REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA

MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA EDUCACIÓN UNIVERSITARIA

UNIVERSIDAD POLITÉCNICA TERRITORIAL DEL OESTE DEL ESTADO

SUCRE “CLODOSBALDO RUSSIÁN”

DEPARTAMENTO DE P.N.F. EN PROCESOS QUÍMICOS

LIXIVIACIÓN O EXTRACCIÓN

SÓLIDO- LÍQUIDO.

PROFESORA:

Patricia Fernández

INTEGRANTES:

Albanys Pinto

C.I.: 21.093.618

Wyddneidy Rivas C.I.:

19.892.114

Mayluis Brito

C.I.: 20.574.160

Descripción del proceso de lixiviación o extracción sólido-

líquido.

La extracción sólido líquido consiste en la disolución

de un componente (o grupo de componentes) que forman parte de

un sólido, empleando un disolvente adecuado en el que es

insoluble el resto del sólido, que denominaremos inerte.

Para llevar a cabo el proceso es necesario:

1. Contacto del disolvente con el sólido a tratar, para

disolver el componente soluble, o soluto.

2. Separación de la disolución y el resto del solido (con

la disolución adherida al mismo).

La disolución separada se denomina flujo superior o

extracto; recibiendo el nombre de refinado, flujo inferior o

lodos del solido inerte acompañado de la disolución retenida

por el mismo.

Los dos apartados anteriores constituyen una etapa de

extracción, que recibe el nombre d ideal o teórica cuando la

disolución correspondiente al flujo superior tienen la misma

composición que la retenida por el sólido en el flujo

anterior.

Los problemas de extracción solido líquido pueden

resolverse por la aplicación de balances de materia y energía

juntamente con el concepto de etapa teórica. Cuando el número

Cumaná, noviembre de

de etapas es pequeño, como suele ocurrir en este tipo de

extracción, los métodos gráficos permiten una gran

simplificación de los cálculos y una visión mas general del

problema en el transcurso del proceso.

Definición de términos:

Soluto Soluble: Es el componente que se transfiere de la

fase sólida a la fase líquida.

Sólido Portador: Es el material de extracción. El sólido

debe estar finamente dividido para que el disolvente

líquido pueda hacer un contacto completo.

Sólido Inerte: Es la parte del sistema q es insoluble en

el solvente.

Solvente: Es la parte líquida que entra en contacto con

la parte sólida con el fin de retirar todo compuesto

soluble en ella.

Extracto: Es la disolución separada, también conocida

como flujo superior.

Refinado: Es el flujo inferior o lodos el sólido inerte

acompañado de la disolución retenida por el mismo.

Solvente: Es la parte liquida que entra en contacto con

la parte solida con el fin de retirar todo compuesto

soluble en ella. El solvente ideal es el agua (bajo

costo, no corrosiva, no toxica, no inflamable).

Extracto: Denominada la más rica en disolvente, la cual

está compuesta por soluto más el disolvente.

Refinado: La más pobre en disolvente, está compuesta

por el sólido Inerte más el solvente.

Aplicaciones de la lixiviación:

1) Extracción de componentes deseados:-

Extracción de azúcar de la caña o remolacha-

Fabricación de café y té solubles (instantáneos)

Extracción de aceites de semillas oleaginosas

2) Extracción de componentes no deseados

Cafeína; Nescafe,

Lactosa; leche ,

Colesterol ,

Grasa,

Lavado de alimentos.

Factores a controlar en una lixiviación:

Tipo de solvente a utilizar

Temperatura del proceso

Tamaño de partícula del sólido

Selección del Solvente a utilizar:

El solvente empleado debe solubilizar al soluto (agua,

azúcar, alcohol, pectina y gomas) solventes orgánicos (grasas

y aceites). El solvente ideal es el agua (bajo costo, no

tóxica, no inflamable, no corrosiva), sin embargo no siempre

tiene una capacidad de extracción adecuada. El solvente

empleado debe tener el mayor coeficiente de transferencia de

masa posible.

La Temperatura del Proceso

Al aumentar la temperatura del proceso:

Aumenta la solubilidad del soluto en el solvente.

Aumenta el coeficiente de difusión del solvente en las

partículas de sólido lo que provoca una mayor

velocidad de extracción.

Sin embargo, temperaturas muy elevadas pueden deteriorar

el producto o provocar la evaporación del solvente. Se debe

encontrar la temperatura más adecuada para cada caso en

particular.

Tamaño de partícula del sólido

Cualquiera que sea el método de extracción empleado,

generalmente la materia prima (sólido) que contiene al soluto

debe acondicionarse(corte, trituración, molienda) para

propiciar el contacto con el solvente y facilitar su

extracción.

Tamaño de partícula del sólido:

Las partículas pequeñas crean una mayor área interfacial

entre el sólido y el líquido y una distancia más corta para

que el soluto se difunda a través de la partícula y alcance

la superficie.

Pero si el tamaño de partícula es demasiado pequeño, se

forman conglomerados que impiden la circulación de solvente

entre las partículas y dificultan su separación del solvente

provocando que las partículas de sólido puedan ser

arrastradas con el solvente.

Ejemplo de lixiviación o extracción sólido- líquido:

En la vida cotidiana, se frecuenta la preparación de

infusión del 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). Al término de la

extracción la fase portadora sólida siempre contendrá todavía

una parte del soluto en el sólido.

Triangulo rectángulo:

En este diagrama se representa en el vértice del ángulo

recto el componente inerte I, en el de la derecha el

componente a extraer o soluto S, y en el superior el

disolvente D. En consecuencia, en los lados IS estarán

localizadas las mezclas binarias de soluto-solido inerte, en

el lado ID se encuentran las distintas proporciones de inerte

y disolvente, que como son totalmente inamisibles estarán

separadas en dos fases; en la hipotenusa DS estarán

localizadas las mezclas de soluto y disolvente, que si son

miscibles en todas las proporciones corresponderán a una sola

fase líquida. Los puntos del interior del triangulo

representaran mezclas ternarias.

En la extracción sólido-líquido, en la que el soluto esta

originalmente en la fase sólida, la cantidad de soluto que

puede disolverse estará limitada por la saturación de la

disolución, que será función de la temperatura y presión.

Presidiendo del efecto de la presión, solo apreciable a

presiones elevadas el diagrama se puede dividir en dos zonas

(para una temperatura determinada): una de saturación y otra

de no saturación. En la primera los sólidos contenidos en el

sistema serán la suma de la sustancia inerte y la parte no

disuelta de sólido a extraer; evidentemente, en el segundo

el sólido presente es solo material inerte.

Sobre el diagrama triangular el punto ysat representa la

concentración de disolución saturada, y sobre la recta Iysat

estarán las mezclas de sólido inerte y solución saturada. A

la izquierda de esta línea estarán las disoluciones no

saturadas y a la derecha la disolución saturada acompañada de

sólido inerte y soluto no disuelto. Cualquier mezcla de la

zona no saturada, tal como la representada por el punto N,

puede considerarse formado por el sólido inerte y la

disolución de composición y1 ; para la zona saturada cualquier

mezcla representada por un punto tal como P puede

considerarse como constituido por una disolución saturada de

composición ysat soluto no disuelto y sólido inerte de

composición dada x2.

Cuando el soluto está originalmente en fase liquida puede

ocurrir que el soluto y el disolvente sean miscibles en todas

las proporciones, en cuyo caso todos los puntos de la

hipotenusa representarán sistemas de una sola fase líquida y

el interior del triángulo representará una zona saturada, ya

que el punto ysat corresponderá al vértice S. Si no son

miscibles en todas las proporciones pueden aparecer sobre la

hipotenusa dos puntos: el (y1)s y el (y2)s, que corresponderán

a disoluciones saturadas del disolvente en el soluto y

disoluciones saturadas de soluto en el disolvente. En este

caso el triángulo puede dividirse en tres zonas. Las zonas I

y III estarán construidas por una fase líquida no saturada y

solido inerte, mientras que la II estará formada por sólido

inerte y dos fases líquidas de composición (y1)s e (y2)s.

Para el cálculo de los procesos de extracción ha de

conocerse la cantidad de disolución retenida por los sólidos

inertes. La disolución retenida por unidad de sólido inerte

viene representada por una curva, KG, y ha de determinarse

experimentalmente. Si se supone que la disolución retenida

por unidad de sólido inerte es constante e independiente de

la concentración, el lugar geométrico de las mezclas de

sólido inerte y disolución retenida vendrá dado por la recta

KH paralela a la hipotenusa. Si lo que permanece constante es

la relación disolvente/sólido inerte, (D/I) el lugar

geométrico de las mezclas de sólido inerte y disolución

retenida viene dado por la recta KS.

Diagrama rectangular:

Debido a que en el diagrama triangular los datos suelen

agruparse hacia un extremo, resultando incomodas las

lecturas, es preferible emplear un diagrama rectangular en el

que se representa en ordenadas kilogramos de

inerte/kilogramos de disolución, I/ (D + S), y en abscisas

kilogramo de soluto/kilogramo de disolución, S/ (D + S). En

este diagrama, para la sustancia a tratar exenta de

disolvente, la ordenada será I/S y la abscisa valdrá la

unidad. El disolvente puro tendrá valor cero de abscisa y

ordenada.

Considerando el sólido inerte (del que se ha extraído

todo el soluto) en contacto con la disolución (soluto y

disolvente), el punto representativo del sistema en este

diagrama será M1. Si se deja sedimentar el sistema, la

disolución que se puede separar vendrá representada por un

punto E1 y los sedimentos o lodos que contienen al solido

inerte. Y la disolución retenida vendrá representada por un

punto R1; la recta E1R1 será una recta de reparto que une los

puntos representativos. De la disolución del flujo superior y

de los Iodos o flujo inferior. Si el sistema no ha

sedimentado tiempo suficiente para que pueda separar una

disolución clara o si el sólido inerte se disuelve

parcialmente, las disoluciones correspondientes a los flujos

superiores estarán representadas por puntos tales como el

E1’, y los lodos o flujo inferior por puntos tales como el

R1’:

La disolución retenida por una unidad de solido inerte

vendrá representada por la curva KG que ha de determinarse

experimentalmente. Si la disolución retenida por una unidad

de solido inerte es constante e independiente de la

concentración, el lugar geométrico de las mezclas solido

inerte y disolución retenida será una recta paralela al eje

de abscisas (recta KH). Si lo que permanece constante es la

relación disolvente/solido inerte, el lugar geométrico de las

mezclas solido inerte-disolución retenida vendrá dado por la

recta KS, que pasa por el punto cuya abscisa representa la

composición de la disolución retenida por el sólido inerte.

Cuando todo el soluto esta en disolución y la disolución

retenida por el sólido inerte tiene la misma composición que

la disolución del flujo superior, las rectas tales como AB,

BC, entre otras, representaran rectas ideales de reparto que

serán perpendiculares al eje de abscisas. Cuando no se

alcanzan esas condiciones, las rectas de reparto serán AB’,

CD’, entre otros, en las que los puntos B’, D’, estarán a la

derecha de B, D.

Contacto sencillo

Se trata de una operación discontinua que consiste en

poner en contacto intimo toda la alimentación con todo el

disolvente a emplear separando después la disolución formada

del solido inerte con la disolución retenida.

El esquema de flujo para una etapa en contacto sencillo es

el indicado en la figura:

Las composiciones de los flujos inferior y superior se

representan por x e y, respectivamente. La representación de

las diferentes corrientes sobre el diagrama triangular se

indican en la siguiente figura:

Por aplicación de balances de materia resulta:

F0+D0=M=E1+RT

F0x1+D0y0=MxM=E1y1+RTx1

de donde:

(xM)D=F0x1+D0y0

F0+D0

Conocemos así el valor de la abscisa para el punto de

mezcla. Por otra parte como este punto ha de encontrase en la

recta FD queda perfectamente localizado.

En el caso favorable de una mezcla de sólidos en la cual

uno de los compuestos es soluble en un determinado disolvente

(normalmente un disolvente orgánico), mientras que los otros

son insolubles, podemos hacer una extracción consistente en

añadir este disolvente a la mezcla contenida en un vaso de

precipitados, un matraz o una cápsula de porcelana, en frío o

en caliente, agitar o triturar con ayuda de una varilla de

vidrio y separar por filtración la disolución que contiene el

producto extraído y la fracción insoluble que contiene las

impurezas. Si, al contrario, lo que se pretende es disolver

las impurezas de la mezcla sólida, dejando el producto

deseado como fracción insoluble, el proceso, en lugar de

extracción, se denomina lavado.

Este método de extracción no se emplea prácticamente en

escala industrial debido a que se obtienen disoluciones muy

diluidas con pequeños rendimiento de extracción.