Lixivacion

UNIVERSIDAD NACIONAL AGRARIA LA MOLINA

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Facultad de Industrias Alimentarias – Departamento de Ingeniería de Alimentos y Productos Agropecuarios

INFORME DE LABORATORIO N°3

Lixiviación

Curso: Ingeniería de Alimentos II

Profesora: Ing. Ana Gutierrez

Integrantes:

García López, Shirley Valery

Límaco Junes, Jesús Enrique

Zeballos Postigo, Lourdes Lorena

2014-II

1. INTRODUCCIÓN

En la ingeniería de alimentos, una de las operaciones unitarias de extracción sólido-líquido más empleadas es la lixiviación. Esta se define como la disolución preferente de uno o más componentes de una mezcla sólida por contacto con un disolvente líquido, con la finalidad de obtener el componente valioso que está contenido en el sólido. Este componente recibe el nombre de soluto, mientras que el sólido insoluble se denomina inerte.

Esta operación unitaria permite separar productos orgánicos naturales de sus estructuras originales. Por ejemplo, el azúcar se separa por lixiviación de la remolacha con agua caliente. Mientras que los aceites vegetales se recuperan a partir de semillas, como las de soya y de algodón  mediante la lixiviación con disolvente orgánicos (Treybal, 1997). En la práctica se separó por lixiviación lo azúcares reductores de vainas de algarrobo empleando agua caliente como disolvente.

Según Ibarz y Barbosa-Cánovas (2005), este tipo de operaciones se lleva a cabo en una sola o múltiples etapas. Una etapa es una unidad de equipo en la que se ponen en contacto las fases durante un tiempo determinado, 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 vez alcanzado el equilibrio se procede a la separación mecánica de las fases. En realidad es difícil que en una etapa se llegue al equilibrio, 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 en discontinuo. En discontinuo puede utilizarse una etapa simple o bien múltiples etapas con disolvente nuevo en cada etapa o en contracorriente. Una etapa simple consta de un mezclador con agitación, donde se ponen en contacto el sólido y el disolvente durante un cierto tiempo de contacto. A continuación, se lleva a un separador, donde se obtienen las fases extracto y refinado, después de un cierto tiempo de reposo. No siempre se utilizan dos equipos, sino que en uno solo se pueden realizar las dos etapas de extracción y separación, denominándose extractor a este tipo de equipo.

Los objetivos de la presente práctica fueron los siguientes:

• Proporcionar los conocimientos prácticos sobre el proceso de lixiviación (Extracción sólido-líquido) y sus aplicaciones en la industria de alimentos.
• Determinar experimentalmente las relaciones de equilibrio en la lixiviación en una sola etapa.

1. RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Descripción del equipo

Figura 1: Planta piloto de extracción sólido-líquido de operación continua

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La planta permite estudiar la extracción sólido-líquido en contracorriente en un extractor continuo con tornillo sinfín. El sólido almacenado en una tolva (D1), cuya capacidad es de 1 kg, se introduce en el extractor a través del tornillo sinfín o de Arquímedes. Se debe evitar saturar la torta para que el proceso se efectúe eficientemente.

El disolvente almacenado en un tanque es enviado a la parte superior del extractor por una bomba dosificadora, después de haber sido precalentado. La fase sólida es agitada en el extractor por un tornillo sinfín de PTFE (Politetrafluoroetileno) mientras el disolvente desciende en contracorriente por gravedad; el contacto entre las fases líquida y sólida es asegurado por dicho tornillo. El disolvente y el extracto se almacenan en un tanque, así como el sólido lixiviado (Elettronica Veneta, 2011).

Este equipo es una versión automatizada (mod. SLa/EV), dotada de un controlador PID (E2) que permite controlar automáticamente la temperatura de precalentamiento del disolvente.

El equipo cuenta con ciertas piezas que permiten el control de determinadas variables, ya sea mediante el software (Figura N°2) o el panel de control, el cual ser observa en el lado derecho de la Figura N°1. En ésta figura se puede observar que cada parte del equipo ha sido rotulada. Sin embargo, no se logra apreciar todos los rótulos, los cuales permiten una mejor identificación de cada parte del equipo.

El rótulo M1 (el cual no se observa en la figura) corresponde a la pieza que controla la velocidad del giro del tornillo de Arquímedes o tornillo sin fin. El M2 es un sensor de la muestra que ingresa. El G1 corresponde al sistema de bombeo pistón-émbolo. Si se observa detenidamente, la bomba (de color azul) se encuentra ubicada en la parte inferior izquierda del equipo.

El D2 es un recipiente de vidrio transparente (el cual si se logra observar en la figura) que contiene el solvente a emplearse. Dicho solvente no tiene que ser necesariamente puro, también puede ser la combinación de dos de ellos. Por ejemplo, se puede emplear una mezcla de etanol más agua para extraer un determinado compuesto o compuestos. El flujo del solvente es regulado por uno de los controladores del equipo.

El E2 es una resistencia que calienta el solvente. Por lo general, se trabaja a una temperatura de extracción entre 40-80°C, la cual depende de los compuestos a extraer. Por ejemplo, si se quiere extraer compuestos fenólicos, la temperatura máxima de extracción es 40°C. Se observa que alrededor del tornillo de Arquímedes ha sido colocado un cable negro, el cual es una resistencia eléctrica que evita la pérdida de calor y ayuda a mantener la temperatura de trabajo.

El solvente usualmente es eliminado a una temperatura de 40°C, trabajando bajo vacío. Estas temperaturas también son medidas por sensores, los cuales son controlados por el software o el panel de control del equipo.

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