SEPARACION LIQUIDO-LIQUIDO “Año De La Integración Nacional y del Reconocimiento de Nuestra Diversidad” Facultad de Ciencias Agropecuarias Escuela Académico Profesional De Ingeniería Agroindustrial INFORME N° SEPARACION LIQUIDO-LIQUIDO Curso : Ingeniería (Operaciones Unitarias) Docente Alumno Ciclo de Alimentos II : Ing. Eduardo Zorrilla Tarazona : Mafaldo Dávila, Max : VII Lunes 23 de Julio del 2012 INGENIERIA DE ALIMENTOS II (OPERACIONES UNITARIAS) Página 1 SEPARACION LIQUIDO-LIQUIDO Pucallpa-Perú I. INTRODUCCION La extracción líquido-líquido, también conocida extracción de disolvente, es un proceso químico empleado para separar una mezcla utilizando la diferencia de solubilidad de sus componentes entre dos líquidos no miscibles. Ej: agua-cloroformo, eter-agua. Este proceso también se le conoce como extracción liquida o extracción con disolvente; sin embargo, este último término puede prestarse a confusión, porque también se aplica a la lixiviación de una sustancia soluble contenida en un sólido. Ya que la extracción líquido-líquido involucra transferencia de masa de una fase líquida a una segunda fase líquida inmiscible, el proceso se puede realizar en varias formas. El ejemplo más sencillo involucra la transferencia de una mezcla de dos compuestos a una segunda fase líquida inmiscible. Un ejemplo es la extracción líquido-líquido de una impureza contenida en el agua de desperdicio mediante un disolvente orgánico. Esto es similar al agotamiento o absorción en la que se transfiere masa de una fase a otra. La transferencia del componente disuelto (soluto) se puede mejorar por la adición de agentes saladores a la mezcla de alimentación o la adición de agentes "formadores de complejos" al disolvente de extracción. En algunos casos se puede utilizar una reacción química para mejorar la transferencia como por ejemplo, el empleo de una solución cáustica acuosa (como una solución de hidróxido de sodio), para extraer fenoles de una corriente de hidrocarburos. Un concepto más complicado de la extracción líquido-líquido se utiliza en un proceso para separar completamente dos solutos. Un disolvente primario de extracción se utiliza para extraer uno de los solutos presentes en una mezcla (en forma similar al agotamiento en destilación) y un disolvente lavador se INGENIERIA DE ALIMENTOS II (OPERACIONES UNITARIAS) Página 2 SEPARACION LIQUIDO-LIQUIDO utiliza para depurar el extracto libre del segundo soluto (semejante a la rectificación en destilación). II. OBJETIVOS Conocer de que manera se lleva a cabo la extracción o separación liquido-liquido en base a los conceptos de operaciones unitarias. Conocer cual es la importancia de dicha operación en determinados procedimientos de planta. INGENIERIA DE ALIMENTOS II (OPERACIONES UNITARIAS) Página 3 SEPARACION LIQUIDO-LIQUIDO III. REVISION BIBLIOGRAFICA III.1. EXTRACCION LIQUIDO-LIQUIDO La extracción líquido-líquido es, junto a la destilación, la operación básica más importante en la separación de mezclas homogéneas líquidas. Consiste en separar una o varias sustancias disueltas en un disolvente mediante su transferencia a otro disolvente insoluble, o parcialmente insoluble, en el primero. La transferencia de materia se consigue mediante el contacto directo entre las dos fases líquidas. Una de las fases es dispersada en la otra para aumentar la superficie interfacial y aumentar el caudal de materia transferida. En una operación de extracción líquido-líquido se denomina alimentación a la disolución cuyos componentes se pretende separar, disolvente de extracción al líquido que se va a utilizar para separar el componente deseado, refinado a la alimentación ya tratada y extracto a la disolución con el soluto recuperado. En la Figura 1 se muestra un esquema de las corrientes implicadas en la operación INGENIERIA DE ALIMENTOS II (OPERACIONES UNITARIAS) Página 4 SEPARACION LIQUIDO-LIQUIDO III.2. Importancia de la extracción liquido-liquido La implantación de la operación de extracción líquido-líquido a gran escala en procesos industriales fue más tardía que el resto de operaciones, destilación y absorción. Sin embargo la importancia del proceso de extracción líquido-líquido ha ido en aumento debido a la creciente demanda de productos sensibles a la temperatura, mayores requerimientos de pureza, equipos más eficientes y la disponibilidad de disolventes más selectivos. La extracción líquido-líquido presenta una amplia aplicación en la industria del petróleo para separar alimentaciones líquidas en función de su naturaleza química más que por su peso molecular o la diferencia de volatilidad. Como ejemplo se tiene la separación entre hidrocarburos aromáticos, alifáticos y nafténicos. Otras aplicaciones se pueden encontrar en: - la industria bioquímica como la separación de antibióticos y la recuperación de proteínas de sustratos naturales. INGENIERIA DE ALIMENTOS II (OPERACIONES UNITARIAS) Página 5 SEPARACION LIQUIDO-LIQUIDO - la extracción de metales como la recuperación del cobre de soluciones amoniacales y separaciones de metales poco usuales y de isótopos radiactivos en elementos combustibles gastados. - la industria química inorgánica para recuperar compuestos tales como ácido fosfórico, ácido bórico e hidróxido de sodio de soluciones acuosas. - recuperación de compuestos aromáticos como fenol, anilina o compuestos nitrogenados de las aguas de desecho, ya que constituyen una fuente contaminante. - recuperación de productos sensibles al calor - recuperación de compuestos orgánicos del agua como formaldehido, ácido fórmico y ácido acético. Cuando la separación por destilación es ineficaz o muy difícil, la extracción líquido-líquido es una de las alternativas a considerar. INGENIERIA DE ALIMENTOS II (OPERACIONES UNITARIAS) Página 6 SEPARACION LIQUIDO-LIQUIDO Mezclas con temperaturas de ebullición próximas o sustancias que no pueden soportar la temperatura de destilación, aun operando a vacío, con frecuencia se separan de las impurezas por extracción, que utiliza diferencias de estructura química en vez de diferencias de volatilidad. Por ejemplo, en la obtención de la penicilina se recupera del caldo de fermentación por extracción con un disolvente, tal como acetato de butilo, después de disminuir el pH para obtener un coeficiente de partición favorable. El disolvente se trata después con una disolución tampón de fosfato para extraer la penicilina del disolvente y obtener una disolución acuosa purificada, a partir de la cual se obtiene eventualmente la penicilina por secado. La extracción también se utiliza para recuperar ácido acético de disoluciones diluidas; la destilación sería posible en este caso, pero la etapa de extracción reduce considerablemente la antidad de agua que es preciso destilar. no de los principales usos de la extracción es separar los productos del petróleo que tienen diferente estructura química pero aproximadamente el mismo intervalo de ebullición. Las fracciones de aceite lubricante (Te. > 300 “C) se tratan con disolventes polares de baja temperatura de ebullición tales como fenol, furfural o metilpirrolidona, para extraer los aromáticos y dejar que el aceite contenga fundamentalmente parafinas y naftenos. Los aromáticos tienen malas características viscosidadtemperatura, pero no pueden separarse por destilación debido a que se solapan los puntos de ebullición. En un proceso similar, los aromáticos se extraen del reformado catalítico utilizando un disolvente polar de alta temperatura de ebullición y después se destila el extracto para dar benceno, tolueno y xilenos puros que se utilizan como productos químicos intermedios. Un excelente disolvente para este fin es el compuesto cíclico C,H,S02 (sulfolano), que tiene una elevada selectividad para aromáticos y una volatilidad muy baja (Te. 290 “C). INGENIERIA DE ALIMENTOS II (OPERACIONES UNITARIAS) Página 7 SEPARACION LIQUIDO-LIQUIDO Cuando pueden utilizarse indistintamente la destilación y la extracción, generalmente se elige la destilación, a pesar de que se requiere calefacción y refrigeración. En extracción es preciso recuperar el disolvente (generalmente por destilación)para su reutilización y la operación combinada es más compleja y, con frecuencia, más costosa que la destilación sola sin extracción. Sin embargo, la extracción ofrece mayor flexibilidad en la selección de las condiciones de operación, ya que el tipo y cantidad de disolvente, así como la temperatura de operación, se pueden variar a voluntad. En este sentido la extracción se parece más a la absorción de gases que a la destilación. En muchos problemas la elección entre los métodos a utilizar se basará en un estudio comparativo de destilación y extracción. a extracción puede utilizarse para separar más de dos componentes y en algunas aplicaciones se requiere una mezcla de disolventes en vez de un solo disolvente. Estos métodos más complicados no se tratan en este libro. III.3. Características del disolvente de extracción ideal La extracción de un componente de una mezcla disuelta en un determinado disolvente se puede conseguir añadiendo otro disolvente que cumpla las siguientes condiciones. Que no sea miscible con el otro disolvente. El disolvente de extracción debe ser inmiscible con la disolución a extraer. El agua o una disolución acuosa suele ser uno de los disolventes implicados. El otro disolvente es un disolvente orgánico. Que el componente deseado sea más soluble en el disolvente de extracción que en el disolvente original. Que el resto de componentes no sean solubles en el disolvente de extracción. INGENIERIA DE ALIMENTOS II (OPERACIONES UNITARIAS) Página 8 SEPARACION LIQUIDO-LIQUIDO Que sea suficientemente volátil, de manera que se pueda eliminar fácilmente del producto extraído mediante destilación o evaporación. Que no sea tóxico ni inflamable, aunque, desgraciadamente hay pocos disolventes que cumplan los dos criterios: hay disolventes relativamente no tóxicos pero inflamables como el hexano, otros no son inflamables pero sí tóxicos como el diclorometano o el cloroformo, y otros son tóxicos e inflamables Tabla de disolventes de extracción comúnmente utilizados Punto de Nombre Fórmula Densida d (g/mL) ebullición (ºC) Peligrosidad Disolventes de extracción menos densos que el agua Éter dietílico Hexano Benceno C6H14 C6H6 ≈ 0,7 0,9 > 60 80 (CH3CH2)2O 0,7 35 Muy inflamable, tóxico Inflamable Inflamable, tóxico, carcinógeno Tolueno Acetato de etilo C6H5CH3 CH3COOCH2CH 3 0,9 0,9 111 78 Inflamable Inflamable, irritante Disolventes de extracción más densos que el agua Dicloromet ano Cloroformo CHCl3 1,5 61 Tóxico Página 9 CH2Cl2 1,3 41 Tóxico INGENIERIA DE ALIMENTOS II (OPERACIONES UNITARIAS) SEPARACION LIQUIDO-LIQUIDO Tetraclorur o de carbono CCl4 1,6 77 Tóxico La densidad del agua es 1,0 g/mL, y la de la disolución acuosa saturada de NaCl es 1,2 g/mL. III.4. Equipo de extracción El equipo de extracción puede operar por cargas o de forma continua. Una cierta cantidad de alimentación puede mezclarse con una cantidad determinada de disolvente en un tanque agitado y después se dejan decantar las fases y se separan. El extracto es la capa de disolvente más el soluto extraído y el refinado es la capa de la que se ha separado el soluto. El extracto puede ser más o menos denso que el refinado, de forma que el extracto unas veces puede salir por la parte superior del equipo y otras por el fondo.La mayor parte del equipo de extracción es continuo con sucesivas etapas de contacto o bien con contacto diferencial. Tipos representativos son mezcladores-sedimentadores, torres verticales de diferentes tipos que operan con flujo por gravedad, extractores de torre agitada y extractores centrífugos INGENIERIA DE ALIMENTOS II (OPERACIONES UNITARIAS) Página 10 SEPARACION LIQUIDO-LIQUIDO III.5. Mezcladores-sedimentadores. El mezclador puede ser un pequeño tanque agitado equipado conlíneas de entrada y salida, así como placas deflectoras para evitar la formación decortocircuitos; también puede ser una bomba centrífuga u otro mezclador de flujo. Es muy frecuente el uso de un tanque que contiene un agitador de rodete o turbina. Los tiempos de mezcla y sedimentación que se requieren para una extracción determinada solamente se pueden obtener por experimentación; son típicos 5 minutos para mezcla y 10 minutos para decantación, y frecuentes tiempos mucho mayores y menores. III.5.1. Torres de pulverización y de relleno para extracción. Estos extractores de torre operan con contacto diferencial y no por etapas, teniendo lugar la mezcla INGENIERIA DE ALIMENTOS II (OPERACIONES UNITARIAS) Página 11 SEPARACION LIQUIDO-LIQUIDO III.5.2. Torres de platos perforados. La redispersión de las gotas de liquido se puede realizar también por medio de platos perforados transversales, análogos a los de destilación que se han descrito en el Capítulo 17. Las perforaciones en una torre de extracción son de l$ a 4i mm de diámetro. El espaciado entre los platos varía desde 6 hasta 24 pulg (150 a 600 mm). Generalmente el líquido ligero es la fase dispersa y los conductos de descenso permiten el paso de la fase continua de un plato. a otro. Tal como muestra la Figura 19.8a, el líquido ligero se recoge formando una delgada capa debajo de cada plato y se proyecta en forma de chorros en el interior del líquido pesado situado encima. En la Figura 19.8b se muestra un diseño modificado, en el que las perforaciones solamente existen en un lado del plato, alternando a la derecha y a la izquierda de un plato a otro. INGENIERIA DE ALIMENTOS II (OPERACIONES UNITARIAS) Página 12 SEPARACION LIQUIDO-LIQUIDO Casi toda la extracción tiene lugar en la zona de mezcla situada encima de las perforaciones, con el líquido ligero (aceite) ascendiendo y acumulándose en un espacio debajo del plato superior, fluyendo entonces transversalmente sobre un vertedero hasta la siguiente serie de perforaciones. El líquido pesado que forma la fase continua (disolvente) pasa horizontalmente desde la zona de mezcla hasta la zona de sedimentación, donde las finas gotas de líquido ligero tienen oportunidad de separarse y ascender hacia el plato superior. Con frecuencia este diseño reduce grandemente la cantidad de aceite que es arrastrado hacia abajo por el disolvente y aumenta la eficacia del extractor. III.5.3. Torres de placas. Estas torres de extracción contienen una serie de placas flectoras horizontales. El líquido pesado fluye por encima de cada placa y cae a la inferior; el líquido ligero fluye por debajo de cada placa y se proyecta hacia arriba desde el borde a través de la fase pesada. Los dispositivos más frecuentes son los de discos y anillos así como los de placas segmentadas, que van de un lado a otro. En ambos tipos el espaciado entre las placas es de 4 a 6 pulg (100 a 150 mm). Las torres de placas no contienen pequeñas perforaciones que puedan obstruirse o aumentar de diámetro por la corrosión. Pueden tratar disoluciones que contienen INGENIERIA DE ALIMENTOS II (OPERACIONES UNITARIAS) Página 13 SEPARACION LIQUIDO-LIQUIDO sólidos en suspensión. Una modificación de las torres de discos y anillos están equipadas con rasquetas con el fin de separar los sólidos que se depositan sobre las placas. Puesto que el flujo del liquido es suave y llano, sin cambios bruscos de velocidad y dirección, las torres de placas son muy convenientes para líquidos que se emulsifican fácilmente. Sin embargo, por la misma razón, no son mezcladores eficaces y cada placa equivale solamente a 0,05 a 0,l etapa ideal12. III.5.4. Extractores de torre agitada. Los mezcladores-sedimentadores comunican energía mecánica para la mezcla de dos fases líquidas, pero los extractores de torre descritos hasta ahora no, sino que dependen del flujo por gravedad tanto para la mezcla como para la separación. En algunos extractores de torre se comunica energía mecánica por medio de turbinas interiores u otros agitadores, instalados sobre un eje central rotatorio. En el contactor de discos rotatorios que se muestra en la Figura 19.94 discos planos dispersan el líquido y lo impelen hacia la pared de la torre, donde anillos estáticos crean zonas de reposo en las que se separan las fases. En otros diseños hay zonas de mezcla separadas por zonas de calma para dar lugar, de hecho, a un sistema de mezcladores-sedimentadores unos encima de otros. En el extractor de York-Scheibel que se representa en la Figura 19.9b, las regiones que rodean a los agitadores están rellenas con tela metálica para favorecer la coalescencia y separación de las fases. La mayor parte de la extracción tiene lugar en las secciones de mezcla, aunque también se produce algo en las secciones de calma, de forma que la eticacia de cada unidad de mezcladorsedimentador es a veces superior al 100 por 100. Cada mezcladorsedimentador tiene una altura INGENIERIA DE ALIMENTOS II (OPERACIONES UNITARIAS) Página 14 SEPARACION LIQUIDO-LIQUIDO típica de 1 a 2 pies, de forma que pueden obtenerse varios contactos teóricos con una altura razonablemente corta de columna. Sin embargo, el problema de mantenimiento de las partes móviles interiores, especialmente con líquidos corrosivos, puede constituir una seria desventaja. III.5.5. Columnas pulsadas. La agitación puede también comunicarse por medios externos, tal como ocurre en las columnas pulsadas. Una bomba alternativa «pulsa» todo el INGENIERIA DE ALIMENTOS II (OPERACIONES UNITARIAS) Página 15 SEPARACION LIQUIDO-LIQUIDO contenido de la columna a intervalos frecuentes, de forma que un rápidomovimiento alternativo de amplitud relativamente pequeña se superpone al flujo ordinario de las fases líquidas. La torre puede ser de relleno ordinario o de platos perforados. En una torre de relleno la pulsación dispersa los líquidos y suprime la canalización, de forma que mejora considerablemente el contacto entre las fases. En las torres de platos perforados, las perforaciones son más pequeñas que en las torres no pulsadas, oscilando entre 1,5 y 3 mm de diámetro, con un área abierta total en cada plato de 6 a 23 por 100 de la sección transversal de la torre. Estas torres se utilizan casi siempre para tratar líquidos radiactivos altamente corrosivos.No utilizan conductos de descenso. En el comportamiento ideal, la pulsación provoca la dispersión del líquido ligero en la fase pesada durante la carrera ascendente y la fase pesada se proyecta en la fase ligera durante la carrera escendente. En estas condiciones la eficacia de las etapas puede ser del 70 por 100. Sin embargo, esto es posible solamente cuando los volúmenes de las dos fases son aproximadamente iguales y cuando casi no hay variación de volumen durante la extracción. En el caso más frecuente las sucesivas dispersiones son menos eficaces y hay retromezcla de una fase en una dirección, con lo cual la eficacia de los platos disminuye en un 30 por 100. En columnas pulsadas, tanto de relleno como de platos perforados, la altura que se requiere para obtener un determinado número de contactos teóricos es con frecuencia menor de la tercera parte que la correspondiente a una columna no pulsada”. III.5.6. Extractores centrífugos. La dispersión y separación de la fase se puede acelerar grandemente por medio de la fuerza centrífuga y es utilizada por varios extractores comerciales. El extractor Podbielniak contiene una cinta perforada situada en el interior de una pesada carcasa metálica, que va arrollada en espiral alrededor de un eje hueco horizontal, a través del cual entran y salen los líquidos. El líquido ligero se bombea hasta la parte exterior de INGENIERIA DE ALIMENTOS II (OPERACIONES UNITARIAS) Página 16 SEPARACION LIQUIDO-LIQUIDO la espiral a una presión comprendida entre 3 y 12 atm para vencer la fuerza centrífuga, mientras que el líquido pesado se introduce por el centro. Los líquidos fluyen en contracorriente a través del paso formado por la cinta y las ‘paredes de la carcasa. El líquido pesado se mueve hacia fuera a lo largo de la cara externa de la espiral, mientras que el ligero es forzado por desplazamiento a fluir hacia dentro a lo largo de la cara interna. Se genera un elevado esfuerzo cortante en la interfase líquidolíquido dando lugar a una rápida transferencia de materia. Además, algo de líquido se proyecta a través de las perforaciones de la cinta y aumenta la turbulencia. En una sola máquina se pueden conseguir hasta 20 contactos teóricos, si bien lo más frecuente es de 3 a 10 contactos. Los extractores centrífugos son caros y encuentran una aplicación relativamente limitada. Tienen las ventajas de producir muchos contactos teóricos en un pequeño espacio y tener tiempos de residencia muy pequeños, del orden de 4. Son muy valiosos para la extracción de productos sensibles tales como vitaminas y antibióticos. III.6. Equilibrio ternario. Diagramas en coordenada triangular y rectangular En el diseño de una operación de extracción líquido-líquido suele considerarse que el refinado y el extracto se encuentran equilibrio. Los datos de equilibrio que deberán manejarse serán como mínimo los correspondientes a un sistema ternario (dos disolventes y un soluto), con dos de los componentes inmiscibles o parcialmente inmiscibles entre sí. Una de las formas más habituales de recoger los datos de equilibrio en sistemas ternarios son los diagramas triangulares. En la Figura 2 se muestra un diagrama triangular equilátero. Los vértices del triángulo representan compuestos puros, un punto sobre un lado correspondería a una mezcla binaria y un punto en el interior del triángulo representaría una mezcla ternaria. La composición de una mezcla puede determinarse por lectura directa en el diagrama, tal como muestra la Figura 2. La INGENIERIA DE ALIMENTOS II (OPERACIONES UNITARIAS) Página 17 SEPARACION LIQUIDO-LIQUIDO concentración de los componentes en el diagrama se muestra como fracción molar o fracción másica. En los sistemas de interés para la extracción líquido-líquido los dos disolventes implicados son inmiscibles o parcialmente inmiscibles entre sí. Es decir, su mezcla en las proporciones adecuadas puede dar lugar a la formación de dos fases. Además, la presencia de un soluto modifica la solubilidad de un disolvente en otro. Para representar este comportamiento, y poder conocer si a una determinada mezcla le corresponden una o dos fases, los diagramas triangulares líquido-líquido presentan la denominada curva binodal o de solubilidad (Figura 3). Una mezcla representada por un punto situado por encima de la curva binodal estará constituida por una sola fase. Por el contrario, a una mezcla situada por debajo de la curva binodal le corresponden dos fases. Las dos fases en equilibrio se encuentran ligadas por una recta de reparto. La recta de reparto pasa por el punto mezcla y sus extremos sobre la curva binodal indican la concentración de las dos fases en equilibrio (Figura 3). INGENIERIA DE ALIMENTOS II (OPERACIONES UNITARIAS) Página 18 SEPARACION LIQUIDO-LIQUIDO III.7. Cálculo de operaciones de extracción. Las operaciones de extracción pueden calcularse sobre un diagrama ternario. Sea una corriente de alimentación F, constituida por una disolución de un soluto C en un disolvente A, y una corriente de disolvente S, constituida por disolvente B puro. Ambas corrientes pueden situarse en el diagrama ternario tal como se indica en la Figura 4. En el equipo de extracción F y S son mezcladas para obtener una mezcla bifásica. El punto mezcla, M, es la suma de F y S, es decir, es combinación lineal de ellas, por lo que se encontrará situado sobre la recta que une F y S. Para situar el punto M bastará con resolver el balance de materia y calcular su composición. Equilibrio, la composición de las corrientes de refinado, R, y extracto, E, obtenidas vendrá dado por los extremos de la recta de reparto que pasa por el punto mezcla. INGENIERIA DE ALIMENTOS II (OPERACIONES UNITARIAS) Página 19 SEPARACION LIQUIDO-LIQUIDO Es habitual que en una sola etapa de extracción no se logre la separación deseada, por lo que es refinado puede someterse a sucesivas etapas de extracción. Si las siguientes etapas de extracción se realizan con disolvente puro el procedimiento de cálculo sobre el diagrama ternario es idéntico al descrito. Así, por ejemplo, en la segunda etapa el punto mezcla sería combinación lineal de R y S. III.8. Extracción de una etapa F estará constituido por el líquido A y el soluto que tenga disuelto C. xF fracción en peso de C en la alimentación S disolvente, va a estar compuesto mayoritariamente por el compuesto B yS fracción en peso de C en el disolvente. Si el disolvente es puro yS = 0 Mezclamos F y S, tiene lugar una transferencia de materia hasta el equilibrio parte va al refinado y parte al extracto. INGENIERIA DE ALIMENTOS II (OPERACIONES UNITARIAS) Página 20 SEPARACION LIQUIDO-LIQUIDO y1, x1 composiciones en el equilibrio, son los extremos de las líneas de unión o de reparto y1 fracción en peso de C en E1 x1 fracción en peso de C en R1 Estamos considerando una etapa teórica o ideal porque las composiciones del refinado y del extracto están en equilibrio. Le damos el tiempo necesario para que el soluto se distribuya entre las dos fases y tengamos dos fases inmiscibles. La línea de unión que pasa por M, nos va a determinar R1 y E1, que estarán situados en la curva binodal. Las cantidades de R1 y E1 las podremos obtener aplicando la regla de la palanca. III.9. Balance de materia Ecuación básica de un balance: E - S + G - D = A E = entra S = sale G = genera D = desaparece A = acumula INGENIERIA DE ALIMENTOS II (OPERACIONES UNITARIAS) Página 21 SEPARACION LIQUIDO-LIQUIDO Si no hay reacción química G = 0 y D = 0 En estado estacionario A = 0 Por tanto nos queda que E = S Balances de materia B.M. total F + S = M1 = E1 + R1 B.M. ac F xF + S yS = M1 xM1 = E1 y1 + R1 x1 Localización de M1: • • Regla de la palanca Balances de materia BM total F + S = M1 BM aC F xF + S yS = M1 xM1 Si por ejemplo xM1 = 0.25 25% C se traza la horizontal entre la mezcla C y A y obtendremos el punto. Para determinar la cantidad de disolvente que hay que añadir para situar el punto de mezcla en un lugar determinado: Dividimos la ecuación por F y nos queda: Cantidades de E1 y R1 • • Regla de la palanca Balances de materia. BM total M1 = E1 + R1 ; R1 = M1 - E1 BM aC M1 xM1 = E1 y1 + (M1 - E1) x1 M1 xM1 = E1 y1 + M1 x1 - E1 x1 M1 (xM1 - x1) = E1 (y1 - x1) INGENIERIA DE ALIMENTOS II (OPERACIONES UNITARIAS) Página 22 SEPARACION LIQUIDO-LIQUIDO (*) x1, y1 los sacaremos del gráfico 3.1.2.2. Rendimiento de Extracción % DE EXTRACCION = 100 – (1 / (DV/V) + 1) x 100 D=CONCENTRACION TOTAL DE SOLUTO EN DISOLVENTE 2/ CONCENTRACION TOTAL DE SOLUTO EN DISOLVENTE 1 III.10. Extracción de Etapas múltiples EXTRACCIÓN EN VARIAS ETAPAS A CORRIENTE CRUZADA Para una etapa n: B. M. total Rn-1 + Sn = En + Rn = Mn B. M. ac Rn-1 · xn-1 + Sn yS = Mn xMn = En yn + Rn xn INGENIERIA DE ALIMENTOS II (OPERACIONES UNITARIAS) Página 23 SEPARACION LIQUIDO-LIQUIDO R1 fase rica en A R3 refinado final E1 fase rica en B E3 Extracción del compuesto. IV. CONCLUSIONES Los procedimientos que se utilizan en la extracción liquido-liquido son de suma importancia en los procedimientos donde se desee obtener el aislamiento de algunas sustancias de carácter importante para la producción de una empresa. La revisión bibliográfica cuenta con una gran variedad de procedimientos que son indispensables para actividades de control de calidad. V. • • • BIBLIOGRAFIA Henley, E.J. y Seader, J.D. “Operaciones de separación por etapas de equilibrio en Ingeniería Química”. Geankoplis- Procesos de Transporte y Operaciones Unitarias- 3era edicion- Editorial Cecsa- pág. 791-792 Treybal-Operaciones de Transferencia de Masa-2da ediciónEditorial Mc Graw Hill- Pág. 531-532 INGENIERIA DE ALIMENTOS II (OPERACIONES UNITARIAS) Página 24