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TRANSFERENCIA DE FLUIDOS SUPER CRITICOS

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by

Manolo Arias

on 6 September 2013

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Transcript of TRANSFERENCIA DE FLUIDOS SUPER CRITICOS

EXTRACCIÓN DE FLUIDOS SUPER CRITICOS
¿Que son ?

¿EXTRACCIÓN?
EXTRACCIÓN DE FLUIDOS SUPERCRITICOS.
La extracción supercrítica es una operación unitaria de transferencia de masa que se efectúa por encima del punto supercrítico del solvente, similar a la extracción clásica con la particularidad de utilizar como agente extractor un FSC en lugar de un líquido.

INVESTIGACIONES NACIONALES..!!
Fluidos supercríticos: el eslabón entre líquidos y gases

mar. 09 de 2013

Por: Fabián Parada Alfonso,
Departamento de Química Universidad Nacional de Colombia en Bogotá

Desafiando barreras y con una buena dosis de creatividad e innovación, científicos colombianos se han dado a la tarea de investigar posibles aplicaciones de la extracción, con fluidos supercríticos, de extractos naturales aprovechables por la industria cosmética, farmacéutica y de alimentos.
Manuel Fernando Arias Suarez - 2902274
Santiago Gomez Acero - 2902295
William Leonardo Huertas - 2902301


Es una sustancia que se
encuentra en unas condiciones operativas de presión y temperatura superiores a las de su punto crítico.

Un fluido supercrítico (FSC)
Desplazamiento de uno o varios componentes de una mezcla respecto a la masa global de la misma. La transferencia de materia supone cambios en la composición química del sistema.
De masa...
DE FLUIDOS
SUPERCRITICOS...

ETAPAS DE EXTRACCIÓN DE UN FLUIDOS SUPERCRITICOS.
PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS SUPERCRITICOS



Propiedades
No existe interfaz gas-liquido.
La compresibilidad isotérmica se hace infinitamente positiva.
El coeficiente de expansión térmica es infinito y positivo.
Si la densidad se mantiene contante e igual a la densidad critica, la capacidad calorífica a volumen constante tiende al infinito.
La densidad por encima del punto critico depende básicamente de la presión y la temperatura.
La bajísima tensión superficial permite una alta penetrabilidad a travez de solidos porosos y lechos empaquetados.
Mayores coeficientes de difusión(difusividad) que en liqyuidos por lo que la transferencia de materia es mas favorable .

El proceso de extracción con fluidos supercríticos básicamente consiste de cuatro etapas:

1. Etapa de presurización: se eleva la presión del gas a utilizar como solvente a un valor P1 por encima de su presión crítica Pc; esta operación se realiza por medio de un compresor o bomba.

2. Etapa de ajuste de temperatura: se remueve o adiciona energía térmica, ya sea con un intercambiador de calor, baños térmicos o resistencias eléctricas, para llevar el solvente comprimido a la temperatura de extracción requerida, estado que está por encima de su temperatura crítica.

3. Etapa de extracción: se conduce el FSC al extractor donde se encuentra la muestra o materia prima que contiene el soluto de interés.

4. Etapa de separación: el gas se descomprime a una presión P2 inferior a la presión crítica, liberándose el soluto en un recipiente separador.
VENTAJAS
• Posibilidad de ajustar propiedades mediante la variación de la presión y temperatura
• Poder disolvente elevado (capacidad similar de disolución a la de un liquido)
• Alta capacidad de penetración
• Separación sencilla (cambio de presión y/o temperatura)
• Condiciones de presión y temperatura moderadas
• Ausencia de emisiones y residuos peligrosos
• Densidad elevada
• Difusión elevada
• Viscosidad baja
• No deja residuos en el producto
• Fácil y rápida recuperación del disolvente
• El disolvente se reutiliza
• Fácil eliminación del disolvente tanto del extracto como de la matriz
• Capacidad de solubilizacion modulable
• Mejor difusión del disolvente en la matriz


TIPOS DE EXTRACCIÓN CON FLUIDOS SUPERCRITICOS.
A PRESIÓN CONTROLADA:

El disolvente comprimido a una determinada presión, disuelve el solúto en un recipiente de extracción.
Luego la solución es expandida en la etapa de separación para precipitar el extracto, y finalmente el disolvente es recomprimido para ser reciclado.
A TEMPERATURA CONTROLADA.
El extracto es precipitado, calentando la solución para disminuir la densidad del disolvente.
la densidad se aumenta luego, para reciclar mediante un proceso isobárico.
En este proceso es altamente eficiente energéticamente, debido a que el calor se transfiere directamente entre etapas de calentamiento y enfriamiento.
PRIMERAS APLICACIONES.
Proceso para descafeinar con fluidos supercríticos

El disolvente más utilizado es el Dióxido de Carbono (CO2). En este método el café es humedecido con vapor de agua y luego sometido al fluido bajo presión, para extraer la cafeína de forma muy efectiva. Se llega a alcanzar con este proceso el 99,9 por ciento de su eliminación.
El proceso de extracción con fluidos supercríticos es altamente efectivo para aplicaciones en procesos químicos, farmacéuticos, alimentarios, de eliminación de residuos y en la industria del petróleo. Por ejemplo, en el caso del tratamiento de residuos, los fluidos supercríticos vienen a sustituir a la incineración, que debido a las altas temperaturas que requiere emite gran cantidad de sustancias tóxicas.
APLICACIONES.
ACTUALES
!!! USO DE ACEITES ESENCIALES EXTRAÍDOS POR MEDIO DE FLUIDOS SUPERCRÍTICOS PARA LA ELABORACIÓN DE ALIMENTOS FUNCIONALES... !!!
En esta revisión, se discutió sobre la técnica de obtención de extractos naturales conocida como extracción por medio de fluidos supercríticos, se evaluó el método de extracción, las ventajas y desventajas de este, así como las condiciones ideales de extracción de algunos compuestos naturales que se pueden utilizar como ingredientes funcionales debido a su poder antioxidante; adicionalmente, se revisó el uso que se les está dando a los compuestos extraídos por medio de fluidos supercríticos en la ciencia de alimentos.
Actualidades.
El extractor Sped-ed SFE desarrollado por Applied Separations en colaboración con la USDA le permitirá utilizar la técnica SFE de forma simple y extremadamente eficaz. Es un equipo sin una electrónica complicada, ni manuales difíciles de entender, sin costosos mantenimientos, ni largos aprendizajes. Es muy simple de manejo, con lo que rápidamente usted empezará a procesar muestras.

1º Llenar el recipiente de extracción con su muestra sólida o semi-sólida.

2º Montar el recipiente de la muestra en el horno. Ajustar la temperatura y la presión de trabajo, y cuando el CO2 alcance las condiciones supercríticas, bombearlo hacia la muestra.

3º Recoger el extracto en un tubo de recogida o, directamente, sobre un cartucho de extracción de fase sólida (SFE).
NUEVOS INSTRUMENTOS.
Alta tecnología

Uno de los inconvenientes para propiciar en Colombia más desarrollos en esta área es que la tecnología requiere el uso de altas presiones, que solo se alcanzan con equipos de gran costo y elevados niveles de seguridad. Esto ha limitado sus aplicaciones analíticas, investigativas e industriales.

Por ejemplo, para usar como disolvente CO2(SC) –el más empleado en este tipo de tecnología– es necesario que el proceso se lleve a cabo por encima de 31 ºC y 73 atm de presión, algo inalcanzable con materiales convencionales (las ollas de presión domésticas trabajan a máximo 1,4 atm y pueden estallar a 7 atm).

Un equipo de EFS para investigación puede costar más de 100.000 dólares, mientras que el metro cúbico de una planta de extracción a nivel industrial puede superar el millón de dólares. En la actualidad, una de las líneas de indagación se centra en optimizar la relación costo-beneficio de la instalación y operación de los equipos.

En el país, los primeros trabajos se desarrollaron en los años noventa, en la Universidad Nacional de Colombia, para obtener el aroma de frutas colombianas, y en la Universidad Industrial de Santander, con plantas aromáticas. Para ello, se emprendió el diseño y la construcción de equipos propios de extracción mediante esfuerzos multidisciplinarios.

En la actualidad, han aumentado los estudios de EFS orientados a aprovechar más eficientemente los recursos naturales.

Se destacan la obtención de extractos volátiles (aromas), a partir de productos frutícolas y de plantas aromáticas, o el aprovechamiento de residuos agroindustriales empleando como disolventes CO2(SC) en combinación con otros solventes.

Sin embargo, el aporte de nuestro país es mínimo, pues solo el 0,3% de los cerca de nueve mil artículos publicados sobre EFS han sido producidos en Colombia. El 42% corresponden a estudios desarrollados en Estados Unidos; el 14% en Japón y España; y el 5% en Alemania. En cuanto a publicaciones, Brasil, Rusia, India y China han publicado, respectivamente, 333, 105, 209 y 1.264 artículos. Frente a este panorama, la tarea para Colombia es gigante.
GRACIAS...!!!
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