Balance de materia en extracción

BALANCE DE MATERIA EN EXTRACCIÓN SÓLIDO-LIQUIDO OBJETIVO Realizar un balance de materia en una extracción sólido-líquido empleando caña de azúcar como sólido y agua caliente como solvente.

INTRODUCCIÓN 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 los sólidos, que recibe el nombre de soluto. La extracción sólido-líquido recibe también el nombre de lixiviación, nombre más empleado al disolver y extraer sustancias inorgánicas. Otro nombre empleado es de percolación; en este caso, la extracción se hace con disolvente caliente o a su punto de ebullición. La extracción sólido-líquido puede ser una operación a régimen continuo (paralelo) o a contracorriente, según sea necesario. Muchas sustancias biológicas, así como compuestos inorgánicos y orgánicos, 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 sólido se pone en contacto con una fase f ase líquida. 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 componentes originales del sólido. Cuando la lixiviación tiene por objeto eliminar con agua un componente indeseable de un sólido, el proceso recibe el nombre de lavado. Los equipos utilizados reciben el nombre de extractores, lixiviadores o percoladores. El equipo más sencillo consistiría en un tanque agitado y luego un sedimentador.

MATERIALES         

Caña de Azúcar Vasos de Precipitado Mortero de mano y pistilo Agua Balanza Analítica Refractómetro Horno Caja de Petri Termómetro

DIAGRAMA GENERAL Y BALANCE DE MATERIA EN EXTRACCIÓN SÓLIDO-LÍQUIDO

A- SÓLIDOS S- SOLVENTE M- MEZCLA E- EXTRACTO R- REFINADOS O LODOS

BALANCE:

A+S=M=E+R

PROCEDIMIENTO

1. Determinar el porciento de H2O en caña de azúcar 2. Pesar 50 grs. de caña fresca 3. Cortar lo más fino posible posible (2 mm o menos) la caña de azúcar. 4. Agregar 100 grs. de H2O (40 o 50 °C) 5. Agitar para extraer azúcar 6. Determinar Determ inar los °Brix (porciento de azúcar en caña fresca) (84/50)ejemplo 7. Separar extracto y refinado (filtrado) 8. Determinar el %de extracción.

CALCULOS

DETERMINACIÓN DEL CONTENIDO DE AGUA EN LA CAÑA: 

 

PESO DE LA MUESTRA A SECAR:

PESO DE LA CAJA: PESO DE CAJA Y MUESTRA SECA:

10.3936 grs. 48.6484 52.2870____ 3.6386 grs. de agua perdida



PORCIENTO DE AGUA CONTENIDA EN CAÑA FRESCA:

10.3936



3.6386



100% X_____ 

X = 35.008 % 

AGUA TOTAL CONTENIDA EN MUESTRA DE 50 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

50 + 100 = 150 grs. 

Haciendo un Balance de Solvente:

17.54 + 100 = 105.57 + R.Xs R.Xs = 117.54 – 117.54 – 105.57 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

Se pesaron 50 grs. de caña fresca y cortaron lo más fino posible, aproximadamente 2 mm o menos de grosor.

Se determinó el porciento de agua en la caña de azúcar (secar hasta peso constant cons tante e a 70°C).

Se adicionaron 100 grs de agua a 40 o 50 °C a los anteriores 50 gr de caña fresca.

Agitar y aplicar presión para extraer el azúcar.

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

Determinar los °Brix (porciento (porc iento de azúcar en caña fresca)

CUESTIONARIO

1. ¿Qué es la rapidez de lixiviación? 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 ser el factor que controla la totalidad del proceso, llamándose así rapidez de lixiviación.

2. ¿Qué es la lixiviación in situ? 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 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 minerales de sulfuro.

3. ¿Qué es la percolación? La percolación es la extracción que se hace con disolvente caliente o a su punto de ebullición.

CONCLUSIONES Y OBSERVACIONES

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

La lixiviación o percolación, permite separar sólidos de manera eficiente en una muestra determinada, mediante el uso del disolvente más correcto según sea el caso. La separación de los solutos contenidos en la muestra de caña se separaron en un buen porcentaje.

BIBLIOGRAFÍA

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PROBLEMAS DE BALANCE DE MATERIA Y ENERGÍA

Antonio Valiente Barderas Rudi Primo Tlacatzin Stivalet 

PROCESOS DE TRANSPORTE Y OPERACIONES UNITARIAS

C.J. Geankoplis 4º Edición