Balance de materia en extracción

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BALANCE DE MATERIA EN EXTRACCIÓN

SÓLIDO-LIQUIDO

OBJETIVO

Realizar un balance de materia en

Realizar un balance de materia en una extracción sólido-líquido empleandouna extracción sólido-líquido empleando caña de azúcar como sólido y agua caliente como

caña de azúcar como sólido y agua caliente como solvente.solvente.

INTRODUCCIÓN

La extracción sólido-líquido consiste en tratar un sólido que está formado por La extracción sólido-líquido consiste en tratar un sólido que está formado por dos o más sustancias con un disolvente que disuelve preferentemente uno de dos o más sustancias con un disolvente que disuelve preferentemente uno de los sólidos, que recibe el nombre

los sólidos, que recibe el nombre de soluto.de soluto. La

La extracción extracción sólido-líquido sólido-líquido recibe recibe también también el el nombre nombre de de lixiviación, lixiviación, nombrenombre más

más empleado empleado al al disolver disolver y y extraer extraer sustancias sustancias inorgánicas. inorgánicas. Otro Otro nombrenombre empleado es de percolación; en

empleado es de percolación; en este caso, la extracción se hace este caso, la extracción se hace con disolventecon disolvente caliente o a su

caliente o a su punto de ebullición.punto de ebullición.

La extracción sólido-líquido puede ser una operación a régimen continuo La extracción sólido-líquido puede ser una operación a régimen continuo (paralelo) o a

(paralelo) o a contracorriente, según sea necesario.contracorriente, según sea necesario.

Muchas sustancias biológicas, así como compuestos inorgánicos y orgánicos, Muchas sustancias biológicas, así como compuestos inorgánicos y orgánicos, se encuentran como mezclas de diferentes componentes en un sólido. Para se encuentran como mezclas de diferentes componentes en un sólido. Para separar el soluto deseado o eliminar un soluto indeseable de la fase sólida, el separar el soluto deseado o eliminar un soluto indeseable de la fase sólida, el sólido se pone en contacto con una f

sólido se pone en contacto con una fase líquida.ase líquida.

Ambas fases entran en contacto íntimo y el soluto o los solutos se difunden 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 desde el sólido a la fase líquida, lo que permite una separación de los componentes originales del sólido.

componentes originales del sólido.

Cuando la lixiviación tiene por objeto eliminar con agua un componente Cuando la lixiviación tiene por objeto eliminar con agua un componente indeseable de un sólido, el proceso recibe el

indeseable de un sólido, el proceso recibe el nombre de lavado.nombre de lavado.

Los equipos utilizados reciben el nombre de extractores, lixiviadores o Los equipos utilizados reciben el nombre de extractores, lixiviadores o percoladores.

percoladores. El El equipo equipo más más sencillo sencillo consistiría consistiría en en un un tanque tanque agitado agitado yy luego un sedimentador.

(2)

MATERIALES



 Caña de AzúcarCaña de Azúcar 

 Vasos de PrecipitadoVasos de Precipitado 

 Mortero de mano y pistiloMortero de mano y pistilo 

 AguaAgua 

 Balanza AnalíticaBalanza Analítica 

 RefractómetroRefractómetro 

 HornoHorno 

 Caja de PetriCaja de Petri 

 TermómetroTermómetro

DIAGRAMA GENERAL Y BALANCE DE MATERIA

EN EXTRACCIÓN SÓLIDO-LÍQUIDO

BALANCE:

A + S = M = E + R

PROCEDIMIENTO

A-A- SÓLIDOSSÓLIDOS S-S-SOLVENTESOLVENTE M-M-MEZCLAMEZCLA E-E-EXTRACTOEXTRACTO

(3)

1.

1. Determinar Determinar el el porciento porciento de de HH22O en caña de azúcarO en caña de azúcar

2.

2. Pesar Pesar 50 50 grs. de grs. de caña caña frescafresca 3.

3. Cortar lo más fino pCortar lo más fino posible (2 mm o osible (2 mm o menos) la caña menos) la caña de azúcar.de azúcar. 4.

4. Agregar Agregar 100 100 grs. grs. de de HH22O (40 o 50 °C)O (40 o 50 °C)

5.

5. Agitar Agitar para para extraer extraer azúcarazúcar 6.

6. DetermDeterminar los inar los °°Brix (porciento de azúcar Brix (porciento de azúcar en caña en caña fresca)fresca) (84/50)ejemplo

(84/50)ejemplo 7.

7. Separar Separar extracto extracto y y refinado refinado (filtrado)(filtrado) 8.

(4)

CALCULOS

DETERMINACIÓN DEL CONTENIDO DE AGUA EN LA CAÑA:



PESO DE LA MUESTRA A SECAR:

10.3936 grs.



PESO DE LA CAJA:

48.6484



PESO DE CAJA Y MUESTRA SECA:

52.2870____

3.6386 grs. de agua perdida



PORCIENTO DE AGUA CONTENIDA EN

PORCIENTO DE AGUA CONTENIDA EN CAÑA FRESCA:

CAÑA FRESCA:

10.3936 10.3936  100%100% 3.6386 3.6386  X_____ X_____

X = 35.008 %



AGUA TOTAL CONTENIDA EN MUESTRA DE 50

AGUA TOTAL CONTENIDA EN MUESTRA DE 50 GRS.

GRS.

(50grs.) (0.35008) =

17.54 grs. de agua



°BRIX OBTENIDO EN EXTRACTO:

6.0 - E

ETAPA 1:



BALANCE GENERAL:

A + D = M = E + R

 

Sustituyendo:

A + D = M

(5)

50 + 100 = 150 grs.



Haciendo un Balance de Solvente:

17.54 + 100 = 105.57 + R.Xs

R.Xs = 117.54

_–

_{– 105.57}

105.57 R.Xs = 11.97 grs. de agua

R.Xs = 11.97 grs. de agua



Obtener datos en Alimentación:

D = 17.54 grs.

S + I = 32.46 grs.



Obtener datos en Extracto:

D = 112.31 grs.



(D) (°Brix) = Sólidos en extracto

S = (112.31)(0.06) =6.73 grs.



Datos para Refinado:

D = 11.97 grs.

S + I = 38.0775 grs.



Resumen del valor de las corrientes:

EXPERIENCIA

(6)

Se pesaron 50 grs. de caña fresca y Se pesaron 50 grs. de caña fresca y

cortaron lo más fino posible, cortaron lo más fino posible, aproximadamente 2 mm o menos de aproximadamente 2 mm o menos de

grosor. grosor.

Se determinó el porciento de agua en Se determinó el porciento de agua en la caña de azúcar (secar hasta peso la caña de azúcar (secar hasta peso

cons

constanttante a 70°e a 70°C).C).

Se adicionaron 100 grs de agua a Se adicionaron 100 grs de agua a 40 o 50

40 o 50 °°C a los C a los anteriores anteriores 50 gr de 50 gr de cañacaña fresca.

fresca.

Agitar y aplicar presión para extraer el Agitar y aplicar presión para extraer el

azúcar. azúcar.

Filtrar para obtener extracto y

Filtrar para obtener extracto y determinardeterminar el porciento de sólidos extraídos. el porciento de sólidos extraídos.

Determinar

Determinar los °los °Brix (porcBrix (porciento deiento de azúcar en caña fresca) azúcar en caña fresca)

CUESTIONARIO

(7)

1. ¿Qué es la rapidez de lixiviación?

Es cuando un material se disuelve de un sólido a la solución de disolvente, la Es cuando un material se disuelve de un sólido a la solución de disolvente, la velocidad de transferencia de masa desde la superficie sólida al líquido, suele velocidad de transferencia de masa desde la superficie sólida al líquido, suele ser el factor que controla la totalidad del proceso, llamándose así rapidez de ser el factor que controla la totalidad del proceso, llamándose así rapidez de lixiviación.

lixiviación.

2. ¿Qué es la lixiviación in situ?

Es una lixiviación en estado no estacionario, es uno de los métodos más Es una lixiviación en estado no estacionario, es uno de los métodos más comunes empleados en la industria mineral en donde se permite que el comunes empleados en la industria mineral en donde se permite que el disolvente pase por el mineral por percolación. Como el caso del cobre que se disolvente pase por el mineral por percolación. Como el caso del cobre que se lixivia por este procedimiento con soluciones de ácido sulfúrico, a partir de lixivia por este procedimiento con soluciones de ácido sulfúrico, a partir de minerales de sulfuro.

minerales de sulfuro.

3. ¿Qué es la percolación?

La percolación es la extracción que se

La percolación es la extracción que se hace con disolvente caliente o a suhace con disolvente caliente o a su punto de ebullición.

(8)

CONCLUSIONES Y OBSERVACIONES



 La lixiviación o percolación, permite separar sólidos de manera eficiente enLa lixiviación o percolación, permite separar sólidos de manera eficiente en

una muestra determinada, mediante el uso del disolvente más correcto una muestra determinada, mediante el uso del disolvente más correcto según sea el caso.

según sea el caso.



 La separación de los solutos contenidos en la muestra de caña seLa separación de los solutos contenidos en la muestra de caña se

separaron en un buen porcentaje. separaron en un buen porcentaje.

BIBLIOGRAFÍA



PROBLEMAS DE BALANCE DE MATERIA Y ENERGÍA

Antonio Valiente

Antonio Valiente BarderasBarderas Rudi Primo Tlacatzin Stivalet Rudi Primo Tlacatzin Stivalet



PROCESOS DE TRANSPORTE Y OPERACIONES UNITARIAS

C.J. Geankoplis C.J. Geankoplis 4º Edición