Ingeniería Industrial
Páginas: 11 (2647 palabras)
Publicado: 4 de marzo de 2013
Tita, Cornejo, Ambrogi: Diseño y Construcción de Una Planta…
Diseño y construcción de una planta piloto multipropósito de CO2 supercrítico
Gerardo Tita*, M. Cornejo* y A. Ambrogi † gerardotita@hotmail.com
Resumen El uso de CO2 (dióxido de carbono) supercrítico varía desde la producción de extractos naturales, sin el uso de los solventes orgánicos tradicionales, hasta el desarrollo denuevos materiales. Esta amplia variedad de utilidades lo convierte en un proceso ideal principalmente para las industrias farmacéutica, cosmética y alimenticia. En este trabajo se presenta una planta de CO2 supercrítico a escala piloto y su puesta en marcha. Esta planta opera a una presión máxima de trabajo de 50 MPa, una temperatura de 80º C y un caudal regulable de hasta 20 kg/hr de CO2 funcionandocon un circuito cerrado lo que permite reciclar el solvente. Tiene un extractor de 4 litros de capacidad lo que la convierte, en una planta piloto con una versatilidad interesante. Se presentan, además, las primeras curvas de extracción obtenidas en las que el rendimiento máximo posible es comparable a otras plantas de menor escala. 1. Introducción Desde la década de los 80 que se trabaja aescala industrial con el dióxido de carbono supercrítico como solvente [1] en procesos como la descafeinización del café, la extracción de lúpulo y la extracción de especias [2]. Sin embargo en los últimos diez años hubo una fuerte aparición de nuevas aplicaciones para esta tecnología, que se realizan a escala piloto en todo el mundo. Prueba de eso son las numerosas publicaciones que nombranaplicaciones farmacéuticas para la formulación de nuevas drogas, aplicaciones ambientales para la
* Gerardo Tita: Estudiante de Ingeniería Industrial, Facultad de Ingeniería e Informática UCASAL y miembro del I.ES.I.ING. María Cornejo: Analista químico y bromatóloga. Docente en la Facultad de Ingeniería e Informática UCASAL y miembro delI.ES.I.ING. † Alejandor Ambroggi: C.I.T.TEC., Universidad Nacional de Río Cuarto y UCASAL. 46
Cuadernos de la Facultad n. 5, 2010
recuperación de metales y la determinación de algunos contaminantes en el suelo [3].
Una de las aplicaciones industriales mas difundidas es la de extracción de aromas y colorantes naturales de matrices vegetales, principalmente por el alto valor del productoterminado y las exigencias de los mercados internacionales en cuanto a la presencia de restos de solventes orgánicos. En este trabajo se presentan el diseño y la construcción de una planta piloto orientada inicialmente para la extracción de oleorresina de pimentón. Asimismo se presentas las primeras curvas de extracción obtenidas con dos presiones de trabajo diferentes. 2. Fluidos Supercríticos Unasustancia pura está en estado supercrítico cuando la misma se encuentra a valores de presión y temperatura mayores que ciertos valores característicos llamados críticos (Pc y Tc respectivamente). La Figura 1 representa un diagrama de presión-temperatura típico para una sustancia pura. Allí Tc y Pc representan la máxima temperatura y presión a la cual una sustancia pura puede existir en equilibriolíquidovapor.
Figura 1: Diagrama Presión – Temperatura para una sustancia pura. Tc: temperatura crítica. Pc: Presión crítica
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Tita, Cornejo, Ambrogi: Diseño y Construcción de Una Planta…
En este diagrama de equilibrio de fases se puede observar que no hay línea alguna que delimite la zona del estado supercrítico. Si se calienta una mezcla líquido-vapor a volumen constante,la densidad del líquido disminuye y la del gas aumenta hasta que en el punto crítico ellas se vuelven iguales y el menisco -o interfase que las separadesaparece. Cuando la mezcla se aproxima al punto crítico comienzan a producirse fluctuaciones en la densidad de ambas fases en regiones de dimensiones microscópicas dando lugar a un fenómeno de dispersión lumínica típico conocido con el nombre de...
Diseño y construcción de una planta piloto multipropósito de CO2 supercrítico
Gerardo Tita*, M. Cornejo* y A. Ambrogi † gerardotita@hotmail.com
Resumen El uso de CO2 (dióxido de carbono) supercrítico varía desde la producción de extractos naturales, sin el uso de los solventes orgánicos tradicionales, hasta el desarrollo denuevos materiales. Esta amplia variedad de utilidades lo convierte en un proceso ideal principalmente para las industrias farmacéutica, cosmética y alimenticia. En este trabajo se presenta una planta de CO2 supercrítico a escala piloto y su puesta en marcha. Esta planta opera a una presión máxima de trabajo de 50 MPa, una temperatura de 80º C y un caudal regulable de hasta 20 kg/hr de CO2 funcionandocon un circuito cerrado lo que permite reciclar el solvente. Tiene un extractor de 4 litros de capacidad lo que la convierte, en una planta piloto con una versatilidad interesante. Se presentan, además, las primeras curvas de extracción obtenidas en las que el rendimiento máximo posible es comparable a otras plantas de menor escala. 1. Introducción Desde la década de los 80 que se trabaja aescala industrial con el dióxido de carbono supercrítico como solvente [1] en procesos como la descafeinización del café, la extracción de lúpulo y la extracción de especias [2]. Sin embargo en los últimos diez años hubo una fuerte aparición de nuevas aplicaciones para esta tecnología, que se realizan a escala piloto en todo el mundo. Prueba de eso son las numerosas publicaciones que nombranaplicaciones farmacéuticas para la formulación de nuevas drogas, aplicaciones ambientales para la
* Gerardo Tita: Estudiante de Ingeniería Industrial, Facultad de Ingeniería e Informática UCASAL y miembro del I.ES.I.ING. María Cornejo: Analista químico y bromatóloga. Docente en la Facultad de Ingeniería e Informática UCASAL y miembro delI.ES.I.ING. † Alejandor Ambroggi: C.I.T.TEC., Universidad Nacional de Río Cuarto y UCASAL. 46
Cuadernos de la Facultad n. 5, 2010
recuperación de metales y la determinación de algunos contaminantes en el suelo [3].
Una de las aplicaciones industriales mas difundidas es la de extracción de aromas y colorantes naturales de matrices vegetales, principalmente por el alto valor del productoterminado y las exigencias de los mercados internacionales en cuanto a la presencia de restos de solventes orgánicos. En este trabajo se presentan el diseño y la construcción de una planta piloto orientada inicialmente para la extracción de oleorresina de pimentón. Asimismo se presentas las primeras curvas de extracción obtenidas con dos presiones de trabajo diferentes. 2. Fluidos Supercríticos Unasustancia pura está en estado supercrítico cuando la misma se encuentra a valores de presión y temperatura mayores que ciertos valores característicos llamados críticos (Pc y Tc respectivamente). La Figura 1 representa un diagrama de presión-temperatura típico para una sustancia pura. Allí Tc y Pc representan la máxima temperatura y presión a la cual una sustancia pura puede existir en equilibriolíquidovapor.
Figura 1: Diagrama Presión – Temperatura para una sustancia pura. Tc: temperatura crítica. Pc: Presión crítica
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Tita, Cornejo, Ambrogi: Diseño y Construcción de Una Planta…
En este diagrama de equilibrio de fases se puede observar que no hay línea alguna que delimite la zona del estado supercrítico. Si se calienta una mezcla líquido-vapor a volumen constante,la densidad del líquido disminuye y la del gas aumenta hasta que en el punto crítico ellas se vuelven iguales y el menisco -o interfase que las separadesaparece. Cuando la mezcla se aproxima al punto crítico comienzan a producirse fluctuaciones en la densidad de ambas fases en regiones de dimensiones microscópicas dando lugar a un fenómeno de dispersión lumínica típico conocido con el nombre de...
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