Datos experimentales. EXTRACCIÓN SÓLIDO LÍQUIDO

CAPÍTULO 1: FUNDAMENTO TEÓRICO

OPERACIÓN UNITARIA

Los procesos pueden consistir en diversas secuencias de etapas, cuyos principios son independientes del material en proceso y de otras características del sistema en particular. En el diseño de un proceso cada etapa que se utilice debe estudiarse en forma individual, sin pasar por alto ninguno de ellas. Algunas de las etapas consisten en reacciones químicas y mientras que otras solo son cambios físicos. La versatilidad en la ingeniería se origina en el entrenamiento práctico de la descomposición de procesos complejos en etapas físicas individuales, las cuales reciben el nombre de operaciones unitarias. (Alan S.Foust, 1987, pg. 20)

De esta definición de operación unitaria da a entender que la operación unitaria es una parte de un todo, la fracción de un proceso complejo, que se ha reducido a ese nivel, con el fin de hacer más simple el estudio del proceso en general. Por ello el proceso se descompondrá en etapas y cada de una de estas etapas vendría a ser un sub proceso más pequeño, cada uno de estos con sus respectivas entradas y salidas.

El concepto  de operaciones unitarias en la ingeniería química se basa en la filosofía de que muchas secuencias de etapas pueden reducirse a operaciones o reacciones simples que tienen fundamentos idénticos, sin importar que material vaya a procesarse.

Cualquier proceso químico, sin importar la escala puede resolverse en una serie coordinada de lo que puede llamarse “acciones unitarias”, como pulverización mezclado, calentamiento, calcinación, absorción, condensación, lixiviación, precipitación, disolución, electrólisis, etc. El número de estas operaciones unitarias no es muy grande y, relativamente pocas de ellas participan en un proceso particular.

Lo complejo de la aplicación de estas operaciones en la industria química, es realizarlo a diferentes condiciones de presión, temperatura, limitaciones de materiales de construcción y aparatos o máquinas, que se diseñan en función de las características de los componentes a utilizar en  las operaciones.

A medida que ha ido pasando el tiempo las operaciones unitarias han ido aumentando debido a que la capacidad de separar sustancias cada vez en procesos menores es mayor, además hay que considerar los diferentes tipos de máquinas que se tienes que utilizar para la realización de cada una de estas operaciones.

OPERACIONES EN ETÁPAS

Casi todos los procesos químicos requieren separar un sólido un líquido o un gas en los componentes que los constituyen. Tales operaciones se llevan a cabo con frecuencia poniendo en contacto tal fase con otra, de tal forma que alguno de los componentes se transfiere de fase a fase. En ese momento las fases se separan para seguir siendo procesadas. (Alan S.Foust, 1987, pg. 27).

PROCESO

Conjunto de operaciones unitarias necesarias para modificar las características de la materia prima.

DISOLUCIÓN

Es la mezcla homogénea entre 2 o más sustancias.

SOLUTO

Es soluto es la sustancia presente en menor cantidad en una disolución.

SOLVENTE

Es la sustancia que está en mayor cantidad en una disolución.

  (RAYMONG CHANG, 2007, pg.120)

MISCELA

Se denomina miscela al conjunto de moléculas que constituye una de las fases de los coloides. Es el mecanismo por el cual el jabón solubiliza las moléculas insolubles en agua, como por ejemplo: Las grasas. (1)

PERCOLAR

Se refiere al paso lento de fluidos a través de materiales porosos y se utiliza en los procesos de filtración y lixiviación. (2)

EXTRACCIÓN SÓLIDO LÍQUIDO

Los componentes de una fase sólida pueden separarse por disolución selectiva de la parte soluble de un sólido con un disolvente adecuado. Esta operación se conoce también como lixiviación o lavado. El sólido debe estar finamente dividido para que el disolvente líquido pueda hacer un contacto más completo. Por lo general, el componente deseable es soluble, mientras que el resto del sólido es insoluble. El sólido debe recuperarse del extracto en una etapa adicional de separación.

Un ejemplo cotidiano de extracción sólido- líquido, es la preparación del café. Aquí, los constituyentes solubles del café, se separan de los insolubles por disolución en agua caliente. Si se permite que estén en contacto el tiempo suficiente, la solución del café alcanzará un equilibrio con el sólido remanente. La solución resultante se separa de los sólidos. (Alan S.Foust, 1987, pg.31)

Como notamos esta operación es conocida con diferentes nombres:

1.- Percolación

2.- Lixiviación

3.- Lavado

El nombre a utilizar dependerá de la intención de la operación unitaria a realizar, se usa percolación, por la forma de operación (vertido de un líquido sobre un sólido), se usa lixiviación si se desea extraer un componente de un sólido y se utiliza lavado cuando se desea eliminar un componente de un sólido.

También considerar que mientras mayor sea la superficie de contacto entre el sólido que contiene el componente a extraer y el disolvente, mayor será la eficiencia de la extracción, para esto es recomendable que la partícula sólida sea previamente tratada ya sea por molienda, secado, etc.

LIXIVIACIÓN

Separación de uno o varios sólidos de los componentes de una mezcla sólida mediante un disolvente líquido ajeno a la misma. Por ejemplo, la extracción de aceites de semillas vegetales mediante disolventes específicos; la obtención de disoluciones de taninos para la industria de curtidos, etc. (Pedro Martínez de la Cuesta, 2004, pg.14)

Muchas sustancias biológicas, así como compuestos inorgánicos y orgánicos, se encuentran se encuentran como mezcla de diferentes componentes en un sólido, el sólido se pone en contacto con una fase líquida. Ambas fases entran en contacto íntimo y el soluto o los solutos se difunden desde el sólido a la fase líquida, lo que permite una separación de los componentes originales del sólido. Este proceso de separación se llama lixiviación sólido-líquido o simplemente lixiviación. La operación unitaria se puede considerar como una extracción líquido-líquido. Cuando la lixiviación tiene por objetivo eliminar con agua un disolvente indeseable de un sólido, también recibe el nombre de lavado. (Christie John Geankoplis, 2006, pg. 813)

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