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Instituto Tecnológico de Chiná

Materia: Operaciones de Transferencia de Masa

Maestro: Ing. Brígido Manuel Lee Borges Alumna: Gomez Robles Yessica Montserrat Investigación: Equipos de destilación utilizados en la industria alimentaria

ING. en Industria alimentaria

Semestre: 6to Grado: AL 28 abril de 2020

1 OPERACIONES DE TRASFERENCIA DE MASA

Índice Introducción.......................................................................................................................................3 1.

sistema de destilación...............................................................................................................4

2.

Tipos de destiladores.................................................................................................................5 2.1. Destilador de agua..................................................................................................................5 2.2. Kuderna Danish......................................................................................................................6 2.3. Destilador a paso corto giratorio............................................................................................6 2.4. Destilador al vacío rotativo rotavapor....................................................................................8 2.5. Evaporador rotativo al vacío Minirrotavapor.........................................................................9 2.6. Columna de destilación planta piloto...................................................................................10 2.7. Destilador de solventes........................................................................................................11

Conclusión....................................................................................................................................12 Bibliografía....................................................................................................................................13

Tabla 1 Datos técnicos del destilador de agua..................................................................................6 Tabla 2 Datos técnicos de kuderna danidh........................................................................................7 Tabla 3 Datos técnicos del destilador a paso corto giratorio............................................................8 Tabla 4 Datos técnicos del destilador al vacío rotativo rotavapor....................................................9 Tabla 5 Datos técnicos del evaporador rotativo al vacío minirrotavapor.......................................11 Tabla 6 columna de destilación planta piloto..................................................................................12 Tabla 7 Datos técnicos del destilador de solventes.........................................................................13 figura figura figura figura figura figura figura

1 Destilador de agua...............................................................................................................6 2 Kuderna danidh...................................................................................................................7 3 Destilador a paso corto giratorio.........................................................................................8 4 Destilador al vacío rotativo rotavapor................................................................................9 5 Evaporador rotativo al vacío minirrotavapor....................................................................10 6 Columna de destilación planta piloto...............................................................................11 7 Destilador de solventes.....................................................................................................12

2 OPERACIONES DE TRASFERENCIA DE MASA

Introducción En la actualidad el proceso de separación más dominante en la industria química es la destilación, debido a sus mayores aplicaciones que las otras tecnologías de separación existentes como extracción, cristalización, adsorción, etc. De hecho, se considera un proceso primordial en las separaciones a nivel industrial debido a su utilidad en la recuperación y purificación de los productos. Una de las grandes ventajas que presenta este proceso, frente a otros de transferencia de materia es que no necesita la adición de otros componentes para efectuar la separación, como ocurre en la extracción de solventes; en este caso el agente de separación utilizado es la energía y en efecto más del 95 por ciento de la energía consumida por los procesos de separación en las industrias de procesos químicos se deben a la destilación. Es por ello, que la destilación es un proceso importante permitiendo separar por diferencias de puntos de ebullición los componentes de la mezcla e igualmente se emplea para purificar un componente obteniendo una concentración mayor. Debido a este amplio espectro de utilización y sobre todo por su enorme significación económica en los procesos en los que participa, se explica la importancia que tiene este proceso en la industria y el intensivo estudio del que es objeto. La destilación es el método más común e importante para la purificación y separación de líquidos. Se utiliza para separar un líquido de sus impurezas no volátiles o bien para separar dos sustancias volátiles de punto de ebullición diferente. Conviene revisar los siguientes conceptos: 



Presión de vapor de un líquido: cuando un líquido se introduce en un recipiente cerrado y vacío, se evapora hasta que el vapor alcanza una determinada presión, que depende sólo de la temperatura. Esta presión ejercida por el vapor en equilibrio con el líquido es la presión de vapor a la temperatura de la medida. Punto de ebullición: es la temperatura a la cual la presión parcial del vapor del líquido es igual a la atmosférica. El punto de ebullición es una constante física que caracteriza a un líquido pero que varía con la presión.

La destilación es un proceso en el que:   

Se evapora una sustancia por calentamiento se condensa el vapor producido y, se recoge el líquido en un recipiente aparte.

3 OPERACIONES DE TRASFERENCIA DE MASA

1.sistema de destilación Es el proceso que se utiliza para llevar a cabo la separación de diferentes líquidos, o sólidos que se encuentren disueltos en líquidos, o incluso gases de una mezcla, gracias al aprovechamiento de los diversos puntos de ebullición de cada sustancia partícipe, mediante la vaporización y la condensación. Los puntos de ebullición de las sustancias son una propiedad de tipo intensiva, lo que significa que no cambia en función de la masa o el volumen de las sustancias, aunque sí de la presión. Si la diferencia entre las temperaturas de ebullición o volatilidad de las sustancias es grande, se puede realizar fácilmente la separación completa en una sola destilación. En ocasiones, los puntos de ebullición de todos o algunos de los componentes de una mezcla difieren en poco entre sí por lo que no es posible obtener la separación completa en una sola operación de destilación por lo que se suelen realizar dos o más. Así el ejemplo del alcohol etílico y el agua. El primero tiene un punto de ebullición de 78,5 °C y el agua de 100 °C por lo que al hervir esta mezcla se producen unos vapores con ambas sustancias, aunque diferentes concentraciones y más ricos en alcohol. Para conseguir alcohol industrial o vodka es preciso realizar varias destilaciones. Antiguamente, el secreto de cada productor era el sistema de destilación que le permitía lograr en su producto el sabor deseado para la bebida. Debido a esto, el proceso de destilación tuvo muy variados tipos y funcionamientos, aunque todos, basándose en el mismo objetivo común de separar el alcohol de un fermento para llevarlo a una bebida. Para esto, existieron diversos métodos de calentar recipientes y de colectar los vapores condensados en alguna superficie fría destinada a convertir nuevamente el vapor en líquido, colectarlo y transportarlo a otro recipiente de baja temperatura. Tipos de destilación. La tecnología moderna aporta una gran cantidad de herramientas para destilar. Sin pretender ser exhaustivos, y por ser en la práctica las más utilizadas, mencionaremos las dos principales. Destilación continua y destilación discontinua. 

Destilación discontinua: La más antigua. Los alambiques y alquitaras hacen una destilación discontinua. En el momento en el que se agota el líquido a destilar hay que volver a llenar el recipiente.



Destilación continua: No hay interrupción en el proceso de destilación, creando un flujo continuo e ininterrumpido de líquido. 4

OPERACIONES DE TRASFERENCIA DE MASA

2.Tipos de destiladores 2.1. Destilador de agua Es un instrumento de laboratorio que se usa para purificar el agua corriente, mediante procesos controlados de vaporización y enfriamiento. Al aplicar energía térmica al agua en fase líquida, luego de un proceso de calentamiento, se convierte en vapor de agua. Esto permite separar las moléculas de agua, de las moléculas de otras sustancias o elementos que se encuentran mezclados o diluidos. El vapor de agua se recolecta y se lleva a través de un condensador, donde el vapor se enfría y vuelve a la fase líquida. Entonces, el condensado se recoge en un tanque de almacenamiento diferente. El agua destilada presenta mejores figura 1 Destilador de agua características de pureza comparada con el agua corriente; prácticamente se encuentra libre de sustancias que la contaminen[CITATION Tor131 \l 2058 ]. Se fabrica estos destiladores con calefactor de cuarzo y en diferentes capacidades. Ideales para obtener agua de elevada pureza hasta de 0.4 -0.7 μS/cm, lo cual se alcanza mediante el método de destilación múltiple. El destilador cuenta con sistema de nivel automático que puede ser alimentado desde el grifo, si el agua no tiene más de 260 μS/cm, o por bomba recirculadora, para trabajar con agua previamente tratada[ CITATION SEV \l 2058 ]. El equipo es de uso continuo porque cuenta con un sistema que mantiene un nivel constante. Tabla 1 Datos técnicos del destilador de agua

Modelo Capacidad en ml Volts

DEP01 2000 x hora

DEP02 4000 x hora

DEP03 10000 x hora

120 VCA

120 VCA

220 VCA

5 OPERACIONES DE TRASFERENCIA DE MASA

Watts

900 W

1800 W

4000 W

2.2. Kuderna Danish Este equipo se utiliza para hacer concentraciones en aceites esenciales. En la imagen se presenta un baño María con una adaptación para fijar 6 unidades de vidriería Kuderna Danish que se pueden suministrar de 125 ml., 250 ml., 500 ml. El equipo cuenta con sistema de colección al vacío con adaptador múltiple para conectar 6 equipos según sea la medida. El baño cuenta con cubierta perforada y adaptadores para fijar los evaporadores con una barra para fijar los adaptadores, la tina es fabricada en acero inoxidable 304 y mantiene una temperatura uniforme en todos los puntos gracias a que cuenta con un sistema de circulación forzada que mantiene en movimiento en el interior[ CITATION SEV \l 2058 ].

figura 2 Kuderna danidh

La tina mantiene un volumen de 10 litros para así mantener una buena estabilidad en la temperatura; el equipo puede controlar temperatura desde ambiente hasta 100°C, el calentamiento se logra con una resistencia de emersión de 800 Watts, fabricada en acero inoxidable.

Tabla 2 Datos técnicos de kuderna danidh

Modelo *Dimensiones trabajo cm. *Dimensiones ext. cm. Volts Watts

Ancho, fondo, alto. BKD-6 28 X 30 X 10 55 X 34 X 32 120 VCA 1000 W

2.3. Destilador a paso corto giratorio Es ideal para trabajar al vacio en pequeñas cantidades en:  Evaporación de solventes  Sublimación  Separación de líquidos  Destilación fraccionada 6 OPERACIONES DE TRASFERENCIA DE MASA

Al combinar temperatura moderada, vacío y rotación controlada, se facilita la separación que minimiza la degradación de los productos causado por el excesivo calentamiento. El equipo cuenta con una cámara de calentamiento que logra una temperatura uniforme hasta 300 ° C, que es fácil mantener con su control de temperatura. La cámara tiene capacidad para matraces de 25ml hasta 250ml, cuenta con una puerta cúpula transparente resistente a la temperatura que permite visualizar el proceso de la muestra contenida en el matraz, facilitando el montaje de los bulbos comandante. Los sellos y conectores son resistentes al ataque químico y asegura el buen vacío. La entrada para vacío se conecta a una línea. El mecanismo giratorio regula las velocidades desde 10 a 120 RPM y se figura 3 Destilador a paso corto giratorio fija sobre una base horizontal que permite su desplazamiento para colocar los matraces en posición dentro y fuera de la cámara. Es muy útil para lograr destilaciones en etapas. También cuenta con un mecanismo que permite movimiento horizontal y vertical para ajustar la charola que contiene el hielo seco como medio refrigerante[CITATION SEV16 \l 2058 ]. La charola es de pequeñas dimensiones para utilizar mínimas cantidades de medio refrigerante y evitar el gasto excesivo de éste. Tabla 3 Datos técnicos del destilador a paso corto giratorio

Modelo *Dimensiones int. cm. *Dimensiones ext. cm. Rango de temperatura Voltaje Watts Velocidad

Ancho, fondo, alto. DSG-1 12 X 12 X 20 55 X 30 X 30 Ambiente a 300°C 120 VCA 700 W 10 a 120 R.P.M.

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2.4. Destilador al vacío rotativo rotavapor

figura 4 Destilador al vacío rotativo rotavapor

es un dispositivo utilizado en laboratorios químicos para la eliminación eficiente y suave de los solventes de las muestras por evaporación. Cuando se hace referencia en la bibliografía de investigación química, la descripción del uso de esta técnica y equipo puede incluir la frase "evaporador rotativo", aunque el uso a menudo está más bien indicado por otro lenguaje (por ejemplo, "la muestra se evaporó a presión reducida").

El rotavapor completo se suministra con los siguientes elementos: • Motor con control de velocidad • Baño con control de temperatura analógico o digital • Sistema de elevación con electromecánicos • Condensador horizontal típico • Matraz con capacidad de 1lt., forma pera con junta 24/40 • Matraz con capacidad de 1lt.; forma esférica con junta 35/35 • Tubo de vapor con junta 24/40 de largo • Clip en acero inoxidable para fijar matraz con junta 24/40 • Pinza de acero inoxidable para junta esférica 35/25 • Tapón refrigerante • Empaque Tabla 4 Datos técnicos del destilador al vacío rotativo rotavapor

Ancho, fondo, alto Modelo *Dimensiones ext. cm. Servomotor Control de velocidad Control de temperatura Resistencia Tina Rango de temperatura Rango de velocidad Volts Watts Mecanismo de elevación

D402-2 30 X 30 X 55 1/25 CD Digital Digital 1200 W Acero inox. Ambiente a 180° 20 a 280 RPM 120 VCA 1300 W Con servomotor

Refrigerante.

Datos técnicos Modelo *Dimensiones ext. cm. Servomotor Control de velocidad Control de temperatura Resistencia Tina Rango de temperatura Rango de velocidad Volts

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2.5. Evaporador rotativo al vacío Minirrotavapor

Un evaporador rotativo (o rotavapor/rotovaporador) es un dispositivo utilizado en los laboratorios químicos para la eliminación eficaz y suave de disolventes de las muestras por evaporación.

figura 5 Evaporador rotativo al vacío minirrotavapor

Cuando se hace referencia en la literatura de investigación química, la descripción del uso de esta técnica y equipo puede incluir la frase “evaporador rotativo”, aunque el uso a menudo se indica con otro lenguaje (por ejemplo, “la muestra se evaporó bajo presión reducida”)[CITATION Qui13 \l 2058 ]. Los evaporadores rotativos también se utilizan en la cocina molecular para la preparación de destilados y extractos.

Este equipo se utiliza para hacer destilaciones al vacío y con movimiento giratorio, esto permite que se genere una película del solvente que evapora fácilmente sin que se tengan que utilizar altas temperaturas para que el producto no se degrade. Este modelo está provisto de un sistema electromecánico que realiza el ascenso y el descenso del motorreductor con sólo oprimir un botón. A diferencia del rotavapor, este equipo por su alta eficiencia y lo compacto de su diseño, es ideal para trabajar con volúmenes pequeños y en lugares reducidos. Se puede trabajar con matraces de evaporación desde 10 ml. Hasta 250 ml., el matraz receptor con junta esférica tiene una capacidad de 250 ml., el control de temperatura regula de ambiente a 120°C y el rango de velocidad controla de 30 a 300 RPM, trabaja con 127 volts a 60 HZ [ CITATION SEV16 \l 2058 ]. Se suministra con los siguientes componentes: • Baño con control de temperatura • Motor con control de velocidad • Condensador de poder de 200 mm. • Matraz de evaporación de 50 ml. • Matraz de evaporación de 100 ml. • Matraz de evaporación de 250 ml. • Matraz receptor 29/15 de 250 ml. • Eje con juntas 14/23 • Clip fijador • Empaque para sello

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Tabla 5 Datos técnicos del evaporador rotativo al vacío minirrotavapor

frente, fondo, alto Modelo *Dimensiones ext. cm. Servomotor Control de velocidad Control de temperatura Resistencia Tina Rango de temperatura Rango de velocidad Volts Watts Mecanismo de elevación

MR-1750 42 X 26 X 36 1/50 CD Analógico Analógico 600 W Acero inox. Ambiente a 120°C 20 a 300 RPM 120 VCA 700 W Con servomotor

MRD-1750 42 X 26 X 36 1/50 CD Digital Digital 600 W Acero inox. Ambiente a 120°C 20 a 300 RPM 120 VCA 700 W Con servomotor

2.6. Columna de destilación planta piloto Sirve para docencia, producción o recuperación de solventes, etc. Este sistema integral para destilación de solventes se fabrica en diferentes capacidades, cuenta con estructura de acero inoxidable ensamblable que soporta y protege al equipo de vidrio. El equipo se puede fabricar con columna de platos o columna para empacar con cabeza de destilación reflujo manual o reflujo automático con tiempo programable. Su sistema de bridas para fijar los componentes grandes lo mantiene como estructura sólida y aseguran un sello hermético y las uniones entre puentes laterales se fabrican con juntas esféricas que permiten un sistema flexible para evitar rupturas en el área de manipulación haciendo también un buen sello hermético. La estructura está diseñada para albergar el destilador y al mismo tiempo facilitar el ingreso de recipientes para así descargar el producto ya destilado[ CITATION Qui13 \l 2058 ].

figura 6 Columna de destilación planta piloto

Cuando se fabrica con columna de platos, éstas se hacen en secciones de cinco platos que dan una distancia de 35 cm de largo y el diámetro es en relación a volumen del matraz. Si el equipo se adquiere para docencia se pueden colocar muestreadores en los platos. El equipo se 10

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suministra con barras, pinzas y nueces para fijar las piezas metálicas a la estructura y que queden seguras y sin tensiones. Tabla 6 columna de destilación planta piloto

Modelo

EDF 5000 (5000 ml.)

Flansh 2” lat. 3 35/25 80cm x 2” int.

EDF 12000 (12000 ml.) Acero inox. armable 12000ml. 1100W 220 V Flansh 3” lat. 3 35/25 100cm x 3” int.

EDF 20000 (20000 ml.) Acero inox. armable 20000 ml. 2 X 1512W 220V Flansh 4” lat. 3 35/25 100cm x 4” int.

Estructura Manta

Acero inox. armable 5000ml. 600W 120V

Matraz de 4 bocas Columna de destilación para empacar Cabeza de destilación Condensador de poder de 3 serpentines para reflujo Condensador de vapores salida de

Manual 2” Flansh 2” 75 x 400
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