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Cristalización

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by

ARELY ZARATE

on 22 November 2013

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Transcript of Cristalización

BALANCES DE MATERIA Y ENERGIA
CINETICA DE LA CRISTALIZACIÓN
ESTRATEGIAS PARA EL DISEÑO DE UN INTERCAMBIADOR
Establecimiento de las relaciones de equilibrio.
Forma de operar el cristalizador (método para generar la sobresaturación).
Estilo del cristalizador que se va a emplear.
Una vez obtenido el diseño conceptual del cinética del cristalizador , el problema de diseño restante consiste en determinar el diseño funcional que permita satisfacer los requerimientos de tamaño de cristal mediante el estudio cinético del sistema.
TIPOS DE CRISTALIZADORES
TIPOS DE CRISTALES
Un cristal es un sólido compuesto por átomos, iones o moléculas dispuestos en un arreglo tridimensional ordenado o periódico, o retícula espacial.
La distancia entre los átomos y los ángulos entre las caras de los cristales es característica de cada material.
CONCEPTO
La operación de cristalización consiste en separar un soluto de una solución mediante la formación de cristales de éste en el seno de la solución.
Una vez formados los cristales se separan de la solución obteniéndose el soluto cristalización con un alto grado de pureza.
Cristalización
DESVENTAJAS
En general, ni se puede purificar más de un componente ni recuperar todo el soluto en
una única etapa. Es necesario equipo adicional para retirar el soluto restante de las aguas madres
La operación implica el manejo de sólidos, con los inconvenientes tecnológicos que esto conlleva. En la práctica supone una secuencia de procesado de sólidos, que incluye equipos de cristalización junto con otros de separación sólido-líquido y de secado.
VENTAJAS
Se puede obtener en una sola etapa un producto de una pureza de hasta 99%.
Se puede controlar la cristalización de tal manera que se produzcan cristales uniformes
que faciliten su manejo, empaque y almacenamiento.
La cristalización mejora la apariencia del producto para comercialización.
Es una operación que puede llevarse a cabo a temperaturas moderadas.
Durante el proceso de cristalización los cristales deben formarse primero y luego crecer. El fenómeno de formación de pequeños cristales se le llama nucleación y a la formación capa por capa del cristal se le llama crecimiento.
La sobresaturación es la fuerza impulsora tanto de la nucleación como del crecimiento de los cristales.
Sistemas
cristalográfios
1. Cúbico
2. Tetragonal
3. Ortorrombico
4. Hexagonal
5. Monoclínico
6. Triclínico
7. Trigonal
Desde el punto de vista Industrial el “hábitat del cristal” se refiere a los tamaños relativos
de la cara del cristal.
a) Los cristales largos se rompen muy fácilmente durante la centrifugación y secado
b) Los cristales en forma de disco son difíciles de lavar durante su centrifugación y difíciles de secar
c) Los cristales esféricos son más fáciles de manejar
EJEMPLOS
Los cristalizadores se clasifican en cuanto a su operación en continuos y por lotes.

CRISTALES , SU APLICACIÓN, TIPOS Y CLASIFICACIÓN.
CONTINUO
Propósito: Crecimiento y formación de nuevos núcleos.
Grado de sobresaturación: Límite inferior de la región Intermedia.

POR LOTES
Propósito: lograr un tamaño de cristal lo más uniforme posible.
Grado de sobresaturación: Región metaestable, crecimiento de cristales ya existentes y no formación de nuevos núcleos.

FUNDAMENTOS
Tipo de cristales que forma el producto
Pureza de los cristales que forma el producto
Información necesaria para evaluar el uso de la cristalización como alternativa para la purificación de un producto
Equilibrio: Solubilidad y sobresaturación de soluciones del soluto en agua u otro solvente
Modos de operación posibles para generar la sobresaturación de la solución de soluto
Cinética: Velocidad con que se originan (nucleación) y crecen los cristales en la solución
Distribución de tamaños en poblaciones de los cristales
EQUILIBRIO: SOLUBILIDAD Y SEPARACIÓN
Las relaciones de equilibrio para los sistemas de cristalización se presentan en forma de curvas de solubilidad.

Las curvas de solubilidad representan la
solubilidad de soluciones saturadas a diferentes temperaturas.

La saturación es el resultado del equilibrio entre la fase sólida y la fase líquida, y consecuencia de la igualación de sus potenciales químicos
SOBRESATURACIÓN Y CRISTALIZACIÓN
SELECCIÓN DEL MODO DE OPERACIÓN
Los principales modos para generar la
sobresaturación son:
El modo de operación en una cristalización es la técnica empleada para generar la sobresaturación de la solución
A. Sobresaturación por enfriamiento
B. Sobresaturación por enfriamiento evaporativo
C. Sobresaturación por evaporación térmica
D. Sobresaturación por evaporación térmica al vacío
A. Sobresaturación por enfriamiento
Se utiliza cuando la solubilidad del soluto varía sensiblemente con la temperatura, el enfriamiento de la solución a tratar permite la formación de cristales con alto rendimiento y bajo consumo energético.

B. Sobresaturación por enfriamiento evaporativo
También se utiliza cuando la solubilidad del soluto es muy sensible a la temperatura.

C. Sobresaturación por evaporación térmica
Se emplea sólo cuando la solubilidad del soluto es insensible a la temperatura.

D. Sobresaturación por evaporación térmica al vacío
Se emplea para la cristalización de solutos cuya solubilidad tiene una dependencia intermedia respecto a la temperatura.

NUCLEACIÓN
La velocidad de nucleación afecta el tamaño que los cristales pueden alcanzar:
En un cristalizador intermitente, conforme mayor sea la velocidad de nucleación menor es el tamaño de los cristales obtenidos.

En el caso de una cristalización continua el aumento de la velocidad de nucleación se
traduce en un mayor tiempo de residencia de los cristales.
CRECIMIENTO
El crecimiento de los cristales es un fenómeno cuya fuerza impulsora también es la sobresaturación. El crecimiento de un cristal es un proceso de adición capa por capa.
El crecimiento sólo puede ocurrir en la superficie del cristal y las resistencias involucradas en el crecimiento son la difusión del soluto hasta la superficie del cristal y la resistencia a la integración del soluto a la superficie del cristal
OPERACIONES UNITARIAS 2
ARELY ANAI ZARATE GONZALEZ
ANTONIO VEGA AGUILAR
JONHAN OLVERA PETRONILO
LUZ URBAN


PROF: BEATRIZ CONTRERAS NAVARRO
IQ171
INDUSTRIA

EQUIPOS
Cristalizador Howard
Cristalizador tipo Swenson Walker
Cristalizador Tanque agitado con serpentines
CRISTALIZADOR POR REFRIGERACION TIPO DTF
(DRAFT TUBE BAFLE)
CRISTALIZADOR EVAPORADOR DE CIRCULACION
FORZADA
CRISTALIZADOR EVAPORADOR DE TUBO ASPIRADOR
CON DESVIADOR
CRISTALIZADOR ENFRIADOR POR CONTACTO
DIRECTO

CRISTALIZADOR OSLO
Materiales de construcción de un cristalizador
1. ACERO INOXIDABLE
2. COBRE
3. NIQUEL
4. ALUMINIO
Descripción del proceso
La Formación de cristales sólidos dentro del seno de una solución líquida, es la de mayor importancia comercial dentro del proceso de Cristalización.
La solución se concentra y se enfría hasta que la concentración del soluto es superior a su solubilidad a dicha temperatura y el soluto forma cristales casi puros.

Ejemplo
Aplicación de un cristalizador
Se utilizan para producir un producto puro de acuerdo con su composición y este se encuentra en forma de cristales, como por ejemplo: azúcar, sal común, etc.
 Los productos sólidos son más fáciles decomercializar por lo que se hace necesario contarcon un buen equipo de cristalización.
 Los cristalizadores proporcionan un productode alta concentración en formar sólidos
 Se pueden usar para separar un solvente de una disolución y aprovechar tanto el disolventecomo el soluto.

Industrias alimenticia
Cristalizador real industrial
GRACIAS POR SU ATENCION.!!
Bibliografia
Operaciones unitarias en ingeniería química, 4a edición, Warren L. McCabe, ed McGraw-Hill
Procesos de transporte y operaciones unitarias, 3ª ed. C.J. Geankopli, editorial CECSA.
Planta Piloto de Fermentaciones
Departamento de Biotecnología
Cristalización .Sergio Huerta Ochoa
UAM-Iztapalapa.
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