Informe Extraccion Solido -Liquido

UNIVERSIDAD NACIONAL “SAN LUIS GONZAGA”DE ICA FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA AMBIENTALTema: 5 de julio de 2012 CURSO DE OPERACIONES UNITARIAS II- EXTRACCION SOLIDO LIQUIDO Página 1 UNIVERSIDAD NACIONAL “SAN LUIS GONZAGA”DE ICA FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA AMBIENTAL “Año de la Integración Nacional y el Reconocimiento de Nuestra Diversidad” ING. AQUILES BENDEZÚ B. INTEGRANTES:       QUISPE HUAYLLA , Shirley HERRERA VARGAS ,Yessenia CAYLLAHUA ROJAS ,Luz Kelly GARCIA GAMBOA, Carmen Elizabeth Huancahuari yarasca anain Andia morales Silvio H. CARRERA PROFESIONAL DE INGENIERIA AMBIENTAl 5 de julio de 2012 IX- CICLO CURSO DE OPERACIONES UNITARIAS II- EXTRACCION SOLIDO LIQUIDO Página 2 UNIVERSIDAD NACIONAL “SAN LUIS GONZAGA”DE ICA FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA AMBIENTAL DEDICATORIA A Dios por brindarme la oportunidad y la dicha de la vida, al brindarme los medios necesarios para continuar nuestra formación en esta vida profesional , y siendo un apoyo incondicional para lograrlo ya que sin UD. no hubiéramos podido llegar ya casi a nuestro ultimo escalón. A nuestros docentes en cada Escuela de los rincones más apartados de nuestro estado y nuestra grande Patria, quienes laboran con la materia más valiosa de nuestra patria, las mentes, la personalidad, la formación integral de nuestros niños y niñas, y, son en definitiva, formadores de los hombres y mujeres del mañana, sobre la bases de valores morales, éticos y de mucho humanismo, quienes con mucha paciencia y bondadoso amor cincelan los corazones de los más pequeños. 5 de julio de 2012 CURSO DE OPERACIONES UNITARIAS II- EXTRACCION SOLIDO LIQUIDO Página 3 UNIVERSIDAD NACIONAL “SAN LUIS GONZAGA”DE ICA FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA AMBIENTAL I. INTRODUCCIÒN Una de las actividades más importantes en la industria esta enfocada a los procesos ya sean químicos, físicos o biológicos, estos procesos poseen una serie de etapas u operaciones que son comunes entre si y a las cuales se les a denominado procesos de separación. El conocimiento práctico de los procesos de separación les abre el panorama de la utilidad y aplicación de sus conocimientos anteriores en el campo de la industria ya sea ambiental, alimenticia, biotecnológica o farmacéutica .El presente manual de prácticas tiene como objetivo introducir al estudiante al conocimiento de los procesos de separación, y al mismo pretende que éste desarrolle habilidades prácticas en el manejo de equipo y variables de operación en los procesos de separación más comunes en la industria. Durante el curso se analizan los procesos de separación mecánica como centrifugación, filtración (filtro prensa y rotatorio),procesos de membrana como es el caso de ultrafiltración y micro filtración. Por otro lado dentro de los procesos gobernados por el equilibrio se propone llevar a la práctica procesos de evaporación, destilación, extracción líquido-líquido, extracción sólido-líquido y adsorción, mientras que para las operaciones concernientes a los proceso de acabado se realizaran sesiones practicas de secado y cristalización. El laboratorio de bio separaciones es un complemento importante para la mejor compresión de las asignaturas teóricas de bio separaciones mecánicas, bioseparaciones fluido-fluido y bio separaciones sólido-fluido. 5 de julio de 2012 CURSO DE OPERACIONES UNITARIAS II- EXTRACCION SOLIDO LIQUIDO Página 4 UNIVERSIDAD NACIONAL “SAN LUIS GONZAGA”DE ICA FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA AMBIENTAL II. Lixiviación: Definición de la operación unitaria: Lixiviación es la eliminación de una fracción soluble, en forma de solución, a partir de una fase sólida permeable e insoluble a la cual está asociada. La separación implica, normalmente, la disolución selectiva, pero en el caso extremo del lavado simple, consiste sólo en el desplazamiento de un líquido intersticial por otro, con el que es miscible. El constituyente soluble puede ser sólido o líquido y estar incorporado, combinado químicamente o adsorbido, o bien mantenido mecánicamente, en la estructura porosa del material insoluble. El sólido insoluble puede ser másico y poroso. Debido a su gran variedad de aplicaciones y su importancia para diferentes industrias antiguas, la lixiviación tiene otros nombres. Entre los que se encuentran en la ingeniería química están la extracción, la extracción de sólido-líquido, la percolación, la infusión, el lavado y la decantación por sedimentación. Este proceso tiene la particularidad de que el constituyente soluble puede ser sólido o líquido y estar incorporado, combinado químicamente o adsorbido, o bien mantenido mecánicamente, en la estructura porosa del material insoluble. El sólido insoluble puede ser másico y poroso, Con mayor frecuencia de partículas de poros abiertos con paredes celulares selectivamente permeables. Diversas son las aplicaciones de esta operación unitaria en las diferentes industrias, tales como: La industria de procesos biológicos y alimenticios, la industria farmacéutica, la industria metalúrgica entre otras. La industria de procesos biológicos y alimenticios, puesto a que, muchos productos se separan de su estructura natural original por medio de una lixiviación líquido-sólido. Como ejemplo de ello un proceso importante es la lixiviación de azúcar de las remolachas con agua caliente. Por otra parte en la producción de aceites vegetales, se emplean disolventes orgánicos como hexano, acetona y éter, para extraer aceite de cacahuate, soya, semillas de lino, semillas de ricino, semillas de girasol, semillas de algodón, harina, pasta de palo e hígado de hipogloso. En la industria farmacéutica se obtiene una gran diversidad de productos por lixiviación de raíces, hojas y tallos de plantas. En la producción de café “instantáneo” soluble, el café tostado y molido se somete a una lixiviación con agua pura. El té soluble se fabrica por lixiviación de hojas de té con agua. El tanino se extrae de las cortezas de árboles por lixiviación con agua. Los procesos de lixiviación son de uso común en la industria metalúrgica. Los metales útiles suelen encontrarse en mezclas con grandes cantidades de constituyentes indeseables, y la lixiviación permite extraerlos en forma de sales solubles. Las sales de cobre se disuelven o se lixivian de los minerales molidos que contienen otras sustancias por medio de soluciones de ácido sulfúrico o amoniacal. Las sales de cobalto y níquel se lixivian de sus minerales con mezclas de ácido sulfúrico-amoniacooxígeno. La lixiviación de oro a partir de sus minerales, se basa en el uso de una solución acuosa de cianuro de sodio. El hidróxido de sodio se lixivia de una suspensión decarbonato de calcio e hidróxido de sodio, que se prepara haciendo reaccionar Na2CO3 con Ca (OH) 2. Página Dada la importancia de la aplicación del proceso de lixiviación en las diferentes industrias, en el siguiente trabajo se pretende mostrar una breve revisión bibliográfica CURSO DE OPERACIONES UNITARIAS II- EXTRACCION SOLIDO LIQUIDO 5 de julio de 2012 5 Percoladores por cargas Se trata de un gran tanque circular o rectangular de fondo falso. Percoladores continuos Los sólidos gruesos se lixivian. Algunos tanques funcionan a presión. •Aquellos en que las partículas sólidas se dispersan en un líquido y. para afrontar futuras situaciones que requieran el conocimiento y peripecia de dicha operación unitaria. Todo esto con la finalidad de que el estudiante de Ingeniería Química adquiera los conocimientos necesarios acerca de este proceso. equipos de contacto mediante cestos y transportadores horizontales de bandas. en la que se incluya la descripción del proceso. Se rocían con un disolvente hasta que su contenido de soluto se reduce hasta un mínimo y a continuación se excavan. EQUIPOS DE LIXIVIACIÓN Se clasifican en dos categorías principales según el tipo de contacto: •Los que realizan la lixiviación por percolación. Por percolación existen dos tipos 1. mediante la percolación en equipos de lecho móvil.EXTRACCION SOLIDO LIQUIDO Página 6 . sus métodos de operación. los parámetros de diseño involucrados. 2. también. logrando entonces un eficaz desempeño en sus labores en las diversas áreas de los procesos. entrando nuevo disolvente al tanque que contiene el material más agotado. 5 de julio de 2012 Estos son: -Extractor tipo Bollman -Extractor tipo Rotocel -Percolador de banda sinfín Extractor tipo Kennedy CURSO DE OPERACIONES UNITARIAS II. incluyendo clasificadores basculantes de plataforma sencilla o múltiple. los mecanismos por los cuales se rige.UNIVERSIDAD NACIONAL “SAN LUIS GONZAGA”DE ICA FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA AMBIENTAL de esta operación unitaria. Una serie de tanques a presión que funcionan con flujo de disolvente en contracorriente se denomina batería de difusión. para contener disolventes volátiles o incrementar el índice de percolación. se separan de él. Los sólidos que se van a lixiviar se dejan caer al tanque hasta una profundidad uniforme. El flujo en contracorriente del disolvente a través de una serie de tanques es habitual. III. equipos utilizados entre otros. posteriormente. Los sólidos secos. se rocían con disolvente parcialmente enriquecido. los sólidos se rocían con disolvente puro en contracorriente.000 kg/h de sólidos desmenuzables. a un transportador de palas. Al elevarse. Los cubetos (cestas) con el fondo perforado se colocan en una banda con movimiento sinfín. alimentados a los cestos que descienden. Es una unidad elevadora de cestas diseñada para manejar de 2. en la otra sección de la unidad. y el disolvente enriquecido se impulsa desde el fondo de la unidad. Extractor tipo Bollman b) Extractor tipo Rotocel Está formado por compartimentos en forma de sectores anulares.000 a 20. 5 de julio de 2012 Extractor tipo Rotocel CURSO DE OPERACIONES UNITARIAS II. ya que cuando trabajamos con sólidos resulta muy difícil operar de forma continua. por un conjunto de rociadores de disolvente. Los sólidos agotados se descargan de los cestos. con pisos permeables al líquido que giran alrededor de un eje central. sin embargo este tipo de extractor lo permite.EXTRACCION SOLIDO LIQUIDO Página 7 . en la parte superior de la unidad. una sección de drenaje y una de descarga (donde el fondo tiene una abertura para descargar los sólidos extraídos. Los compartimentos pasan de forma sucesiva por el punto de alimentación.UNIVERSIDAD NACIONAL “SAN LUIS GONZAGA”DE ICA FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA AMBIENTAL a) Extractor tipo Bollman Este tipo de extractor es muy peculiar. los cestos. al contrario.EXTRACCIÓN SÓLIDO-LÍQUIDO : Aquellos en que las partículas sólidas se dispersan en un líquido y. 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. en contracorriente con el movimiento de los sólidos. en sucesión. pero la alimentación. posteriormente. lo que se pretende es disolver las impurezas de la mezcla sólida. de velocidad lenta. se dan dos tipos: a) Extracción sólido-líquido discontinua La separación de una mezcla de compuestos sólidos también se puede llevar a cabo aprovechando diferencias de solubilidad de los mismos en un determinado disolvente. Si. se separan de él. el drenaje y los puntos de descarga son lineales en vez de circulares. la pulverización de disolvente. un matraz o una cápsula de porcelana. Existe la posibilidad de efectuar drenajes entre las etapas cuando el impulsor provoca la elevación de los sólidos por encima del nivel de líquido antes de vaciarlos en la siguiente cámara.UNIVERSIDAD NACIONAL “SAN LUIS GONZAGA”DE ICA FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA AMBIENTAL c) Percolador de banda sinfín Es similar al Rotocel. en frío o en caliente. IV. Está compuesto por una serie lineal de cámaras horizontales a través de las cuales se desplazan. el disolvente fluye por gravedad de cámara a cámara.Algunos ejemplos son el extractor del tipo Smet de banda (sin compartimentos) y el de tipo Lurgi de banda con bastidores (con compartimentos). dejando el producto deseado como fracción insoluble. EXISTEN DOS TIPOS DE EXTRACCIÓN SÓLIDO-LÍQUIDO Y ESTO DEPENDE DE LA FORMA EN QUE SE REALIZA EL PROCESO: I. el proceso. 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). d) Extractor tipo Kennedy En este equipo. los sólidos a lixiviar por medio de un impulsor. 5 de julio de 2012 CURSO DE OPERACIONES UNITARIAS II. En ésta última categoría. podemos hacer una extracción consistente en añadir este disolvente a la mezcla contenida en un vaso de precipitados. se denomina lavado.EXTRACCION SOLIDO LIQUIDO Página 8 . mientras que los otros son insolubles. en lugar de extracción. El termino percolación se refiere al modo de operar. disolviéndolo en un líquido. La extracción sólido – líquido recibe distintos nombres según la finalidad del proceso. El componente o componentes que se transfieren de la fase sólida a la líquida reciben el nombre de soluto. en otros casos se desea obtener un componente valioso que está contenido en un sólido. lavado. o bien estar contenido en su estructura molecular. sino que en uno solo se pueden realizar las etapas de extracción y separación. Este tipo de operaciones se llevan a cabo en una sola o múltiples etapas. percolación.EXTRACCION SOLIDO LIQUIDO Página 9 . No siempre se utilizan equipos. Así puede ser un sólido disperso en el material insoluble o estar recubriendo su superficie. En realidad es difícil que en una etapa se llegue al equilibrio. donde se ponen en contacto el sólido y el disolvente durante un cierto tiempo de contacto. denominándose extractor a este tipo de equipo. 5 de julio de 2012 CURSO DE OPERACIONES UNITARIAS II. También puede tratarse de un líquido que este adherido o retenido en el sólido. Las masas se ponen en movimiento o intentan mezclarse como consecuencia de que existen en el fluido gradientes de concentración. denominándose lavado a este proceso de extracción. Cuando se colocan dos fases que no se encuentran en equilibrio en relación con un determinado componente lo que ocurre es que dicho componente se transfiere de una a otra intentando alcanzar el equilibrio (Fisicanet. donde se obtienen las fases extracto y refinado. etc. más que al objetivo perseguido. Una etapa simple consta de un mezclador con agitación. vertido de un líquido sobre un sólido. de forma que se realiza la transferencia de materia entre los componentes de las fases y va aproximándose al equilibrio a medida que transcurre el tiempo. Una etapa es una unidad de equipo en donde se ponen en contacto las fases durante un tiempo determinado. así se le conoce también como lixiviación. por lo que para el cálculo de las etapas reales es preciso definir la eficacia. Las formas de operación utilizadas en los procesos de extracción pueden ser en continuo o discontinuo. La forma en que el soluto este contenido en el sólido inerte puede ser diverso. Para una etapa es el cociente entre el cambio en la composición que se logra realmente y el que debería haber tenido lugar en una situación de equilibrio bajo condiciones de trabajo. mientras que el sólido insoluble se denomina inerte. pues en algunos casos es necesario eliminar algún componente no deseable de algún sólido mediante disolución con un líquido. Una vez alcanzado el equilibrio se procede a la separación mecánica de las fases. Sin embargo. después de un cierto tiempo de reposo. mediante la utilización de una fase líquida o disolvente.UNIVERSIDAD NACIONAL “SAN LUIS GONZAGA”DE ICA FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA AMBIENTAL B) Extracción sólido-líquido continúa : (Lixiviación continúa de las dispersiones de sólidos) Las operaciones unitarias físicas regidas por transferencia de materia están basadas en un fenómeno denominado difusión. 2005) La extracción sólido – líquido es una operación básica cuya finalidad es la separación de uno o más componentes contenidos en una fase sólida. denominándose a esta operación lixiviación. La finalidad de esta operación puede ser diversa. A continuación se lleva a un separador. En discontinuo puede utilizarse una etapa simple o bien múltiples etapas con disolvente nuevo en cada etapa o en contracorriente. Después de producida la lixiviación se pueden separar los sólidos mediante el asentamiento y la decantación. centrífugas o es pesadores. colocando un tanque de agitación entre cada pareja de espesadores.UNIVERSIDAD NACIONAL “SAN LUIS GONZAGA”DE ICA FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA AMBIENTAL A. C: Bomba de lodos). paletas o hélices) que se utilizan habitualmente para la disolución por cargas de sólidos en líquidos. bien antes o durante la lixiviación. La principal función del agitador es proporcionar disolvente no agotado a las partículas de material durante el período que se encuentran en el tanque y circular suavemente los sólidos a través del fondo del tanque o suspenderlos simplemente por encima del fondo. como se muestra en la (Figura Nº2) o bien. De esta forma se pueden lixiviar pequeñas cantidades de material por cargas en un tanque agitado. o con filtros externos. cuando el contacto en un espesador no resulta adecuado. Principio de operación: La principal función del agitador es proporcionar disolvente no agotado a las partículas de material durante el período que se encuentran en el tanque y circular suavemente los sólidos a través del fondo del tanque o suspenderlos simplemente por encima del fondo. La lixiviación continua en contracorriente se obtiene con varios espesadores de gravedad conectados en serie.  LIXIVIACIÓN DE UNA DISPERSIÓN DE SÓLIDO Dentro de este tipo explicaremos varios equipos tales como: Tanques agitados por cargas Estos tanques son agitados mediante impulsores coaxiales (turbinas. Después de producida la lixiviación se pueden separar los sólidos mediante el asentamiento y la decantación. se tratan dispersándolos mediante agitación mecánica en un tanque o mezclador de flujo. 5 de julio de 2012 CURSO DE OPERACIONES UNITARIAS II. El residuo lixiviado se separa después de la disolución concentrada por sedimentación o filtración. 10 . B: rastrillo.EXTRACCION SOLIDO LIQUIDO Página (2) Figura Nº2: Planta de lixiviación en contracorriente(A:lixiviador. Los sólidos que forman lechos impermeables. con una salida en el fondo para retirar el residuo sedimentado. o con filtros externos. centrífugas o es pesadores. 5 de julio de 2012 CURSO DE OPERACIONES UNITARIAS II. . para la lixiviación de aceites vegetales a partir de semillas. Figura Nº3: Tanques de lixiviación por lotes con agitación. Para sólidos gruesos. se han diseñado muchos tipos de tanques con agitación. como en la Figura Nº3b. Estos aparatos se operan por lotes y proporcionan una sola etapa de lixiviación.Características de diseño: Estos tanques son agitados mediante impulsores coaxiales (turbinas. En otros casos.UNIVERSIDAD NACIONAL “SAN LUIS GONZAGA”DE ICA FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA AMBIENTAL .Aplicaciones: Estos equipos se han utilizado bastante en las instalaciones europeas mas antiguas y en las sudamericanas. como en la Figura Nº3c.EXTRACCION SOLIDO LIQUIDO Página 11 . En algunos casos. los tanques cilíndricos cerrados se colocan en forma vertical (Figura Nº3a) y se les ponen remos o agitadores sobre ejes verticales. En estos casos. un tambor horizontal es el tanque de extracción y el sólido y el líquido se golpean dentro mediante la rotación del tambor sobre rodillos. los tanques son horizontales. paletas o hélices) que se utilizan habitualmente para la disolución por cargas de sólidos en líquidos. lo mismo que fondos falsos para el drenado dela solución de lixiviación al final del proceso. con el agitador colocado sobre un eje horizontal. mediante aire. con un sustancial flujo de la mezcla que. que se conocen como tanques Pachuca. posteriormente. el aire en el interior provoca una importante circulación.UNIVERSIDAD NACIONAL “SAN LUIS GONZAGA”DE ICA FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA AMBIENTAL  Tanques Pachuca Los minerales de oro. uranio y otros metales.EXTRACCION SOLIDO LIQUIDO Página 12 . Un tanque típico es un cilindro vertical con la sección de fondo cónica. 5 de julio de 2012 CURSO DE OPERACIONES UNITARIAS II. uranio y otros metales se lixivian con frecuencia por cargas en grandes recipientes agitados. Aplicaciones: Este tipo de equipos se utiliza en la lixiviación de los minerales como oro. desciende por la parte interior del recipiente. Antes de descargar el aire en la superficie del líquido. para que el disolvente pueda atravesar la hélice en contracorriente. por lo que el funcionamiento más adecuado está limitado a sólidos ligeros y permeables. La superficie helicoidal se perfora. Cada plato tiene una abertura radial (rendija) colocada a 180° con respecto a las aberturas de los platos situados inmediatamente por encima y por debajo y que se limpian mediante un raspador radial giratorio. Los tornillos sinfín están diseñados de modo que permitan la compactación de los sólidos durante su paso por la unidad.UNIVERSIDAD NACIONAL “SAN LUIS GONZAGA”DE ICA FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA AMBIENTAL B. Alternativamente. Existen ciertas posibilidades de que se produzcan pérdidas de disolvente y un flujo excesivo de alimentación.  LIXIVIACIÓN CONTINUA DE LAS DISPERSIONES DE SÓLIDOS El extractor tipo Bonotto vertical de platos (LIXIVIADOR POR INMERCION) Consiste en una columna dividida en compartimentos cilíndricos mediante la disposición de platos horizontales espaciados a distancias iguales. los platos pueden montarse sobre un eje coaxial y rotar sobre palas estacionarias. 5 de julio de 2012 CURSO DE OPERACIONES UNITARIAS II. Los sólidos caen como una cortina en el disolvente que fluye hacia arriba por la torre. Extractor tipo Bonotto vertical de platos El extractor tipo Hildebrandt de inmersión total En este equipo.EXTRACCION SOLIDO LIQUIDO Página 13 . Los sólidos son retirados por el fondo del equipo mediante un tornillo sinfín y un compactador. lactosa. tales como vitaminas.  La extracción de colorantes se realiza a partir de materias sólidas por lixiviación con alcohol o soda.EXTRACCION SOLIDO LIQUIDO Página 14 esenciales. en donde ya sea que se: incorporen principios activos.UNIVERSIDAD NACIONAL “SAN LUIS GONZAGA”DE ICA FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA AMBIENTAL V. ALGUNOS EJEMPLOS SON: El azúcar se separa por lixiviación de la remolacha con agua caliente. aromas o bien que se eliminen sustancias del . agentes antioxidantes. como las nuevas tecnologías de extracción 5 de julio de 2012 mediante fluidos supercríticos Actualmente existe una creciente demanda por alimentos de alto valor añadido. También se utiliza en Tecnología Farmacéutica A continuación una presentación sobre LIXIVACIÓN Los sistemas de extracción de componentes comprenden tanto las técnicas tradicionales de percolación e inmersión. etc. aceites producto.  Dentro de esta tiene una gran importancia en el ámbito de la metalurgia ya que se utiliza mayormente en la extracción de algunos minerales como oro. CURSO DE OPERACIONES UNITARIAS II. tales como cafeína. colesterol. grasa.  Los aceites vegetales se recuperan a partir de semillas. plata y cobre. como los de soya y de algodón mediante la lixiviación con disolventes orgánicos. EXTRACCION SOLIDO LIQUIDO Página 15 .UNIVERSIDAD NACIONAL “SAN LUIS GONZAGA”DE ICA FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA AMBIENTAL VI. EQUIPO UTILIZADOPARA LA EXTRACCIÓNDE COMPONENTES POR LIXIVIACIÓN: SISTEMA CONTINUO DE EXTRACTORESSÓLIDO-LÍQUIDO POR PERCOLACIÓN 5 de julio de 2012 CURSO DE OPERACIONES UNITARIAS II. se encuentra en su estado SUPERCRÍTICO. MEDIO DE REACCIÓN: la existencia de una sola fase permite una óptima transferencia de masa y de energía. Así pues la propiedad más característica de los fluidos supercríticos es el amplio rango de altas densidades que pueden adoptar dependiendo de las condiciones de presión y/o temperatura (a diferencia de los líquidos que son prácticamente incompresibles y de los gases que poseen densidades siempre muy bajas). alta pureza y libres de residuos de disolvente 5 de julio de 2012 3. EXTRACCIÓN (especialmente de productos naturales): no deja residuos. mientras se mantiene una gran difusividad (propia de los gases). abundante y barato cuyas condiciones críticas son relativamente bajas (31ºC. los FSC se convierten en disolventes ideales puesto que su enorme difusividad les permite penetrar perfectamente a través de matrices porosas y su capacidad de solvatación modulable les permite una gran versatilidad y selectividad según las condiciones de presión y temperatura a las que se sometan. EXTRACCION CON FLUIDOS SUPERCRITICOS Cuando un fluido se somete a condiciones por encima de su presión y temperatura críticas. se consigue una alta densidad (cercana a la de los líquidos). Al igual que los gases.EXTRACCION SOLIDO LIQUIDO Página 16 . CURSO DE OPERACIONES UNITARIAS II. Esto implica la formación de una sola fase en la que el fluido tiene propiedades intermedias entre las de un líquido y las de un gas: así pues. Sin duda el fluido más utilizado tanto a nivel de investigación como en aplicaciones industriales es el CO2.UNIVERSIDAD NACIONAL “SAN LUIS GONZAGA”DE ICA FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA AMBIENTAL VII. En este estado. se obtienen extractos de alta pureza y no requiere altas temperaturas 2. Sus aplicaciones principales son pues: 1. la densidad de los FSC varía enormemente con la presión y la temperatura. Dada la relación directa entre la densidad de un fluido con su poder solvatante. PRECIPITACIÓN: obtención de cristales con morfología muy uniforme. aunque se alcanzan densidades muy cercanas a las de los líquidos. Se trata de un gas inocuo. la línea de separación de fases líquido-gas se interrumpe. tenemos que los fluidos supercríticos pueden variar enormemente su capacidad de solvatación mediante pequeñas variaciones en la presión y/o temperatura. 73 atm) y por tanto fáciles de operar. Teniendo en cuenta estas características. UNIVERSIDAD NACIONAL “SAN LUIS GONZAGA”DE ICA FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA AMBIENTAL EXTRACCION Y PURIFICACION DE ANTOCIANINAS A PARTIR DE RESIDUOS DE UVA . Por útlimo se ha diseñado una planta piloto para la obtención de concentrado de antocianinas en la que se recuperarían y reutilizarían todos los reactivos. Se ha intentado aumentar la cantidad de antocianinas recuperadas degradando parcialmente el residuo antes de la extracción. de los que se pueden recuperar ó derivar productos valiosos como etanol. Se han aplicado técnicas de extracción sólido/líquido. Se ha analizado la influencia de variables de operación tales como relación disolvente/sólido. pigmentos de gran aplicación en la industria alimentaria como aditivos naturales. mediante un ataque con enzimas del grupo de las celulasas. mediante neutralización de ácido tartárico. antocianinas y aceite. Resumen: La industria vinícola genera unos residuos de la uva. Se ha puesto a punto un metodo para purificar y concentrar los extractos obtenidos. temperatura. 5 de julio de 2012 CURSO DE OPERACIONES UNITARIAS II. filtración de tartrato ácido de potasio y destilación a vacío de metanol. tartratos. humedad.EXTRACCION SOLIDO LIQUIDO Página 17 . extracción simple y múltiple. También se ha diseñado y puesto a punto una columna para llevar a cabo la extracción de antocianinas de forma continua. utilizando disolventes extractantes formados por agua y alcohol con ácidos. pH. ácido cítrico. . método de agitación y forma de contacto. En este trabajo se estudia la recuperación de antocianinas. 7 132.8 48.UNIVERSIDAD NACIONAL “SAN LUIS GONZAGA”DE ICA FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA AMBIENTAL PROPIEDADES CRÍTICAS DE DIFERENTES FLUIDOS Fluido Temperatura [°C] Crítica Presión [bar] 50.5 41.2 239.6 5 de julio de 2012 CURSO DE OPERACIONES UNITARIAS II.4 58.8 71.1 32.7 42.8 47.0 220.1 Crítica Densidad [kg/m3] 220 120 470 200 450 220 240 270 270 320 290 Crítica Etileno Xenón Dióxido de Carbono Etano Óxido Nitroso Propano Amoníaco I-Propanol Metanol Agua Tolueno 9.5 96.2 36.EXTRACCION SOLIDO LIQUIDO Página 18 .6 81.6 31.5 112.5 235.4 73.3 16.2 318.5 374. acuosas de CURSO DE OPERACIONES UNITARIAS II. sedimentos fluviales  pesticidas  CO2  Soluciones acuosas  fenoles  CO2  Soluciones de polímeros  poliestireno  CO2/surfactante  Soluciones proteínas  BSA  CO2/surfactante  Componentes fibras ópticas  grasas  CO2  Alquitrán  fracciones aromáticas  tolueno  Petróleo electrónicos.UNIVERSIDAD NACIONAL “SAN LUIS GONZAGA”DE ICA FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA AMBIENTAL Productos extraídos a nivel industrial por fluidos super críticos:  Material procesado  Producto extraído  Disolventes  Gramos de café  cafeína  CO2/H2O  Flores de lúpulo  extracto de lúpulo  CO2  Tabaco  nicotina  CO2  Yema de huevo  colesterol  CO2  Especies y plantas aromáticas  aceites esenciales  CO2/cosolvente  Tejidos biológicos  lípidos  CO2  Madera  lignina 5 de julio de 2012  Alcoholes  Gramos oleaginosos  aceite  CO2  Carbón activado.EXTRACCION SOLIDO LIQUIDO Página 19 . catalizadores  contaminantes  CO2  Suelos. En esta etapa se obtiene la siguiente expresión de transferencia de materia: Ecuación Nº 1: Velocidad de transferencia de materia en la difusión del soluto en el disolvente contenido en los poros del sólido 3. esta transferencia de materia se da por transporte molecular y turbulento. EN EL MECANISMO DE EXTRACCIÓN DE UN SOLUTO CONTENIDO EN UN SÓLIDO MEDIANTE UN LÍQUIDO OCURREN LAS SIGUIENTES ETAPAS: 1.UNIVERSIDAD NACIONAL “SAN LUIS GONZAGA”DE ICA FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA AMBIENTAL VIII. Cambio de fase del soluto: Paso del soluto desde el sólido al líquido2. Difusión del soluto en el disolvente contenido en los poros del sólido: Se da la transferencia del soluto desde el interior del sólido hasta la superficie del mismo debido a la diferencia de concentración de éste en la interface sólido-líquido (gradiente de concentración) y la superficie exterior del sólido.EXTRACCION SOLIDO LIQUIDO Página 20 . La velocidad de transferencia de materia en esta etapa es: 5 de julio de 2012 CURSO DE OPERACIONES UNITARIAS II. Transferencia del soluto desde la superficie de la partícula sólida hasta el seno de la disolución: Cuando el soluto alcanza la superficie se transfiere al seno de la disolución.  Las operaciones térmicas de secado y vaporización pueden separar totalmente la mezcla de sólidos y líquidos. MECANISMOS DE LA SEPARACIÓN SÓLIDO-LIQUIDO La separación de sólido y líquidos de una mezcla se puede realizar mediante métodos puramente mecánicos y térmicos. La figura 1.UNIVERSIDAD NACIONAL “SAN LUIS GONZAGA”DE ICA FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA AMBIENTAL IX. Sin embargo. las operaciones térmicas raramente se utilizan por sí solas en empresas. desde un estado de de formación de los depósitos de rocas y minerales CURSO DE OPERACIONES UNITARIAS II. ellas van precedidas de las operaciones mecánicas mencionadas y las complementan para disminuir la humedad residual de la fase sólida. Donde sí se utiliza el secado y la vaporización es en el laboratorio para la determinación de la concentración de una suspensión o la humedad de un queque de filtración.3 muestra estos métodos y las operaciones o procesos a los que da origen. la sedimentación. generalmente agua o aire. Se denomina sedimentación al proceso de asentamiento de un material sólido líquido desde un fluido.  mineras debido a su alto consumo de energía.EXTRACCION SOLIDO LIQUIDO Página 21 suspensión. cosa que no logra ninguna de las operaciones mecánicas. Cuando se las utiliza. El proceso se observa en la naturaleza en los procesos geológicos . la consolidación y el flujo en medios porosos.  Las operaciones mecánicas de separación sólido-líquido se basan en tres 5 de julio de 2012 mecanismos. gravitacional o centrífuga.  la purificación de aguas domiciliarias. 1. La separación sólido-líquido por métodos mecánicos forma parte de una gran área de técnicas de separación de fases sólidas. (Separación y Procesos Biotecnológicos) Es.EXTRACCION SOLIDO LIQUIDO Página 22 . pertinente poner los procesos de separación sólido-líquido dentro del contexto de las operaciones de separación de fases. La separación sólido-líquido en el tratamiento de aguas residuales industriales 5 de julio de 2012 (grafico) separador de las aguas residuales zootécnicas: CURSO DE OPERACIONES UNITARIAS II. denominada lluvia o granizo respectivamente. o en la deposición de polvo. La eficiencia de la separación depende principalmente de la magnitud del campo de fuerza de cuerpo aplicada. A ella pertenece:  la eliminación de agua desde suspensiones en la industria. entre muchos otros procesos.  la eliminación de polvo.  la desgasificación de líquidos  la eliminación de espumas. LA ELIMINACIÓN DE AGUA DESDE SUSPENSIONES EN LA INDUSTRIA. líquidas y gaseosas.UNIVERSIDAD NACIONAL “SAN LUIS GONZAGA”DE ICA FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA AMBIENTAL  y. Este tipo de separación aparece en un extenso número de procesos industriales en los diversos campos de la economía. La cantidad de líquido de una suspensión que es capaz de separar la sedimentación es toda aquella que no llena los poros del sedimento formado. entonces. También se muestra en forma esquemática la sedimentación de esferas sólidas en un líquido. del tamaño de las partículas y de la viscosidad del líquido. en la sedimentación de gotas de agua o hielo. de la diferencia de densidades entre las partículas sólida y líquida.  la recuperación de agua en procesos de la minería. mucho más visiblemente. PROCESO DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES INDUSTRIALES. ya que muchos elementos no reaccionan igual o adquieren diferentes características cuando se encuentran mezcladas con algún líquido. y dado el estado natural 5 de julio de 2012 en el que se encuentran los minerales y metales en los yacimientos.pdf  la recuperación de agua en procesos de la minería. Operación unitaria en el TRATAMIENTOS PRIMARIOS  Filtración:  Separación de fases: Separación sólido-líquido: separación de sólidos en suspensión.analizacalidad. generando rapidez y reducción de tiempo en lograr los efectos requeridos. http://www. Desde los inicios de la misma. no debemos olvidar su importancia y obviamente la gran utilidad que puede tener aplicado a muchas ciencias. la que más va a utilizar y aplicar este concepto. CURSO DE OPERACIONES UNITARIAS II. Naturalmente.UNIVERSIDAD NACIONAL “SAN LUIS GONZAGA”DE ICA FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA AMBIENTAL X. la minería.EXTRACCION SOLIDO LIQUIDO Página 23 .com/docftp/fi1110aguas.  Separación sólido-líquido en procesos de minería Cada vez que mencionamos el concepto separación sólido-líquido. Se suelen emplear La sedimentación. sin embargo. es sin duda alguna. la flotación (para sólidos de baja densidad) y la filtración. . se hace muy necesaria la aplicación de la separación solido-liquido a través de procesos especiales.  En el tratamiento de los minerales concentrados y otros materiales que contienen metales.  Metalurgia Extractiva: para trabajar los minerales principalmente oxidados. fabricación de té y café instantáneo. como los de soja y de algodón mediante la lixiviación con disolventes orgánicos como: éter de petróleo. obtención de azúcar. además de otros contaminantes como pueden ser los fertilizantes. entre otras:  Los aceites vegetales se recuperan a partir de semillas. producido por el mismo proceso indicado para el fenómeno químico. En ecología para indicar el desplazamiento hacia los ríos y mares de los desechos y excrementos. 5 de julio de 2012 CURSO DE OPERACIONES UNITARIAS II. hexano. etc.   Extracción de colorantes a partir de materias sólidas por lixiviación con alcohol o soda. obtención de extractos de materias animales o vegetales.EXTRACCION SOLIDO LIQUIDO Página 24 .UNIVERSIDAD NACIONAL “SAN LUIS GONZAGA”DE ICA FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA AMBIENTAL XI. APLICACIONES PRÁCTICAS Las aplicaciones importantes de la extracción sólido-líquido en la industrias alimenticias son: extracción de aceites y grasas animales y vegetales.  En geología en el proceso de lavado de un estrato de terreno o capa geológica por el agua. lavado de precipitados. Desde un tiempo a esta parte se realiza la lixiviación de minerales sulfurados de cobre mediante procesos de lixiviación bacteriana   Obtención de azúcar. la lixiviación se efectúa por medio de un proceso húmedo con ácido que disuelve los minerales solubles y los recupera en una solución cargada de lixiviación. Fabricación de té y café instantáneo. tales como los procesos de tostación. fusión. Refinación electrolítica: provoca el depósito de un metal contenido en una solución previamente acondicionada y permite obtener un metal de alta pureza Para la extracción de metales generalmente se usan dos o más de los procesos antes mencionados.UNIVERSIDAD NACIONAL “SAN LUIS GONZAGA”DE ICA FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA AMBIENTAL XII. ya sea pad reutilizable. Los siguientes tratamientos forman parte de la metalurgia extractiva: Procesos pirometalúrgicos: incluyen las operaciones donde se aplican temperaturas elevadas.EXTRACCION SOLIDO LIQUIDO Página 25 . refinación a fuego. Desde un tiempo a esta parte se realiza la lixiviación de minerales sulfurados de cobre mediante procesos de lixiviación bacteriana. En el caso de la lixiviación de los minerales de oro (oxidos) el diseño de los pads son de acuerdo a la morfología de la zona. se pueden producir efluentes metalúrgicos. Extracción hidrometalúrgica: es el tratamiento con un agente químico diluido en agua. de acuerdo a esto estaremos iniciando los detalles para la selección del tipo de Pad. conversión. LIXIVIACION EN LA INDUSTRIA METALURGICA. es un proceso en el que un disolvente líquido se pone en contacto con un sólido pulverizado para que se produzca la disolución de uno de los componentes del sólido. expandible o el caso de lixiviación tipo valle (caso de Pierina ) LOS PROCESOS METALÚRGICOS Los procesos de extracción de metales permiten la recuperación de metales a partir de minerales o concentrados. alta acidez y alta concentración de metales disueltos.- La lixiviación O extracción sólido-liquido. 5 de julio de 2012 CURSO DE OPERACIONES UNITARIAS II. los cuales pueden contener: alto contenido de sólidos en suspensión. para trabajar los minerales principalmente oxidados. A este proceso también se le denomina lixiviación. LA EXTRACCIÓN SÓLIDO-LÍQUIDO TIENE GRAN IMPORTANCIA EN UN GRAN NÚMERO DE PROCESOS INDUSTRIALES: A. En todas las etapas del proceso metalúrgico para obtener metales. capaz de disolver los elementos valiosos para separarlos y dejar un material de desecho como residuo insoluble. Es también el proceso que se usa en la metalurgia. filtrado(a presión o al vacío).EXTRACCION SOLIDO LIQUIDO Página 26 .Operaciones químicas: tostación. esto se logra empleando un baño de cianuro fundido. hidrólisis. . flotación. precipitación química. que lo contiene en estado natural. reducción. secado. electrólisis. lixiviación mediante reacciones ácido-base. oxidación. . 2º El refinado. adecuado para su empleo. la cianuración se puede considerar como un tratamiento intermedio entre la cementación y la nitruración ya que el endurecimiento se consigue por la acción combinada del carbono y el nitrógeno a una temperatura determinada.Operaciones físicas: triturado. en el que se trata de producir el metal en un estado puro o casi puro. disolución. cianuración La cianuración 5 de julio de 2012 La cianuración es un tratamiento termoquímico que se da a los aceros. para ello se eliminan las impurezas que quedan en el mineral. precipitación física. decantado. electrodeposición.centrifugado. Tanto para la concentración como para el refinado se emplean tres tipos de procesos: Mecánica . CURSO DE OPERACIONES UNITARIAS II. hidrometalurgia. que consiste en separar el metal o compuesto metálico del material residual que lo acompaña en el mineral. destilación.UNIVERSIDAD NACIONAL “SAN LUIS GONZAGA”DE ICA FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA AMBIENTAL Los procesos metalúrgicos constan de dos operaciones: 1º La concentración. La cianuración es un proceso que se aplica al tratamiento de las menas de oro. química y eléctrica. molido. Cuando se quiere obtener una superficie dura y resistente al desgaste. En la mayoría de los casos se usa combinación de los tres. e incluso residuos de plantas de procesado que utilizan técnicas menos eficientes. En algunos casos.UNIVERSIDAD NACIONAL “SAN LUIS GONZAGA”DE ICA FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA AMBIENTAL Separación por gravedad Este sistema se basa en la diferencia de densidad entre los metales nativos y compuestos metálicos y los demás materiales con los que están mezclados en la roca. 5 de julio de 2012 La concentración electroestática Utiliza un campo eléctrico para separar compuestos de propiedades eléctricas diferentes. las partículas de metal o del compuesto metálico. más ligera La flotación La flotación es hoy el método más importante de concentración mecánica. El proceso de flotación ha permitido explotar muchos depósitos minerales de baja concentración. la llamada flotación diferencial permite concentrar mediante un único proceso diversos compuestos metálicos a partir de un mineral complejo. En algunos casos ocurre lo contrario. En su forma más simple.EXTRACCION SOLIDO LIQUIDO Página 27 . CURSO DE OPERACIONES UNITARIAS II. caen al fondo de la cámara de procesado y el agua o el aire se llevan la ganga (material residual). El metal o compuesto metálico suele flotar. más pesadas. es un proceso de gravedad modificado en el que el mineral metálico finamente triturado se mezcla con un líquido. aprovechando la atracción entre cargas opuestas y la repulsión entre cargas iguales. Cuando se tritura el mineral o el concentrado de mineral y se suspende en agua o en un chorro de aire. mientras que la ganga se va al fondo. agua. mientras que el fundente se combina con la ganga para formar una escoria líquida a la temperatura de fundición. Este sistema ha sido sustituido en gran medidapor el proceso con cianuro. el níquel y muchos otros metales. Los carbonatos y sulfuros metálicos se tratan mediante calcinación. La producción de hierro en los altos hornos es un ejemplo de fundición. se calienta a elevadas temperaturas junto con un agente reductor y un fundente. En la ondulación. 5 de julio de 2012 CURSO DE OPERACIONES UNITARIAS II. en el que se disuelve oro o plata en disoluciones de cianuro de sodio o potasio. el plomo.UNIVERSIDAD NACIONAL “SAN LUIS GONZAGA”DE ICA FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA AMBIENTAL La fundición Proporciona un tonelaje mayor de metal refinado que cualquier otro proceso.EXTRACCION SOLIDO LIQUIDO Página 28 . En los diversos procesos de lixiviación o percolación se emplean diferentes disoluciones acuosas para disolver los metales contenidos en los minerales. o el concentrado de un proceso de separación mecánica. Aquí. este mismo proceso se emplea para extraer de sus minerales el cobre. por lo que puede retirarse de la superficie del metal. El agente reductor se combina con el oxígeno del óxido metálico dejando el metal puro. En la primera se utiliza un combustible. aire y calor para fundir las partículas finas de mineral y convertirlas en una masa porosa. La sinterización y la ondulación Aglomeran partículas finas de mineral. La amalgación Es un proceso metalúrgico que utiliza mercurio para disolver plata u oro formando una amalgama. se convierten en pequeños nódulos en presencia de un fundente de piedra caliza y a continuación se cuecen. el mineral metálico. las partículas se humedecen. calentándolos hasta una temperatura por debajo del punto de fusión del metal. Este proceso se basa en que los minerales oxidados son sensibles al ataque de soluciones ácidas. Sobre esta pila se instala un sistema de riego por goteo y aspersores que van cubriendo toda el área expuesta. Bajo las pilas de material a lixiviar se instala previamente una membrana impermeable sobre la cual se dispone un sistema de drenes (tuberías ranuradas) que permiten recoger las soluciones que se infiltran a través del material.La lixiviación es un proceso hidrometalúrgico que permite obtener el cobre de los minerales oxidados que lo contienen. de manera de iniciar ya en el camino el proceso de sulfatación del cobre contenido en los minerales oxidados. el proceso de obtención de cobre se realiza en tres etapas que trabajan como una cadena productiva. totalmente sincronizadas. bien a partir de disoluciones acuosas o en un horno electrolítico.5 a ¾ pulgadas. que contiene minerales oxidados de cobre. aplicando una disolución de ácido sulfúrico y agua.UNIVERSIDAD NACIONAL “SAN LUIS GONZAGA”DE ICA FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA AMBIENTAL Otros procesos Entre los que destacan la piro metalurgia (metalurgia de altas temperaturas) y la destilación. 5 de julio de 2012 b) Formación de la pila: El material chancado es llevado mediante correas transportadoras hacia el lugar donde se formará la pila. a) Chancado: El material extraído de la mina (generalmente a rajo abierto). conocido como proceso de curado. se emplean en etapas posteriores de refinado en diversos metales. CURSO DE OPERACIONES UNITARIAS II. que lo va depositando ordenadamente formando un terraplén continuo de 6 a 8 m de altura: la pila de lixiviación. PROCESO DE OBTENCION DEL COBRE.En los yacimientos de cobre de minerales oxidados.EXTRACCION SOLIDO LIQUIDO Página 29 . Este tamaño es suficiente para dejar expuestos los minerales oxidados de cobre a la Infiltración de la solución ácida. En el proceso de electrólisis (Electroquímica). En su destino. el metal se deposita en un cátodo. es fragmentado mediante chancado primario y secundario (eventualmente terciario). con el objeto de obtener un material mineralizado de un tamaño máximo de 1. el mineral es descargado mediante un equipo esparcidor gigantesco. Lixiviación en pilas. En este trayecto el material es sometido a una primera irrigación con una solución de agua y ácido sulfúrico. se vierte lentamente una solución ácida de agua con ácido sulfúrico en la superficie de las pilas. 5 de julio de 2012 CURSO DE OPERACIONES UNITARIAS II. Para extraer el cobre de la solución PLS. Esta es la solución que se lleva a la planta de electroobtención. pasando de 9gpl a 45 gpl. la que es recogida por el sistema de drenaje. El compuesto de resin cobre es tratado en forma independiente con una solución electrolito rica en ácido. ésta se mezcla con una solución de parafina y resina orgánica. formando una solución de sulfato de cobre. mejorando la concentración del cobre en esta solución gasta llegar a 45 gpl. De esta reacción se obtiene por un lado un complejo resina cobre y por otro una solución empobrecida en cobre que se denomina refino. La resina de esta solución captura los iones de cobre (CU+2) en forma selectiva. mediante una extracción iónica. De la lixiviación se obtienen soluciones de sulfato de cobre (CUSO4) con concentraciones de hasta 9 gramos por litro (gpl) denominadas PLS que son llevadas a diversos estanques donde se limpian eliminándose las partículas sólidas que pudieran haber sido arrastradas. El riego de las pilas. es decir. se libera de impurezas y se concentra su contenido de cobre. Estas soluciones de sulfato de cobre limpias son llevadas a planta de extracción por solvente. Extracción por solvente: En esta etapa la solución que viene de las pilas de lixiviación. La solución disuelve el cobre contenido en los minerales oxidados. El material restante o ripio es transportado mediante correas a botaderos donde se podría reiniciar un segundo proceso de lixiviación para extraer el resto de cobre. Esta solución se infiltra en la pila hasta su base. la lixiviación se mantiene por 45 a 60 días. el que provoca la descarga del cobre desde la resina hacia el electrolito (solución).EXTRACCION SOLIDO LIQUIDO Página 30 . después de lo cual se supone que se ha agotado casi completamente la cantidad de cobre lixiviable.UNIVERSIDAD NACIONAL “SAN LUIS GONZAGA”DE ICA FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA AMBIENTAL c) Sistema de riego: a través del sistema de riego por goteo y de los aspersores. y llevada fuera del sector de las pilas en canaletas impermeabilizadas. actuando rápidamente. la que se reutiliza en el proceso de lixiviación y se recupera en las soluciones que se obtienen del proceso. UNIVERSIDAD NACIONAL “SAN LUIS GONZAGA”DE ICA FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA AMBIENTAL Electroobtención Esta etapa corresponde al desarrollo de un proceso electrometalúrgico mediante el cual se recupera el cobre disuelto en una solución concentrada de cobre. En la siguiente figura podemos observar el diagrama de flujo de este proceso: 5 de julio de 2012 CURSO DE OPERACIONES UNITARIAS II.EXTRACCION SOLIDO LIQUIDO Página 31 . • Por mucho tiempo.UNIVERSIDAD NACIONAL “SAN LUIS GONZAGA”DE ICA FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA AMBIENTAL LA BIOLIXIVIACION EL PROCESO DE METALURGIA La biolixiviación o lixiviación bacteriana es un proceso natural de disolución.EXTRACCION SOLIDO LIQUIDO Página 32 . 5 de julio de 2012 CURSO DE OPERACIONES UNITARIAS II. ferro y sulfooxidantes. El descubrimiento de bacterias acidófilas. permitiendo la liberación de los valores metálicos contenidos en ellos. ha sido primordial en la definición de la lixiviación como un proceso catalizado biológicamente. ejecutado por un grupo de bacterias que tienen la habilidad de oxidar minerales sulfurados. se pensó que la lixiviación de metales era un proceso netamente químico. El producto final de la biolixiviación es una solución ácida que contiene metal en su forma soluble. ECOLOGÍA También es aplicable el término en ecología para indicar el desplazamiento hacia los ríos y mares de los desechos y excrementos.. Actualmente. por microorganismos organotróficos. Requiere poca inversión de capital. Ausencia de polución o contaminación ambiental durante el proceso. Es considerado el fenómeno de desplazamiento de nutrientes siendo estos arrastrados por el agua.UNIVERSIDAD NACIONAL “SAN LUIS GONZAGA”DE ICA FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA AMBIENTAL VENTAJAS DE LA TECNOLOGÍA MICROBIANA 1. 2. Acumulación de elementos químicos o en su precipitación por microorganismos.EXTRACCION SOLIDO LIQUIDO Página 33 . ya que las bacterias pueden ser aisladas a partir de aguas ácidas de minas. 2. Presenta bajos costos en las operaciones hidrometalúrgicas. además de otros contaminantes como pueden ser los fertilizantes. producido por el mismo proceso indicado para el fenómeno químico. en comparación con los procesos convencionales. provocado este a su vez por la deforestación antropogénica (causada por el hombre). 3. los que atacan minerales oxidando o reduciendo los elementos con valencia variable. Oxidación de sulfuros. 5 de julio de 2012 CURSO DE OPERACIONES UNITARIAS II. azufre elemental y hierro ferroso. Permite el tratamiento de creciente stock de minerales de baja ley que no pueden ser económicamente procesados por los métodos Tradicionales. Producción de compuestos orgánicos. 3. 4. . etc. los siguientes procesos microbiológicos son de importancia en la hidrometalurgia: 1. peróxidos. arrastrados por el agua. 5 de julio de 2012 CURSO DE OPERACIONES UNITARIAS II. este proceso se acelera considerablemente y la retención de nutrientes en la zona radical se interrumpe (ya no hay raíces). Este proceso se ve asociado también a los fenómenos de Meteorización. al entrar en contacto prolongado con el agua. etc.UNIVERSIDAD NACIONAL “SAN LUIS GONZAGA”DE ICA FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA AMBIENTAL La lixiviación produce el desplazamiento de sustancias solubles o dispersables (arcilla. se vuelvan más ácidos. y a veces. Cuando el hombre la destruye.). ya que queda compuestos insolubles (Aluminio). También se pierden grandes cantidades de fertilizantes. al igual que los compuesto nutritivos. Otras formas de contribuir a la lixiviación son mediante el empleo de fertilizantes con elevada acidez. y es por eso característico de climas húmedos (Pluvisilva.). En climas muy húmedos. humus. también se origine toxicidad. el riego excesivo y cultivos que retienen muchos nutrientes del suelo. la vegetación natural (sobre todo la forestal) sirve de protección contra lixiviación.EXTRACCION SOLIDO LIQUIDO Página 34 . Esto provoca que los horizontes superiores del suelo pierdan sus compuestos nutritivos. se difunden al medio y lo agreden. hierro. sales. Otro efecto de este proceso natural se produce cuando determinadas concentraciones de sustancias y componentes tóxicos que se encuentran en el suelo. etc. Además. gracias a sus buenos resultados y al encarecimiento de las otras opciones. algunos de ellas tóxicos y hasta cancerígenos. Los aspectos económicos y técnicos marcan el tipo de tratamiento más adecuado para cada caso concreto.EXTRACCION SOLIDO LIQUIDO Página 35 .UNIVERSIDAD NACIONAL “SAN LUIS GONZAGA”DE ICA FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA AMBIENTAL GEOLOGÍA En la ciencia geológica se entiende como lixiviación al proceso de lavado de un estrato de terreno o capa geológica por el agua. de color negro y de olor muy penetrante.Los sistemas más extendidos en la actualidad son los que tratan el lixiviado en el mismo lugar ("in situ"). aunque con algunas diferencias debido a su alta carga orgánica. La materia orgánica presente en los residuos sólidos urbanos (RSU) se degrada formando un líquido contaminante. combinándose en muchas ocasiones varios de ellos. Como también por placas ácidas encontradas en las sales que disuelven casi cualquier material sólido. La humedad de los residuos y la lluvia son los dos factores principales que aceleran la generación de lixiviados. Los métodos más simples están basados en la evaporación. este líquido arrastra todo tipo de sustancias nocivas: Se han encontrado hasta 200 compuestos diferentes. denominado lixiviado. natural o apoyada por sistemas de riego por CURSO DE OPERACIONES UNITARIAS II. 5 de julio de 2012 Tratamiento de lixiviados es muy similar a la depuración de aguas residuales. En este caso. o mediante inyección del lixiviado en túneles o naves cerradas. las técnicas empleadas son: Precipitación química. en la que se degradan los compuestos orgánicos del CURSO DE OPERACIONES UNITARIAS II. Asimismo.EXTRACCION SOLIDO LIQUIDO Página en acelerar la decantación de los sólidos en suspensión agregando determinadas 36 medio. tanto biológicos como físico-químicos: Los tratamientos biológicos presentan varias modelos: Aerobios. y lagunaje profundo. que consiste . anaerobios. el mercado ofrece una gran variedad de tratamientos in situ. mediante una población bacteriana en ausencia de oxígeno. por el que se 5 de julio de 2012 depuran los lixiviados en balsas o lagunas mediante la flora bacteriana de las mismas Los tratamientos físico-químicos son más caros que los anteriores. pero necesitan instalaciones más pequeñas y sencillas y son menos sensibles a las variaciones del sustancias. consistentes en la degradación de los compuestos orgánicos de los lixiviados por la acción de microorganismos en presencia de oxígeno y agitación. oxidación química.UNIVERSIDAD NACIONAL “SAN LUIS GONZAGA”DE ICA FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA AMBIENTAL aspersión o pulverización. aunque en poco caudal. En el casoideal se obtiene lainfusión de café(disolvente con lasustancia aromáticadisuelta) y en el filtro dela cafetera queda el cafémolido totalmentelixiviado (fase portadorasólida). formado por la fase portadora sólida yel soluto). por la que se filtra el líquido a través de membranas a diferentes presiones Por su parte. la fase portadorasólida siempre contendrá todavía una parte del soluto en elsólido. se emplean cuando no hay más opción y si estas instalaciones admiten cargas orgánicas muy elevadas. Además. donde se utiliza un filtro de carbón activo para depurar las sustancias contaminantes. XIII. adsorción. Fabricación de café y te instantáneo Proceso de extracción (solido-liquido) del café instantáneo Un ejemplo de la vidacotidiana es la preparación de la infusiónde café.UNIVERSIDAD NACIONAL “SAN LUIS GONZAGA”DE ICA FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA AMBIENTAL lixiviado mediante agentes oxidantes. normalmente depuradoras de aguas residuales urbanas o industriales. y osmosis inversa. al término de la extracción. 5 de julio de 2012 CURSO DE OPERACIONES UNITARIAS II.la sustancia aromática delcafé (soluto) se extraecon agua (disolvente) delcafé molido (material deextracción.EXTRACCION SOLIDO LIQUIDO Página En la práctica. los tratamientos en un lugar distinto del vertedero ("off-site"). 37 . una parte del disolvente permanecerá tambiénligada de forma adsorbato a la fase portadora sólida. En este proceso. siempre esta presente una cantidad suficiente de disolvente para disolver todo el soluto que entra con el sólido y no exista adsorción del soluto por el sólido. EQUILIBRIO En extracción sólido liquido. dependiendode la estructura del sólido.UNIVERSIDAD NACIONAL “SAN LUIS GONZAGA”DE ICA FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA AMBIENTAL Para conseguir una extracción lo más rápida y completa posible del sólido.En otra forma de aplicación.En él se elimina parte del disolventey queda una solución concentrada deextracto como producto. Eldisolvente se condensa y se puedereutilizar. se tiene que ofrecer al disolventesuperficies de intercambio grandes y recorridos dedifusión cortos. Un tamaño de grano demasiado pequeño puedecausar. por el contrario. elmaterial de extracción percolaatravés del disolvente. Esto se puede lograr triturando el sólido aextraer. Tal condición puede alcanzarse fácilmente o con dificultad. el equilibrio sealcanza cuando el soluto se disuelve completamente y laconcentración de la disolución que se forma es uniforme.que es atravesado por el disolvente. Y La regeneración del disolventeconsiste. apelmazamiento que dificulta el paso del disolvente. El material de extracción puede estar presente también como lecho fijo. Y En la forma más sencilla de esta operación básica semezclan bien el material de extracción y el disolvente. en un proceso de evaporación / destilación. generalmente. 5 de julio de 2012 CURSO DE OPERACIONES UNITARIAS II.EXTRACCION SOLIDO LIQUIDO Página 38 . Acontinuación se separa y se regenera el disolvente juntocon el soluto en él disuelto. no inflamable.  Tamaño de particula del solido Cualquiera que sea el método de extracción empleado. temperaturas muy elevadas puedendeteriorar el producto o provocar la evaporación delsolventeSe debe encontrar la temperatura más adecuada paracada caso en particular. no tóxica. 5 de julio de 2012 CURSO DE OPERACIONES UNITARIAS II. trituración. generalmente la materia prima(sólido) que contiene al soluto debe acondicionarse(corte. molienda)para propiciar el contacto con el solvente y facilitar su extracción. sin embargo no siempre tiene una capacidad de extracción adecuada-El solvente empleado debe tener el mayor coeficiente de transferencia de masa posible.UNIVERSIDAD NACIONAL “SAN LUIS GONZAGA”DE ICA FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA AMBIENTAL Para una extracción se deben considerar los siguientes factores queintervienen o afectan tanto la velocidad de extraccion como la calidad: • Tipo desolvente a utilizar: El solvente empleado debe solubilizar al soluto* agua = azúcar. • Temperatura delproceso Al aumentar la temperatura del proceso: aumenta la solubilidad del soluto en el solventeaumenta el coeficiente de difusión del solvente en laspartículas de sólidoLo que provoca una mayor velocidad de extracciónSin embargo. •Solventes orgánicos = grasas y aceites)-El solvente ideal es el agua (bajo costo. no corrosiva). •Alcohol = pectina y gomas.EXTRACCION SOLIDO LIQUIDO Página 39 . 2002)  La gama de sustancias presentes en el sólido se comportan física y químicamente deidéntica forma en cada partícula del sólido considerando una sola especie química. porqueaumenta el área de contacto ydisminuye el tiempo necesario para la extracción.Para los fenómenos anteriores se considera la relación equilibrio. FENÓMENOS CONSECUTIVOS DE LA EXTRACCIÓN SÓLIDO LÍQUIDO Hasta llegar al equilibrio entre el sólido y el líquido se presentan tres fenómenos  Cambio de fase del soluto por inmediato contacto sólido .EXTRACCION SOLIDO LIQUIDO Página 40 . dada por la difusióny convección de la masa líquida. La reducción de partículas tienegran importancia. Se utilizan dos técnicasprincipales de manejo: la aspersión (o goteo del liquido sobre elsólido) y la completa inmersión del sólido en el liquido. sobre todo para sólidos de baja porosidad. CURSO DE OPERACIONES UNITARIAS II. aumentandoasí el área activa para laextracción.  No existe reacción química entre el Principio Activo y el agua pues se trata de unfenómeno de disolución (Hinojosa. MÉTODOS DE OPERACIÓN Se pueden realizar por lotes o por semilotes y también encondiciones totalmente continuas. es de poca importanciacuando la extracción escontrolada por difusión.  Paso del soluto de la superficie del sólido a la masa de la solución.UNIVERSIDAD NACIONAL “SAN LUIS GONZAGA”DE ICA FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA AMBIENTAL Al aumentar la temperatura seaumenta la velocidad porquela solubilidad es mayor. CONSIDERACIONES DE LA EXTRACCIÓN SÓLIDO LÍQUIDO. La agitación dáuna mayor eficiencia en la extraccióndebido a que disminuye la película de fluido que cubre lasuperficie del sólido en reposoy que actúa como unaresistencia a la difusión. obteniendo el equilibrio cuando todo el soluto o la cantidad que de él se precisapara saturar la solución han pasado a disolución.solvente  Difusión del soluto en el solvente contenido dentro de los poros del sólido por difusióncinética o molecular sin convección. La porosidad permite que ellíquido penetre a través de loscanales formados por losdentro del sólido. Latemperatura máxima paracada sistema está limitada por: el punto de ebullición delsolvente. La concentración del solvente esimportante para solucionesacuosas. La elección del equipo que se utilizara. 5 de julio de 2012 velocidad durante laoperación. solubilidad deimpurezas y por economía. el punto dedegradación del producto odel solvente. depende bastante de laforma física de los sólidos y de las dificultades y costo de manejo. elaumento de temperatura esmuy usado en procesos dereacción química. debido a la saturación ya la existencia de reaccionesquímicas. es sometida a un proceso de lavado en varias fases en el que. CURSO DE OPERACIONES UNITARIAS II. ya que el cultivo de caña de azúcar en nuestro país es minoritario. donde es analizada para conocer su riqueza en sacarosa (polarización).  Las velocidades de transferencia de materia son iguales debido al tamaño de laspartículas. La raíz de la remolacha recolectada llega a las fábricas. En España.  Independientemente del nivel de turbulencia del proceso. piedras. con la utilización de agua. ya en fábrica. cocción. El azúcar se extrae de la remolacha azucarera y de la caña de azúcar. cristalización. PROCESO DE EXTRACCION DEL AZUCAR DE LA REMOLACHA AZUCARERA XIV.  El espesor de la película estacionaria es infinitesimalmente más pequeña que eldiámetro equivalente medio de partícula. se eliminan la tierra. la química y hasta la biología. al final del cual se obtiene el azúcar tal y como lo consumimos. Las dimensiones de estas tiras son importantes para obtener unos buenos resultados en la siguiente fase. se encuentra en la raíz de la remolacha y en la propia caña de azúcar. formado por glucosa y fructosa. Esta sustancia. secado. Se trata de un hidrato de carbono. además de en otros elementos de la naturaleza. prácticamente el 99% del azúcar producido se extrae de la remolacha azucarera. almacenamiento y envasado del azúcar. Una vez que ésta se encuentra en la industria. se somete a un proceso dividido en varias etapas. Preparación y molienda de la remolacha La raíz de la remolacha. a través de un proceso totalmente natural. Posteriormente es cortada en unas finas tiras denominadas "cosetas". molienda. donde la transferencia demasa se produce por difusión molecular. no afectando el espesor de la película estacionaria formada en el entorno dela masa del sólido. evaporación.EXTRACCION SOLIDO LIQUIDO 5 de julio de 2012 Página 41 . depuración. la preparación o lavado de la remolacha.UNIVERSIDAD NACIONAL “SAN LUIS GONZAGA”DE ICA FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA AMBIENTAL  La forma geométrica del sólido se aproxima mediante un único diámetro equivalentemedio constante para intervalos de contacto cortos. en el que intervienen conjuntamente la física. centrifugación. hojas y demás elementos extraños que la acompañan. básicamente. Estas etapas son. El azúcar es sacarosa. difusión. Esta "masa cocida" es sometida a un proceso de centrifugaciones sucesivas. Este jugo es una solución azucarada con una gran cantidad de agua que es preciso evaporar. en el que se conseguirá separar los cristales de azúcar de la miel madre. durante la siguiente fase. para evitar su deterioro y aterronamiento. poseen la propiedad de precipitar y. en el que se utiliza cal y gas carbónico. Este "jugo de difusión" que. además de sacarosa.EXTRACCION SOLIDO LIQUIDO 5 de julio de 2012 Página 42 . lo concentran hasta un punto de sobresaturación. El agua resultante que contiene la sacarosa recibe el nombre de "jugo de difusión". Las separaciones de éstos se realizan con las correspondientes filtraciones. CURSO DE OPERACIONES UNITARIAS II. Mediante la siembra controlada de micro-cristales de azúcar. que recibe el nombre de "jarabe". Así. El producto resultante de esta cocción. que trabajando al vacío. Desde aquí pasará a las instalaciones de envasado y carga adecuadas. la sacarosa cristaliza con ellos y crecen hasta alcanzar un determinado tamaño comercial (entre las 450 y 550 micras). Estos dos productos asociados. durante un tiempo limitado. posteriormente. con un 30% de agua y un 70% de masa sólida diluida (dentro de la cual está la sacarosa). a una contra corriente de agua con una temperatura y PH determinados que extraerá la sacarosa de estas raíces. por lo tanto. almacenado a granel en grandes silos de azúcar con grados de temperatura y humedad controlados. Esta depuración se realiza mediante un proceso calcocarbónico. Este azúcar. es secado y enfriado en los secaderos y. contiene otras sustancias. Cocción y cristalización Este jarabe se introduce en unos depósitos denominados "tachas". la coseta es sometida. debe ser depurado para eliminar precisamente estos otros elementos no azúcares. eliminar parte de los no azúcares presentes en el "jugo de difusión". aún húmedo. después de las cuales se obtiene el llamado "jugo depurado". está compuesto de sólidos llamados "azúcar" y de líquido denominado "miel madre". es sometido a procesos de evaporación sucesivos hasta obtener un jugo concentrado.UNIVERSIDAD NACIONAL “SAN LUIS GONZAGA”DE ICA FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA AMBIENTAL Difusión En esta fase. llamado "masa cocida". MOLIENDA La caña es sometida a un proceso de preparación que consiste en romper las celdas de los tallos. tambien se cambia la velocidad del jugo de turbulento a laminar. CLARIFICACIÓN El jugo proveniente de los molinos. PROCESO DE PRODUCCIÓN El proceso de fabricación consta de los siguientes procesos: ENTRADA O TRANSPORTE DE LA CAÑA DE AZÚCAR La caña que llega a la fábrica se transporta.UNIVERSIDAD NACIONAL “SAN LUIS GONZAGA”DE ICA FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA AMBIENTAL AZÚCAR DE CAÑA El azúcar de caña es el azúcar producido a partir de la caña de azúcar (Saccharum officinarum). El proceso de fabricación de azúcar refinado de alta pureza de la caña de azúcar utiliza procesos físicoquímicos naturales para quitar las impurezas. donde se eleva su temperatura hasta un nivel cercano al punto de ebullición. Los sólidos decantados pasan a los filtros rotatorios. El jugo alcalinizado se bombea a los calentadores. Luego unas bandas transportadoras la conducen a los molinos. 5 de julio de 2012 CURSO DE OPERACIONES UNITARIAS II. en el cual pierde entre 3 y 4 grados centigrados por accion de evaporacion natural.En los clarificadores se sedimentan y decantan los sólidos. de donde se despacha para usarlo como materia prima en la elaboración de papel. para usarlo como combustible. donde se rebaja su grado de acidez. donde se realiza el proceso de extracción de la sacarosa. trabajan con vacio y están recubiertos con finas mallas metálicas que dejan pasar el jugo.EXTRACCION SOLIDO LIQUIDO Página 43 . pero retienen la cachaza. pasa al tanque.Luego antes de pasar alos clarificadores va a un tanque de flacheo abierto a la atmosfera. con grúas. o al depósito de bagazo. El bagazo sale del último molino hacia las chimeneas. se pesa y luego se descarga sobre las mesas de alimentación. que puede ser usada como abono en las plantaciones. CRISTALIZACIÓN El cocimiento de la sacarosa que contiene el jarabe se lleva a cabo en tachos al vacío. debido al color de los cristales. para continuar el proceso.EXTRACCION SOLIDO LIQUIDO Página 44 . El líquido sale por la malla y los cristales quedan en el cilindro. El azúcar de primera calidad retenido en las mallas de las centrífugas. La cristalización del azúcar es un proceso demorado que industrialmente se aumenta introduciendo al tacho unos granos de polvillo de azúcar finamente molido. producirán azúcar crudo (para producción para animales). Estos cocimientos.UNIVERSIDAD NACIONAL “SAN LUIS GONZAGA”DE ICA FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA AMBIENTAL EVAPORACIÓN Luego el jugo clarificado pasa a los evaporadores. para obtener el producto o meladura. Las mieles vuelven a los tachos. SEPARACIÓN O CENTRIFUGACIÓN Los cristales de azúcar se separan de la miel restante en las centrífugas. a continuación se detalla el proceso mediante el cual el azúcar rubio se convierte en azúcar blanco o azúcar muy fina 5 de julio de 2012 CURSO DE OPERACIONES UNITARIAS II. En este paso se le extrae el 75% del contenido de agua al jugo. o bien se utilizan como materia prima para la producción de alcohol etílico en la destilería. que funcionan al vacío para facilitar la ebullición a menor temperatura. Estas son cilindros de malla muy fina que giran a gran velocidad. se disuelve con agua caliente y se envía a la refinería. azúcar blanco (para consumo directo) o azúcar para refinación. luego se lava con agua. Cabe resaltar que en este punto se obtiene lo que se llama azúcar rubio. El azúcar disuelto se trata con ácido y sacarato de calcio para formar un compuesto que arrastra las impurezas. 5 de julio de 2012 CURSO DE OPERACIONES UNITARIAS II. se clasifica según el tamaño del cristal y se almacena en silos para su posterior empaque. 50 y 100 kilogramos e incluso por toneladas. las cuales se retiran fácilmente en el clarificador. se eliminan los colorantes o inorgánicas que el licor pueda contener. Allí se carga a granel en las tractomulas que lo llevarán al puerto de embarque o bien se empaca en sacos de 50 kg para ser utilizado en la fabricación de alimentos concentrados para animales. El licor resultante se concentra. lo filtran y lo pasan a los tachos de cocimiento de refinación. 1000 y 2500 gramos. El azúcar que obtienen en la etapa anterior lo diluyen con agua hasta convertirlo en jarabe. 500. para evaporar el agua y obtener nuevamente una miel muy rica en azúcar.UNIVERSIDAD NACIONAL “SAN LUIS GONZAGA”DE ICA FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA AMBIENTAL REFINADO Mediante la refinación. Luego centrifugan la miel dando como resultado azúcar húmedo. se seca con aire caliente.EXTRACCION SOLIDO LIQUIDO Página 45 . se cristaliza de nuevo en un tacho y se pasa a las centrífugas. SECADO El azúcar refinado se lava con condensado de vapor. ENVASADO El azúcar crudo de exportación sale directamente de las centrífugas a los silos de almacenamiento. El azúcar refinado se empaca en presentación de 5. para eliminar el jarabe. ha dado como resultado el incremento de la demanda generando en algunos casos problemas de abastecimiento en el mercado mundial. SnCl2. Los colorantes naturales han tenido mucho auge debido a su biodegradablilidad y a su baja toxicidad. con 7 diferentes mordentes como: NaCl. el camotillo del azafrán y el palo de Campeche. recientemente al encontrarnos en la era ecológica. debido a la exigencia de su uso en las industrias alimenticias. su solidez y ser presentados como opción para solucionar problemas de salud de aquellas personas alérgicas a los materiales y colorantes sintéticos. especialmente en Latinoamérica en las artesanías de los pueblos indígenas y también en la industria de alimentos. pero durante los últimos 10 años. se realizaron de manera continua (medición por minuto) empleando un espectrofotómetro con a una celda de cuarzo a flujo continuo. ácido tartárico con el fin de obtener la fijación adecuada para cada colorante.EXTRACCION SOLIDO LIQUIDO Página 46 . Las mediciones del proceso de tintura.UNIVERSIDAD NACIONAL “SAN LUIS GONZAGA”DE ICA FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA AMBIENTAL XV. CuSO4. FeSO4. K2SO4-Al2(SO4)3-12H2O alumbre. farmacéuticas y cosméticas establecidas por las legislaciones de los diferentes países. añil. EXTRACCIÓN DE COLORANTES La importancia de los colorantes naturales en la industria textil desapareció con el uso ahora ya extendido de los colorantes sintéticos empleados en distintas fibras. Se emplearon 4 colorantes naturales como el ácido carmínico. CURSO DE OPERACIONES UNITARIAS II. dichos colorantes se emplean tanto para el teñido de fibras naturales o sintéticas. Los estudios del proceso de tintura que se realizaron fueron el cálculo de las isotermas de adsorción para colorantes naturales-directos y 5 de julio de 2012 cinética de reacción para los colorantes naturales-reactivos. el uso de los colorantes naturales en el ámbito mundial se ha incrementado en forma casi explosiva. Uno de los objetivos de este proyecto es estudiar los colorantes naturales empleados por los artesanos mexicanos para que éstos se puedan mejorar sus métodos de aplicación. el uso de colorantes naturales en las industrias de cuero y textil ha iniciado ya su aplicación. a diferencia de los datos reportados en la literatura existente. El creciente uso de estos colorantes. Ej. colorante cargado en forma negativa. etc. La laca es básica y por lo tanto se une a cargas negativas de la célula o matriz extracelular. CURSO DE OPERACIONES UNITARIAS II.UNIVERSIDAD NACIONAL “SAN LUIS GONZAGA”DE ICA FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA AMBIENTAL  SEGUN SUS PROPIEDADES QUÍMICAS La mayoría de los colorantes empleados en histología actúan como ácidos o bases y tienden a formar uniones salinas con radicales ionizables presentes en los tejidos. se desconoce la naturaleza química de esta unión. Estos componentes cargados negativamente se denominan basófilos. colorante cargado positivamente. La eosina se une también a las membranas plasmáticas. Tiñen el núcleo de un color y el citoplasma de otro. Estas proteínas pueden pertenecer al citoesqueleto de la célula o hallarse en la matriz extracelular. porque tienen afinidad por los colorantes básicos. 5 de julio de 2012 colorantes indiferentes: tiñen aquellas estructuras o sustancias que los disuelven más fácilmente que el líquido en que están preparados. COLORANTES ÁCIDOS: como por ejemplo la eosina. Como caso particular. se une a componentes celulares cargados negativamente. para teñir un tejido se la une a un mordiente que junto a la hematoxilina forman una laca. estos colorantes se unen a grupos aminos de las proteínas. se tiñen intensamente con la eosina. o sea. Tiñen las partes básicas de una célula de un color y las partes ácidas de otro. Las células que presentan un gran desarrollo de membranas (muchas mitocondrias.) son sumamente acidófilas. mucho retículo endoplasmático liso. Por ejemplo.EXTRACCION SOLIDO LIQUIDO Página 47 . el eosinato de azul de metileno. la hematoxilina no tiene carga. Estos componentes cargados positivamente se denominan acidó filos. COLORANTES BÁSICOS: como por ejemplo el azul de metileno. Debido al elevado contenido de proteínas del citoplasma la eosina es un excelente colorante citoplasmático. se une a componentes celulares cargados positivamente. un colorante de lípidos. sin embargo. estos colorantes se unen al núcleo y ciertas regiones del citoplasma. porque tienen afinidad por los colorantes ácidos. colorantes neutros: son colorantes en los que la porción ácida y la básica colorean. Por ejemplo. Un ejemplo es el colorante sudan. inicialmente se obtuvo el colorante amarillo a partir de las hojas secas del Cempoalxóchitl (Tegetes Erecta) o Flor de Muerto y el camotillo del azafrán.. velocidades de reacción para colorantes reactivos e isotermas de adsorción para colorantes directos. S. 2. el análisis revelo información referente a estructuras químicas que sirvieron para determinar la orientación del estudio cinético que se realizo.1 Obtención de colorantes naturales La obtención de los colorantes naturales se realizó a través de diversos medios. Los análisis que incluyeron fueron espectroscopia infrarroja IR. A. cromatografía de gases acoplado a un detector de masas CGDM. 2. CURSO DE OPERACIONES UNITARIAS II. Algodón 100% en tejido de punto y Lanera “La Moderna” S. Ambos materiales fueron suministrados en las condiciones de pureza necesarias para la investigación.EXTRACCION SOLIDO LIQUIDO Página 48 . también se obtuvo el Palo de Campeche (Haematoxylon Campechianum) que da un color café y el Añil (Indigofera Suffruticosa) que da azul. y el Ácido Carmínico (rojo).A. 2. el hilo de lana peinada.3 Obtención de fibras naturales 5 de julio de 2012 Las fibras textiles fueron proporcionadas por: Qua lytel. resonancia magnético nuclear RMN de C13y protón H1.2 Purificación de colorantes naturales Se eligió el método de extracción empleando un equipo Soxhlet para la obtención de los colorantes a partir de las fuentes naturales empleando como disolvente alcohol etílico con el fin de evitar el uso de disolventes no polares y extender las aplicaciones posteriores del colorante obtenido no solo en área textil sino también en el área de alimentos.3 Análisis elemental de colorantes naturales La necesidad de realizar dichos análisis se debió a la falta de información sobre la naturaleza de los colorantes. determinación del punto de fusión y solubilidad a distintos disolventes polares y no polares.UNIVERSIDAD NACIONAL “SAN LUIS GONZAGA”DE ICA FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA AMBIENTAL Ejemplo: 2. los sólidos se rocían con disolvente puro en contracorriente. el extractor de tipo Bollman lo permite. alimentados a los cestos que descienden. con el fin de que el proceso de separacion del mineral valioso CURSO DE OPERACIONES UNITARIAS II. en la parte superior de la unidad.Al extraer de un yacimiento cierto material. Ambas fases entran en contacto íntimo y el soluto o los solutos se separan ante la presencia del solvente. los cestos. en la otra sección de la unidad. Los sólidos agotados se descargan de los cestos. ¿podríamos comenzar su ixiviación instantáneamente? 5 de julio de 2012 Lo más probable es que éste materia extraído antes de ser lixiviado pase por una trituradora para así poder obtener pedazos de roca mucho más pequeños de los que teníamos al principio. Los sólidos secos.¿Qué aspectos debemos tener en cuenta antes de comenzar el proceso de la lixiviación? Antes de comenzar este proceso debemos tener en cuenta el no generar impactos negativos al medio ambiente y al mismo tiempo lograr que este proceso sea eficiente 4. lo que produce una separación de los componentes originales del sólido 2. Cuestionario 1. y el disolvente enriquecido se impulsa desde el fondo de la unidad. mediante la utilización de un solvente líquido.¿Hay alguna manera de realizar lixiviación de manera continua? Cuando se trabaja con sólidos es muy difícil operar de forma continua. a un transportador de palas.UNIVERSIDAD NACIONAL “SAN LUIS GONZAGA”DE ICA FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA AMBIENTAL XVI.EXTRACCION SOLIDO LIQUIDO Página 49 sea más eficiente y rápido. . Al elevarse. Los cubetos (cestas) con el fondo perforado se colocan en una banda con movimiento sinfín.¿En qué consiste la lixiviación? La lixiviación es un proceso por el cual se extrae uno o varios solutos de un sólido. se rocían con disolvente parcialmente enriquecido. 3. sin embargo. pdf  https://www.scribd.uclm.edu.fing.com/viewer?a=v&q=cache:HMbO7Oms1DMJ:w ww3.pdf+impo rtancia+de+la+separacion+solido+liquido++transferencia+de+materia&hl=es&gl=pe&pid=bl&srcid=ADGEESiLcQHO GZn8D3GpKvy1lJKaYfND_Q9iB8BjzsU8GLjCFIOmoBKrOiTVgk3swNhFHQh8Un18PdXZRcQF yPLnqMZOd0R10dz2EavqOiR3SMlxI6TguVwUqayARIf66F2XIoYDl82&sig= AHIEtbTcMKd2y6EKS8-JkF8fMcW52O6whw  http://es.scribd.ita.EXTRACCION SOLIDO LIQUIDO Página 50 .  http://es.com/doc/3482742/Extraccion-de-colorante-de-pepa-depalta-UNT-Lozano-AyalaDanielhttps://docs.mx/Contec/www/lib/files/documents/uploaded/65727_rev173.com/doc/87225240/extraccion-lixiviacion-1  http://es.com/doc/8634301/Manual-de-Filtracion  http://es.com/doc/74681477/Geankoplis-Procesos-de-Transporte-YOperaciones-Unitarias  http://es.pdf  http://www.com/doc/87225240/extraccion-lixiviacion-1  http://www.es/profesorado/giq/contenido/fund_quimicos/Tema_3.scribd.scribd.pdf  http://es.scribd.scribd.com/doc/31587221/Transferencia-de-Masa-I  http://es.scribd.es/empresas/cede_muestra/207/TEMA%20MUESTRA.com/doc/74331739/OBTENCION-DE-ACEITE-ESENCIAL-DE-COCO-YALMENDRA-MEDIANTE-EXTRACCION-SOLIDO  http://desacad.scribd.uy/iq/cursos/cm2/teorico/Lixiviaci%C3%B3n_l%C3%A Dquido_s%C3%B3lido_2011. 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