Informe-Extracción Sólido-Líquido y Evaporación al vacío FINAL

7/27/2019 Informe-Extraccin Slido-Lquido y Evaporacin al vaco FINAL

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PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATLICA DEL PER

FACULTAD DE CIENCIAS E INGENIERA

LABORATORIO DE PROCESOS INDUSTRIALES

EXTRACCIN SLIDO-LQUIDO Y EVAPORACIN AL VACO

Jefe de Prctica: Isaac Alberto Iguia Espinoza

Oscar Orlando Ysla Delgado 20084083

Cecilia Beatriz Quispe Ascurra 20084308

Cesar Andre Cerna Montalvo 20087063

Septiembre 2013


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Contenido1. Introduccin.................................................................................................................................... 3

2. Revisin Literaria ........................................................................................................................... 3

3. Metodologa y Presentacin de datos ........................................................................................ 5

4. Clculos y tratamientos de datos ................................................................................................ 7

5. Clculos y Tratamiento de Datos .............................................................................................. 13

6. Resultados y discusin ............................................................................................................... 14

7. Conclusiones ................................................................................................................................ 15

8. Recomendaciones ....................................................................................................................... 15

9. Cuestionario ................................................................................................................................. 16

10. Fuentes de informacin .......................................................................................................... 18


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1. Introduccin

Hoy en da son muchos los procesos industriales que se utilizan para elaborarproductos de primera necesidad como son los derivados lcteos. Es por eso que,

debido a la necesidad de conocer el proceso que hace posible la produccin deestos productos es que en el laboratorio de procesos industriales se llev a caboel proceso de extraccin slido-lquido y el proceso de evaporacin al vaco.

Ambos procesos son muy utilizados en la industria. Y a travs de este laboratoriose pudo entender y tener un mayor conocimiento de ellos.

Se proceder a presentar una breve informacin sobre cada proceso as comopresentar la parte experimental. Finalmente, se llegar a concluir explicando laimportancia de cada proceso.

Al desarrollar este laboratorio se busc los siguientes objetivos:

Conocer el funcionamiento del equipo de extraccin slido-lquido yevaporacin al vaco.

Realizar el balance de masa y energa en cada operacin unitaria.

Concentrar una solucin realizando una evaporacin a bajas presiones.

Realizar el balance de masa y energa en cada operacin unitaria y estimarel tiempo de evaporacin.

2. Revisin Literaria

Segn Alan Foust S. (1993), mencionado por Guillermo Estefani(2013), elproceso de lixiviacin, tambin conocida como extraccin solido lquido, es unproceso fsico que consiste en la transferencia de materia, esta ocurre cuando unsolvente lquido atraviesa un solido produciendo la elusin de algncomponente soluble (soluto) en dicho slido. Este proceso presenta un ampliouso en diferentes industrias, desde la metalurgia hasta la extraccin de aceites desemillas, adems se debe de considerar factores como el tipo de solvente que

se debe de solubilizar al soluto considerando el mayor coeficiente de

transferencia de masa posible. Otro factor es la temperatura del proceso, ya quea mayor temperatura aumenta la solubilidad del soluto, haciendo que laextraccin sea ms rpida y por ltimo se debe considerar el tamao de laspartculas del slido, evaluando su porosidad y percolacin.


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Para conseguir una extraccin ms rpida y completa, se debe de ofrecersuperficies de intercambio grandes y recorridos de difusin cortos. Una manerade lograrlo, es triturando el slido a extraer.

Figura 1. Proceso extraccin Solido - Lquido

Por otro lado, de acuerdo a la Sociedad Americana de Vacio (1958), el trminovaco se refiere a cierto espacio lleno con gases a una presin total menor quela presin atmosfrica, en ese sentido el grado de vaco aumenta directamentecon la disminucin de la presin del gas residual. La evaporacin al vaco tienecomo objetivo reducir la temperatura de ebullicin del lquido a evaporar, lo quereduce la cantidad de calor a aportar y/o eliminar en el proceso de ebullicin y decondensacin, para el presente laboratorio es indispensable mantener latemperatura a bajas temperaturas ya que el t verde es sensible al calor y sepuede modificar molecularmente, perdiendo sus propiedades (Talavera/Faras,2013).


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3. Metodologa y Presentacin de datos

Materiales e Insumos:

Te verde

Equipo Soxhlet

Evaporador al vaco

Balanza Analtica

Densmetro

Termmetro

Cronmetro

Refractmetro

Espectrofotmetro

Probeta de 50 ml, 500 ml

Vaso de precipitado de 50 ml

Tubos de ensayo

Recipientes de plstico

Procedimiento del Proceso Slido Lquido: T Verde

Pesar el t verde.

Colocar la muestra en la bolsa de tocuyo y colocarlo en el taque de extraccinacondicionado con agua previamente.

Controlar las condiciones de operacin durante la extraccin, anotando lasvariables importantes trabajadas.

Tomar muestras de t verde por intervalos de tiempo.

Al terminar el proceso, retirar todo el t verde, pesar y medir el volumen,densidad y Brix finales de la muestra.

Procedimiento del Proceso de Evaporacin al Vaco: Manzanilla

Cuantificar la muestra inicial de manzanilla a concentrar.

Colocar agua con manzanilla en el evaporador al vaco

Operar el equipo durante un tiempo determinado y anotar cada una de lasvariables.

Concentrar hasta el nivel del visor, midiendo la concentracin final de lasolucin.

Medir el caudal de alimentacin de agua de enfriamiento.


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Figura 2. Esquema del Proceso Slido Lquido

Figura 3. Diagrama de Proceso


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4. Clculos y tratamientos de datos

Extractor Slido/Lquido

A continuacin se presentan en Tabla 1 los datos obtenidos al inicio y finaldel proceso de extraccin slidolquido del T verde.

Tabla 1. Datos iniciales y finales

Datos recolectados alinicio de la prctica

Datos recolectados alfinal de la prctica

Hora (hh:mm) 8:27 am 10:49 amTemperatura (C) 20.6 22.4

Humedad relativa (HR) 69% 69%Masa (kg) 0.55 1.55

Volumen del solvente oextracto en el Extractor (L)

9 7

Volumen del solvente oextracto en el Evaporador

(L)

9.3 10

Densidad del solvente oextracto en el extractor

(kg/L)

1 0.99

Densidad del solvente oextracto en el evaporador

(kg/L)

1 0.95

Masa del solvente o extractoen el extractor (kg)

9 6.93

Masa del solvente o extractoen el evaporador (kg)

9.3 9.5


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Tabla 1.2 Datos por Unidad

EXTRACTORClculo de densidad

N T(C)

Hora(hh:mm)

V(L) t(min) V(L/m) m(g) V(mL) (g/mL) Flujomsico(kg/min)

1 51.2 9:002 71.1 9:213 55 9:414 57 9:48 0.021 0.14 0.15 19.77 21 0.94 0.145 57 10:09 0.03 0.68 0.04 33.44 30 1.11 0.046 72.5 10:43 0.032 0.04 0.8 40.97 36 1.14 0.91

PROMEDIO 0.363

EVAPORADOR

NT(C)

Hora(hh:mm)

1 49 9:002 90 9:223 97 9:424 90 10:145 90 10:346 90 10:45

CONDENSADORClculo dedensidad

NT(C)

Hora(hh:mm)

V(L) t(min) V(L/m) (g/mL)

Flujomsico(kg/min)

1 19.7 8:52 0.89 0.52 1.89 1 1.692 49 9:23 0.92 0.56 1.64 1 1.643 28 9:42 0.91 0.54 1.69 1 1.694 26 10:17 0.96 0.05 3.92 1 3.92

5 25.5 10:35 0.17 0.03 5.67 1 5.676 24.2 10:45 0.18 0.04 4.5 1 4.5PROMEDIO 3.185


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Tabla 1.3 Datos en el Espectrofotmetro

Longitud deonda (nm)

Absorbancia(A)

1 400 >>4

2 420 >>2.9353 440 1.3674 460 1.0085 480 0.8916 500 0.7777 520 0.6658 540 0.5619 560 0.461

10 580 0.75211 581 0.99212 582 0.980

13 583 0.96314 584 0.94515 585 0.92716 600 0.75217 620 0.59818 640 0.48919 660 0.14320 680 0.35221 700 0.382


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Grfica 1: Absorbancia (A) vs Longitud de onda (nm)

Tabla 1.4 para Regresin Lineal

Muestra Grados Brix Absorbancia (A)1 1 0.2502 0.8 0.1353 1.2 0.2414 1.3 0.251

T verde

M0 (despus del extracto)=0.994g

T = 90C

T (secado) = 22.3 min

Mf(despus del secado) = 0.179 g

v = 0.08 %/min

4

2.935

1.367

1.0080.891

0.7770.665

0.5610.461

0.752

0.992

0.98

0.963

0.945

0.927

0.7520.598

0.489

0.1430.3520.382

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

4.5

400 420 440 460 480 500 520 540 560 580 581 582 583 584 585 600 620 640 660 680 700

Abosrbancia(nm)

Longitud de onda (nm)

Absorbancia T Verde


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Evaporador al vaco

Tabla 2.1 Datos iniciales y finales

Datos recolectados alinicio de la prctica

Datos recolectados alfinal de la prctica

Hora(hh:mm) 8:27 am 10:49 amTemperatura (C) 20.6 22.4

Humedad Relativa (HR) 69% 69%Volumen del Extracto o

Concentrado (L)20 5

Densidad del Extracto oConcentrado (kg/L)

1

Masa del Extracto oConcentrado (kg)

20

Tabla 2.2 Datos por unidad

EVAPORADORN T(C) Hora(hh:mm)1 20 9:162 54 9:56

CONDENSADOR

N T(C) Hora(hh:mm) V(L) t(min) V(L/min) (kg/L) Flujomsico(kg/min)

1 19.5 9:07 0.82 0.11 7.45 1 7.452 27.5 9:51 0.78 0.11 7.09 1 7.09

BOMBAN T(C) Hora(hh:mm) V(L) t(min) V(L/min) (kg/L) Flujo

msico(kg/min)

1 25.4 9:10 0.67 0.083 8.37 1 8.372 25.4 9:58 0.65 0.11 5.91 1 5.91


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Tabla 2.3 Datos en el Espectrofotmetro

Muestra Longitud deonda (nm)

Absorbancia(A)

1 400 2.4772 420 1.79763 440 1.4644 460 0.9445 480 0.6766 500 0.6327 520 0.5718 540 0.4939 560 0.413

10 580 0.33511 585 0.80512 590 0.744

13 595 0.68714 600 0.64415 620 0.50516 640 0.40717 660 0.07018 680 0.28519 700 0.322

Manzanilla

Grfica 2: Absorbancia (A) vs Longitud de onda (nm)

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

4.5

400 450 500 550 600 650 700


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5. Clculos y Tratamiento de Datos

kg

Balance de Masa en el Extractor:

Balance de Masa Total:


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Balance de Energa en el Condensador:

( )

Como el calor latente real obtenido es menor que el calor latente terico

concluimos que el vapor es lquido-vapor

6. Resultados y discusin

Como podemos observar en el Grfico 1, con tan solo un incremento de 40nmen la Longitud de onda se redujo el nivel de Absorbancia en un 65,8%, por lo quepodemos afirmar que el nivel de Absorbancia en el T Verde es inversamenteproporcional a la Longitud de Onda que inicialmente decrece rpidamente, peroluego decrece lentamente.

En el Grfico 1 se pueden observar dos puntos mnimos los cuales pueden serproducto de malas mediciones, ya que luego de estas mediciones el nivel de

Absorbancia del T Verde se incrementa levemente para luego de nuevodecrecer.


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7. Conclusiones Se pudo comprobar la teora con la prctica a la hora de usar el equipo de

extraccin slido-lquido.

Se pudo comprobar la teora con la prctica a la hora de usar el equipo deevaporacin al vaco.

En algunas mediciones no se obtuvo los resultados esperados y esto debido afactores externos como el abrir ms la llave y cambiar el flujo de agua.

Podemos concluir que el balance de mase es de gran ayuda a la hora dedeterminar ciertos valores pedidos en el cuestionario.

Se debe tener en cuenta que el lquido a evaporar se comporta distinto a otroses por eso que previamente se debe conocer sus propiedades para as elegirel evaporador ms conveniente.

Los dos procesos estudiados en este laboratorio son de gran ayuda en laindustria peruana.

Se debe decir que la extraccin slido y lquido y evaporacin en vaco en sison procesos muy importantes pero los cuales dependen de otros paraobtener un producto final en las grandes industrias.

8. RecomendacionesSe debe de controlar constantemente la temperatura de la cmara de vaco

porque el t verde no puede hervir a altas temperaturas, ya que perdera suspropiedades medicinales. En caso de aproximarse a los lmites, se debeaumentar el flujo del condensador para evitar el sobrecalentamiento del tverde.

El intervalo entre la toma de datos de flujos y temperaturas no debe ser muyprolongada, ya que es importante tomar datos por instantes especficos debidoa que la temperatura ira subiendo constantemente.

El promedio del flujo msico del agua refrigerante del condensador se vioalterado debido a que abrieron la llave que aumentaba el flujo de aguarefrigerante por lo que se alteraron las muestras.

Se recomienda que se mantenga el flujo de agua refrigerante constante paraque el promedio sea representativo y no se alteren los valores.


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9. Cuestionarioa) Mediante el balance de materia calcule la cantidad de solvente utilizado y

compare este valor con el utilizado realmente. Son iguales? Explicar.

b) Determine la cantidad de agua de enfriamiento en el proceso

c) Determine el calor intercambiado en el condensador

( )

d) Determine el calor latente (experimental) de condensacin del solvente

Balance de Energa en el Condensador:

( )

e) Determine el calor absorbido en el extractor y en el evaporador.

Determine la masa de vapor de agua saturada para proporcionar el calorrequerido en el proceso (extracto y evaporador). El vapor de agua esgenerado en una caldera de 20 bar.


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f) Mediante balance de materia calcule la cantidad de solvente evaporado.

Balance de Masa Total:

g) Mencione 10 aplicaciones industriales de evaporacin.

1) Industria lechera: leche entera y descremada, leche condensada.2) Industria de jugos de fruta: Jugo de manzana, de naranja, etc.3) Industria frigorfica: extracto de carne y huesos.4) Extracto: de caf o t, de malta, de levaduras.5) Industria avcola: concentracin de clara de huevo.6) Hidrolizado: Condimentos de sopa.7) Carbohidratos: azcar y almidn.8) Desalinizacin del agua de mar9) Concentracin de soluciones industriales de soda caustica, cido

sulfrico, etc.10) Obtencin de compuestos ligeros derivados del petrleo.


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10. Fuentes de informacin

INSTITUTO UNIVERSITARIO DE TECNOLOGIA ALFONSOGAMERO.2011. Disponible en

http://laboratoriodeprocesosquimicos.files.wordpress.com. Consultada el15 de septiembre del 2013.

GUILLERMO ESTEFANI.2013. Disponible en http://www.artinaid.com.Consultada el 15 de septiembre del 2013.

GUNT HAMBURG.2013. Disponible en http://www.gunt.de. Consultada el15 de septiembre del 2013.

LAURA TALAVERA/MARIO FARAS.2013.Disponible enhttp://bibliotecadigital.ilce.edu.mx. Consultada el 15 de septiembre del2013.
http://laboratoriodeprocesosquimicos.files.wordpress.com/http://www.artinaid.com/http://www.gunt.de/http://bibliotecadigital.ilce.edu.mx/http://bibliotecadigital.ilce.edu.mx/http://www.gunt.de/http://www.artinaid.com/http://laboratoriodeprocesosquimicos.files.wordpress.com/

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