Extracción sólido-líquido

EXTRACCION SÓLIDO - LÍQUIDO
Definición:
Operación mediante la cual se extrae un
componente soluble de un sólido
mediante un solvente.
Otras denominaciones:
a) Lixiviación.
b) “Leaching”.
c) Lavado (caso particular).

EXTRACCION SÓLIDO - LÍQUIDO
Generalmente, se divide en 3 partes:
1) Cambio de fase del soluto (si es sólido. Si es líquido, no hay cambio de fase), al
disolverse en el disolvente.
2) Difusión del soluto, a través del solvente, por los poros del sólido y hacia la
periferia de la partícula sólida.
3) Transferencia del soluto, desde la solución en contacto con las partículas, hacia el
seno de la solución.
• Si bien cualquiera de las 3 partes incide sobre la velocidad de extracción, la N°1
tiene lugar rápidamente por lo que sus efectos son despreciables.
• Si el sólido presenta estructura celular (por ej: semillas oleaginosas, granos de
café, remolacha, etc.), las paredes celulares suministran una resistencia adicional
a la transferencia de masa. Por lo tanto, la velocidad de extracción es
relativamente baja.

Velocidad de Extracción:
Factores Influyentes
• Factor Controlante 1: Difusión del soluto a
través de poros del sólido residual.
• ¿Cómo se soluciona?: Reducción de
tamaño del material a tratar (materia
prima).
• Ventaja: Distancia hacia la superficie que
recorre el soluto es pequeña.

• Factor Controlante 2: Difusión del soluto,
desde la superficie de la partícula, hasta
el seno de la solución.
• ¿Cómo se soluciona?: Alto grado de
agitación del fluido.
• Ventaja: Aumento de la velocidad de
transferencia de masa.

Son 4 los factores influyentes:
1) Tamaño de Partícula.
2) Solvente de Extracción.
3) Temperatura.
4) Agitación del fluido.

Velocidad de Extracción
• Hecho: Forma de los poros del sólido
remanente es imposible de definir.
• Consecuencia: Es muy complicado
obtener la velocidad de transferencia de
masa en su interior.
• ¿Qué se hace?:
• Se obtiene una aproximación de la
velocidad de transferencia de masa.

• ¿Cuál es esa aproximación?:
• Se determina la velocidad del soluto,
desde la superficie de la partícula hasta el
seno de la solución líquida.
• ¿Cómo se hace?:
• Se admite que una película delgada es
quien opone resistencia a la transferencia
de masa.

• En base al supuesto, tenemos:
donde:
A: Area de transferencia interfacial sólido – líquido.
b: Espesor efectivo de la película líquida que rodea las partículas
sólidas.
c: Conc. del soluto en el seno de la solución en el tiempo t.
cS:Conc. de la solución saturada en contacto con las partículas sólidas.
M: Masa de soluto transferido en el tiempo t.
k´
: Coeficiente de difusividad.

• En un proceso batch, se asume que V (volumen
total de la solución) permanece constante, con
lo cual:
• El tiempo t, en el cual la concentración de la
solución general cambia desde c0 hasta c, puede
determinarse mediante:

• Resolviendo:
• Importante: Se admite que tanto b como A
permanecen constantes.
• Si c0 = 0 (es decir: se usa solvente fresco
inicialmente), tenemos:

• Ordenando:
• Esta ecuación muestra que la solución
general se aproxima a la condición de
saturación, de manera exponencial.

Extracción en Etapa Única
(Extracción Monoetapa)
Equipo Batch Consideraciones
1. Son necesarias las Líneas de
Operación y de Equilibrio.
2. Se supone que, el sólido ya libre
de soluto, es insoluble en el
solvente.
3. Se dispone de suficiente
disolvente y suficiente tiempo para
lograr la disolución del soluto.
4. No hay adsorción del soluto en el
sólido durante la extracción.
5. El soluto no es soluble en el sólido
inerte.

• Ecuaciones:
 Se tienen 3 componentes: Soluto (A) ; Sólido Inerte
(Agotado ; Lixiviado) (B) ; Solvente (C).
 Se tienen 2 fases: Corriente de derrame y Flujo inferior
(corriente de la suspensión).
 Concentración de Sólido (B):

 Concentración Soluto (A) en el Líquido:

Ecuaciones de Balance de Materia
1) Balance General de la Solución:
2) Balance para el Componente (Soluto):
3) Balance para el Sólido Inerte:

Diagrama de Equilibrio
(Triángulo Rectángulo)
S: Solvente de Extracción.
A: Soluto.
B: Sólido Inerte.
Línea EF: Retención de Solución Variable.
Línea EF´: Retención de Solución Constante.
Línea EC: Retención de Solvente Constante.

(Flujo de Proceso – Retención Variable)

(Flujo de Proceso – Retención Constante)

Extracción en Etapa Múltiple
(Extractores Continuos: Diferentes Modelos)
Extractor Tipo Canasto Extractor Rotocell

(Extractores Continuos: Diferentes Modelos)

(Diagrama de Flujo de Proceso)

(Ecuación de Línea de Operación)
Balances sobre las n primeras etapas:
1) Balance General:
2) Balance p/ Soluto:
3) Ecuación Línea de Operación:
Atención: En Ec. Línea de Operación, sustituir el término L0x0 por L0y0.

(Ecuaciones – Flujo Inferior Variable)
Condición: L y V son variables.
1) Balance General:
2) Balance p/ Soluto:
3) Balance p/ Sólido Inerte:

(Ecuaciones por Etapa – Flujo Inferior Variable)
 Condición: Las ecuaciones se aplican para cada etapa.
1) Balances Generales para Etapas 1 y n.
2) Reordenado la Ec. p/ Etapa 1:
3) Reordenando p/ todas las Etapas:
Δ se denomina “flujo de diferencia” (kg. / h). y es un valor constante.

(Ecuaciones por Etapa – Flujo Inferior Variable)
Coordenadas gráficas de Δ (“flujo de diferencia”):

(Número de Etapas Ideales – Flujo Inferior Variable)

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