una extracción por arrastre con vapor de agua para la obtención de aceite esencial de molle, aplicado a una escala piloto, obteniendo el rendimiento de la extracción en función de la masa inicial y la cantidad de aceite obtenido, realizando un seguimiento y control adecuado a todo el proceso. MÉTODOS DE OBTENCIÓN DE ACEITES ESENCIALES Cuando se usa vapor saturado o sobrecalentado, generado fuera del equipo principal, ya sea por una caldera, una olla de presión o un matraz adecuado, esta técnica recibe el nombre de “destilación por arrastre con vapor”, propiamente dicha. También se puede usar el llamado “método directo”, en el que el material está en contacto íntimo con el agua generadora del vapor. En este caso, se ponen en el mismo recipiente el agua y el material a extraer, se calientan a ebullición y el aceite extraído es arrastrado junto con el vapor de agua hacia un condensador, que enfría la mezcla, la cual es separada posteriormente para obtener el producto deseado. Este método es usado de preferencia cuando el material a extraer es líquido o cuando se utiliza de forma esporádica. Una variante de esta última técnica es la llamada “hidrodestilación”, en la que se coloca una trampa al final del refrigerante, la cual va separando el aceite del agua condensada, con lo cual se mejora y se facilita el aislamiento del aceite esencial. El vapor de agua condensado acompañante del aceite esencial es llamado “agua floral” y posee una pequeña concentración de los compuestos químicos solubles del aceite esencial, lo cual le otorga un ligero aroma, semejante al del aceite obtenido. En algunos equipos industriales, el agua floral puede ser reciclada continuamente, o bien, es comercializada como un subproducto (Agua de Colonia, Agua de Rosas, etc.) Los aceites esenciales son producto del protoplasma celular de plantas y representan los productos del metabolismo celular. Los aceites esenciales se encuentran en brotes, flores, corteza, hojas, tallos, frutos, semillas, madera y rizomas, y en algunos árboles en exudados oleorresinosos. Para liberar los aceites esenciales de una planta se emplean los métodos siguientes: - Por el acto de exprimir. - Por destilación - Por extracción con disolventes volátiles - Por enfleurage - Por maceración. La mayor parte de los aceites se obtienen por destilación, generalmente con vapor, pero ciertos aceites se pueden dañar con altas temperaturas. Expresión.- Al exprimir por máquinas puede producirse un aceite casi idéntico al producto exprimido a mano y es el método aplicado en forma comercial. De los procesos de exprimir a mano, el proceso de esponja es el más importante, ya que produce el aceite de mayor calidad. Aquí la fruta se parte, y la piel se monda y se sumerge por varias horas; cada cáscara se prensa contra una esponja y el aceite se absorbe en ella, que se exprime periódicamente. Una persona puede preparar sólo 680 grs. De aceite de limón por día siguiendo este método aún se practica, especialmente en Silicia.

Destilación.- Se coloca la planta, o parte que contenga el principio aromático, en la caldera de un alambique de hierro, cobre o vidrio, y se cubre con agua. Al calentar la caldera se evapora el agua y el aceite volátil, que se condensa en el refrigerador, recogiéndose con el agua en el colector, de la cual se separa al cabo de cierto tiempo por diferencia de densidad, y finalmente se aísla con un embudo provisto de un grifo en la parte más estrecha. De este método se obtiene casi todos los aceites volátiles. En algunos casos se cubre la planta o parte de la misma con alcohol, en vez de agua; así se obtiene la esencia disuelta en el alcohol; este sistema se emplea hoy muy poco, pues es mucho mejor obtener la esencia con el agua, y después disolverla en alcohol. La temperatura tan baja a que hierve el alcohol, en comparación con ebullición del agua, da lugar a una gran pérdida de esencia, por no ser suficiente el calor para desprenderla por completo de planta, sobre todo tratándose de semillas, por otro lado la destilación con arrastre de vapor es la que tiene mayor aplicación para obtener el aceite crudo, consiste en aplicar la corriente de vapor directamente sobre el material a destilar, a una presión adecuada, lo cual se efectúa en alambiques provistos de sus entrada de vapor el cual se distribuye en el interior por medio de pichachas o de tubos perforados. Extracción con disolventes volátiles.- Consiste en poner en contacto el material con una corriente de disolvente, hasta que éste se apodera de toda la esencia, que luego es separada por destilación. El factor más importante para lograr el éxito en este método es la selección del disolvente. - El disolvente debe ser selectivo esto es disolver rápida y totalmente los componentes odoríferos, con sólo una parte mínima de materia inerte. - Tener un bajo punto de ebullición - Ser químicamente inerte al aceite - Evaporarse completamente sin dejar cualquier residuo odorífero - Ser de bajo precio y, de ser posible, no inflamable. Se han empleado muchos disolventes pero el mejor es el éter de petróleo altamente purificado y el benceno es el que le sigue. Enfleurage-. El proceso de enfleurage es un proceso de extracción de grasas en frío que se aplica sólo en algunos tipos de flores delicadas (jazmín, tuberosa, violeta, etc.) y que produce aceite que de ninguna forma se podrían obtener por destilación. En el caso de jazmín y tuberosa, las flores cortadas continúan produciendo perfume mientras siguen vivas (cerca de 24 Hrs). La grasa o base consiste en una mezcla altamente purificada de una parte de sebo y dos partes de manteca, con 0,6% de benzoína como conservador. Este método ya no se emplea de modo comercial. Maceración.- La maceración fue un proceso importante antes de la introducción a los métodos modernos de extracción con disolventes volátiles. La maceración se asemeja a la extracción por disolventes, la diferencia es que el material permanece varios días sumergido; en este sistema se usa aceite, grasa fundida, y aún alcohol etílico.

METODOS DE EXTRACCION POR ARRASTRE DE VAPOR También recibe el nombre de: destilación por arrastre de vapor, extracción por arrastre de vapor, hidrodifusion o hidroextracción. 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 de 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 asume que el agua era un agente extractor, se lo denomino hidroextracción. HIDRODESTILACIÓN Se define como el proceso para obtener el aceite esencial de una planta aromática, mediante el uso de vapor saturado a presión atmosférica. Destilación por arrastre de vapor de agua a nivel de laboratorio Se arma el equipo y luego se procede a destilar la materia vegetal durante un cierto tiempo, teniendo el control de la temperatura. Después de finalizada la destilación, se procede a separar el aceite esencial del condensador, haciendo uso de sulfato de sodio anhidro para secar el agua, y luego introducir la mezcla que se obtienen dentro de un rotavapor, que es un evaporador al vacío para de esta manera obtener solamente el aceite.

IMPORTANCIA DE EXTRACCIÓN POR ARRASTRE CON VAPOR La extracción por arrastre con vapor tiene mucha importancia a nivel industrial ya que ampliamente es utilizado en industrias de productos de limpieza, sin esta operación unitaria no sería posible el poder elaborar jabones de limpieza, detergentes, desinfectantes; la importancia de la extracción por arrastre con vapor no solo interesa a la industria de productos de limpieza si no también tiene su importancia en la industria farmacéutica para elaborar productos medicinales, en la industria alimenticia para la elaboración de aceites comestibles, la industria plaguicidas como agentes pulverizantes, atrayentes y repelentes de insectos,En la Industria Química se los utiliza para proveer aromas a productos de limpieza, tales como desodorantes ambientales, jabones, detergentes, lavavajillas, productos de uso hospitalario, etc., en fin la extracción por arrastre con vapor en muy importante en varios procesos industriales sin ellos muchos productos de primera y segunda necesidad no existieran,

APLICACIÓN DE LA EXTRACCIÓN POR ARRASTRE CON VAPOR. La extracción por arrastre con vapor se emplea con frecuencia para separar los aceites esenciales de tejidos vegetales. Los aceites esenciales son mezclas complejas como:

● ● ● ● ● ●

· · · · · ·

hidrocarburos terpenos alcoholes compuestos carbonílicos aldehídos aromáticos fenoles

se encuentran en hojas, cáscaras o semillas de algunas plantas. 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. Las esencias hallan aplicación en numerosas industrias, algunos ejemplos son los siguientes: Industria de productos de limpieza: como fragancias para jabones, detergentes, desinfectantes, productos de uso hospitalario, etc Industria de plaguicidas: como agentes pulverizantes, atrayentes y repelentes de Insectos, etc.

Elaboración de aceites esenciales: Mediante una serie de procesos tecnológicos específicos (destilación por arrastre de vapor a baja presión, destilación fraccionada a presión reducida, etc.), extrae aceites que se encuentran dentro de distintas partes de ciertos vegetales caracterizados como aromáticos.

Industria farmacéutica: Los aceites esenciales tienen propiedades medicinales y fueron utilizados desde la antigüedad para curar enfermedades. La ciencia moderna los procesa para obtener drogas o remedios específicos para prevenir o curar diversas afecciones tanto del ser humano como de animales. En base a sus propiedades son ampliamente utilizados para el aparato digestivo, respiratorio, nervioso.

Industria Alimenticia: Los aceites extraídos mediante la destilación con arrastre de vapor proveen a la industria alimenticia sabores y aromas característicos, muy utilizados en panaderías, confituras, golosinas, gaseosas, helados, conservantes,

galletas, lácteos, etc.

Industria Química: Se los utiliza para proveer aromas a productos de limpieza, tales como desodorantes ambientales, sahumerios, jabones, detergentes, lavavajillas, productos de uso hospitalario, etc., o también a insecticidas y desinfectantes

Industria Cosmética: Los emplea para la fabricación de colonias, perfumes, jabones de tocador, cremas de diversos tipos, shampoos, desodorantes, acondicionadores y fijadores capilares, etc

FACTORES QUE INFLUYEN EN LA EXTRACCIÓN POR ARRASTRE CON VAPOR Los Factores que influyen en la extracción por arrastre con vapor son los siguientes: 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 (3dias) se dispone en literas para su oreo. Tiempo de extracción: Pasado un tiempo ya no sale mas 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 % de distribución interior del vapor Material exhausto: El residuo se usa como compuesto, abonos, es celulosa hidrolizada. PROCEDIMIENTO

Descripción del proceso Peladora: Se realiza con el objetivo de separar la cáscara de la semilla y a la vez residuos sólidos como piedras, ramas y otros para evitar imprevistos a la hora de ingresarlo al molino.

Moledora: Se realiza con el objetivo de triturar o desintegración mecánica de sólido para su adecuado ingreso al extractor.

Caldero: El caldero es un recipiente herméticamente cerrado para producir vapor de agua a una presión mayor que la atmosférica. El caldero pirutubular es un recipiente metálico comúnmente de acero atravesado por tubos por cuyo interior circulan los gases de combustión que cede el calor al agua que los rodea.

Extractor: Es un dispositivo semi batch en donde tiene lugar una separación física de una mezcla binaria saturada de líquido-vapor. Es un dispositivo semicilíndrico en donde tiene lugar la extracción del aceite esencial de la materia prima por acción del vapor saturado que ingresa por la parte inferior.

Condensador: Básicamente es un intercambiador de calor donde se da el cambio

de fase de la mezcla aceite – agua, empleando el agua como líquido refrigerante que proviene de la torre de enfriamiento y teniendo su desemboque en la parte superior de la misma para su posterior recirculación, formando un lazo cerrado. El condensador estabiliza la mezcla vapor y aceite que proceden desde el extractor y así se puede separarlos. Es un recipiente atravesado por un serpentín, consta de dos flujos de masas en un sistema de agua de refrigeración y un flujo de fluido a condensar constituido por el vapor de agua y aceite. Para evitar la pérdida de fracciones volátiles a la atmósfera, el condensador debe operar con el flujo de agua de refrigeración en su máximo valor.

Torre de enfriamiento: Es un equipo que se usa para enfriar para enfriar agua en grandes volúmenes, por contacto directo con el aire atmosférico, basándose en los principios de transferencia simultánea de masa y calor. Las torres de enfriamiento ayudan al manejo eficiente de los recursos, reduciendo así el impacto ambiental y bajando costos de producción. De igual manera reduce el consumo de agua de refrigeración para el funcionamiento del condensador siendo necesario únicamente el agua de reposición. Por la interacción del agua de refrigeración y el aire circundante se logra bajar la temperatura del agua al provocar que el aire aumenta su humedad. La fracción de agua que es arrastrada por el aire es la que se denomina agua de sacrificio o agua de reposición necesaria.

Separador de fases (Florentino): Es donde ocurre la separación de la mezcla condensada de vapor y aceite aprovechando la inmiscibilidad y la diferencia de densidades de estos componentes. El aceite obtenido es una mezcla bruta de terpenos y metabolitos secundarios que puede ser purificado aplicando métodos de destilación. El agua que se logra separar se conoce con el nombre de hidrolato y puede ser usada con otros fines.

Piscina para deposición de residuos: En la piscina se almacena los desechos o residuos de la materia prima agotada del proceso de extracción, lográndose reducir el peso de los desechos por acción de la temperatura del sol, reducción de lixiviados y logrando un manejo bioquímico de asimilación controlado.

DATOS CÁLCULOS Y RESULTADOS Lectura inicial del gas: 91.174,007(m3) Lectura final del gas: 91.220,644(m3) Masa de molle molido: 94,85 (kg) Diámetro del extractor: 90(cm)

Carga inicial de agua: 200(L) Perímetro del caldero: 85 (In) Altura de recarga: 1,5 (cm) Patm cbba: 564,67 (mmHg) Número de recargas por hora: 108

CONCLUSIONES .● ● ● ● ● ●

El método por arrastre de vapor se utiliza para separar las sustancia orgánicas insolubles en agua,volátiles,no volátiles. este método es para la obtención de aceite esencial.( aceite de molle). se llegó a la conclusión que hay compuestos orgánicos que no hay por arrastre de vapor de agua. se llegó en una escala piloto donde obtenemos un rendimiento de extracción en función de masa inicial y cantidad de aceite obtenido. como en el arrastre de vapor hay otros distintos metodo de extraccion de aceite esencial y es importante en la industria. en este método se usa de preferencia cuando el material para extraer es

● ●

● ● ●

● ●

líquido o cuando es en forma esporádica. la técnica para este método se llama “ HIDRODESTILACIÓN” donde el refrigerante separa el aceite del agua condensada. el vapor de agua condensada, se acompaña del aceite esencial, donde se llama agua flora, donde posee la concentración del compuesto químico solubles del aceite esencial. el agua floral en otros equipos se puede reciclar para la comercialización. ( agua de colonia,agua de rosas.) los aceites esenciales son productos del protoplasma celular de plantas. el método por arrastre de vapor no es el único método por ejemplo: acto por exprimir, destilación,extracción con disolvente volátiles,enfleurage,maceración. este método se emplea con frecuencia para la separación de aceites esenciales de tejidos vegetales. los parámetros presentes en la extracción del aceite esencial son principalmente la presión,la temperatura y tiempo de datos obtenidos para tener un buen rendimiento del aceite esencial de molle otras sustancia....