Operações Unitárias - etraçao

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Operações 
Unitárias: 
Extração 
Profª. Camila Ortiz Martinez
Extração
 Operação Unitária que envolve transferência de massa;
 Consiste em uma operação na qual um soluto ou um composto 
presente em uma fase (líquida ou sólida) é transferido para um 
solvente de extração;
 Força motriz = é dada pela diferença de concentração do soluto 
entre as fases
 Uso: É uma opção de 2ª linha (+ etapas, + cara)
 O motivo pelo qual se escolhe dividir o processo em duas etapas é 
que, muitas vezes, é mais viável, do que apenas a destilar a mistura 
inicial
Aplicações
 Óleo de soja
 Aromatizantes e óleos essenciais (cravo-da-índia, gengibre, lúpulo, salsa, 
baunilha, etc.)
 Café
 Chá
 Açúcar
 Cafeína
 SOLVENTES: água, solventes orgânicos (inflamáveis), dióxido de 
carbono supercrítico (líquido, viscosidade, mto volátil, > 31ºC e 100 bar)
Extração Líquido-Líquido
 Separa 1 ou mais componentes de uma mistura líquida qdo não podem ser
economicamente separados por destilação
 Pouco voláteis (temp. mto alta e pressão mto baixa)
 Componentes a separar têm a mesma volatilidade (coluna mto altas)
 Comp. se decompõe na temp. usada
 Comp. menos volátil que se quer separar está presente em [] mto pq
CONCEITO: composto presente na solução é transferido para uma fase
líquida (orgânica ou inorgânica) = solvente
Soluto + diluentes Extrato + rafinado
Solvente (insolúvel no diluente, mas no soluto...)
Extração descontínua
 Indicada quando existe uma grande diferença de solubilidade do soluto 
nos dois solventes
Extração contínua
 solvente orgânico passa 
continuamente sobre a solução, 
levando o soluto até o balão de 
aquecimento (onde se concentra 
devido a destilação)
 Processo útil para quando a diferença 
de solubilidade do soluto em ambos os 
solventes não é muito grande 
Extração Líquido-Líquido
Classificação da extração:
 E. de substâncias indesejáveis: soluto = impureza (qual.)
 Extração dos componentes de enxofre nos derivados do petróleo
 E. de subs. nobre: soluto
Extração Líquido-Líquido
MECANISMO
 1) Mistura = contato = transferência
 2) Separação do refinado e extrato
 3) Recuperar o solvente do soluto: destilação
Esquema no quadro
Ciclo de extração
 De um estágio: modelo desenhado no quadro anteriormente
 Mistura + extração + decantação. Contínua ou descontínua
 De múltiplos estágios: sucessão de equip. de 1 estágio
 Destinar a solução a uma nova sequência de extrações = > extração, 
refinado mais puro
 Contra corrente
Esquema no quadro
 Equipamento de múltiplos estágios: mtos estágios da figura acima são 
incorporados
Extração líquido-líquido
 Exemplos: Extração de produtos sensíveis ao calor ou pouco voláteis 
 Ácido acético removido de água
 Fase de desidratação do álcool utilizando solvente orgânico 
 Desacidificação de óleo de macaúba para produção de biodiesel
 Extração do hexano residual do vapor gerado na purificação do óleo de 
soja, indústria química e farmacêutica.
 Tipos de extratores: Torres de borbulhamento, torres de pratos 
perfurados, torres agitadas, misturadores sedimentadores.
Tipos de Extratores – líquido-líquido
 Torres de pratos perfurados
Coluna de Pratos Perfurados
Coluna de discos Rotativos
Escolha do solvente
 Seletividade: facilidade (soluto)
 Recuperabilidade do solvente: fácil separação do composto de 
interesse (< volatilidade, evitar perda do solvente, reutilização)
 Densidade: alta
 Tensão interfacial: nem mto elevada nem mto baixa
 Reatividade química nula
 Corrosividade nula
 Pressão de vapor baixa
 Custo
Extração sólido-líquido (lixiviação)
 Conceito: extração de um constituinte solúvel de um sólido
 Método é determinado:
 pela proporção de componentes solúveis
 pela sua distribuição no sólido 
 pela natureza do sólido
 Pelo tamanho das partículas
 Se o soluto estiver distribuído uniforme/ete: entrará na camada 
exterior primeiro, será progressivamente + difícil e a velocidade caíra 
(estrutura porosa)
 Se o soluto estiver em grande quant.: estrutura pode quebrar-se 
(acesso)
Extração sólido-líquido (lixiviação)
 Fases: 
 1) Mudança de fase do soluto: dissolução
 2) Difusão por meio do solvente p/ exterior da partícula
 3) Transferência do soluto em contato com a partícula para o globo 
principal da solução
 As etapas 2 e 3 podem limitar a velocidade
 Alguns casos: soluto em bolsas isoladas impermeáveis ao solvente 
(triturar)
 Se o sólido tiver estrutura celular: veloc. + baixa (paredes = 
resistência)
 Extração de açúcar de beterraba: paredes impedem extração de 
compostos indesejáveis (fatias compridas)
Mecanismo:
1
2
3 
Extração sólido-líquido (lixiviação)
 A escolha do equipamento dependerá dos fatores que determinam a 
velocidade 
 Se difusão pela estrutura é lenta: material de pqno tamanho
 Se difusão da superfície para o globo é lenta: elevado grau de 
agitação do fluido
Fatores que influenciam a velocidade de extração
Dimensão da partícula: 
 < partícula: > área interfacial = > vel. = < distância
 Material mto fino: 
 circulação do líquido pode ser impedida
 Mais difícil: separação das partículas e escoamento do resíduo
 Gama de tamanhos deve ser estreita = mesmo tempo de extração
 Fino: ode alojar-se dentro das partículas >s e impedir o fluxo
Solvente 
 Bom solvente seletivo
 Viscosidade 
 Usa-se inicial/ete solvente puro
 Qdo a extração prossegue: 
 [ ] soluto vai aumentar e vel. diminuir (visc.)
Fatores que influenciam a velocidade de extração
Temperatura: 
 > temp.: > solubilidade e > veloc. 
 > temp.: > coeficiente de difusão
 Limite superior da temp.: ação de enzimas
 < 100ºC
 Extração de componentes indesejáveis 
 E danificações dos componentes químicos e físicos do material extraído
Agitação do fluido
 Aumenta a difusão turbilhonar
 Transf. p/ globo
 Part. finas: evita sedimentação e melhor uso da superfície interfacial
Tempo
Uso
 Indústria farmacêutica (muitos produtos são obtidos por lixiviação de 
raízes de plantas, talos e folhas)
 Extração do óleo de soja, usando hexano como solvente
Equipamentos
 Lixiviação em leitos fixos: Este equipamento é utilizado na indústria de 
açúcar de beterraba, na extração de produtos farmacêuticos a partir 
de casca e sementes
Equipamentos
Lixiviação com camas móveis: vários tipos
 Lixiviar em fase contracorrente, em que a cama ou o estágio é móvel e 
não fixo. 
 Óleo de sementes vegetais, como algodão, amendoim e soja. 
 No processo:
 Remover a casca das sementes
 Secos e esmagados em flocos com rolos
 Compressão
 Os solventes são geralmente produtos derivados petróleo, tais como o 
hexano
 A solução final de micelas de solventes conter alguns sólidos finos em 
suspensão
(a) Tipo caçamba extrator Bollman
(b) Tipo Hildebrant
Equipamentos
 Lixiviação agitada do sólido: 
 Fases em contra corrente
 O solvente é adicionado à primeira fase
 Alimentos sólidos entram na última fase, onde entram em contato com o 
solvente da fase anterior, para passar para o sedimentador. 
 Os raspadores: lento rotativo 
 Os sólidos ainda contem alguns líquidos que é bombeado como uma 
suspensão para o próximo tanque
1º 
ultimo 
Absorção e dessorção de gases
 Absorção: componente solúvel do gás para um líquido
 Gás borbulhado ou passa por cima da corrente líquida (superfície):
 Coluna ou recheio ou cair de uma bandeja para a outra (fluxo gás)
Ex: borbulho de hidrogênio através do óleo (solidificação), e CO2 em 
bebida
 Dessorção: gás transferido do líquido para a fase gasosa( ≠a de [ ] )
 Desodorização de óleos e gorduras
 Remoção de aromas indesejáveis da nata antes de produzir a manteiga
 Contato e Tempo
Adsorção
 Constituinte de um fluido (gás ou líquido) p uma fase sólida
 Recuperação do composto de interesse
 Usualmente: forças físicas
 Ex: adsorção de vapores orgânicos pelo carvão
 Indústria: leito fixo adsorvente, descontínuo
Adsorção (métodos especiais)
 Peneiras moleculares
 Separação por:
 Dimensões moleculares
 Polaridade
 Saturação de ligações carbônicas 
 Úteis na secagem de gases e líquidos
 Retenção de solutos por:
 Troca iônica (água ultrapura, recuperação de antibióticos de mostos)
 Clatratação: clatrato atrai e retém moléculas com forma particular 
(propriedades quase idênticas)
CAROS em reação ao carvão e sílica gel (uso qdo necessário)