Extração Sólido-Líquido

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UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ 
CURSO SUPERIOR DE ENGENHARIA QUÍMICA 
 
 
 
 
BIANCA BELLO BISSON 
 
 
 
 
 
EXTRAÇÃO SÓLIDO-LÍQUIDO 
APS 2 DE OPERAÇÕES UNITÁRIAS B 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
APUCARANA - PR 
2019 
 
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BIANCA BELLO BISSON 
 
 
 
 
 
 
 
 
EXTRAÇÃO SÓLIDO-LÍQUIDO 
 
Trabalho apresentado ao curso de 
Engenharia Química da Universidade 
Tecnológica Federal do Paraná, Câmpus 
Apucarana, como requisito parcial de 
obtenção de nota na disciplina de 
Operações Unitárias B. 
Profª Drª: Fernanda Lini Seixas 
 
 
 
 
APUCARANA - PR 
2019 
 
 
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SUMÁRIO 
1. INTRODUÇÃO.........................................................................................................4 
2. DESENVOLVIMENTO..............................................................................................5 
2.1 DEFINIÇÃO E CARACTERÍSTICAS......................................................................5 
2.2 EQUIPAMENTOS UTILIZADOS.............................................................................6 
2.3 APLICAÇÕES INDUSTRIAIS...............................................................................10 
3. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS......................................................................12 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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1. INTRODUÇÃO 
 
As operações fundamentam-se nas transformações físicas sofridas pela matéria-
prima na sua forma, dimensão e temperatura, durante um processo industrial, isto é, 
durante a transformação da matéria-prima, onde podem ocorrer reações químicas. 
Elas podem ser operações contínuas, descontínuas ou semi-contínuas. 
O processo contínuo é aquele em batelada, intermitente, o processo descontínuo 
é aquele que deve ser interrompido para que se efetue a limpeza, conforme 
necessidade, e o semi-contínuo é quando alguns materiais são carregados no 
equipamento de forma contínua e outros de forma descontínua. 
Os processos podem ser classificados de 5 maneiras: 
1- Operações de Pré-tratamento: colheita, transporte, limpeza, armazenamento, 
classificação, seleção, moagem, separação e mistura; 
2- Operações de Separação: centrifugação, filtração, prensagem, extração com 
solvente, extração com fluido super-cítrico; adsorção, cristalização; 
3- Operações de Mistura: mistura, empaste, emulsionamento, homogeneização; 
4- Operações de Conservação: pelo calor ou frio, pela umidade, pelo uso de aditivos, 
por processos químicos; 
5- Operações de Acabamento: padronização, acondicionamentos, distribuição; 
 Este trabalho será discutido sobre a operação de separação Extração Sólido-
Líquido, que é muito utilizada a nível industrial. 
 
 
 
 
 
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2. DESENVOLVIMENTO 
 
 
2.1 DEFINIÇÃO E CARACTERÍSTICAS 
 A extração sólido-líquido é uma operação unitária, e é um processo de 
transferência de massa que separa um ou mais componentes (solutos) contidos na 
fase sólida utilizando um líquido, conhecido como solvente, produzindo uma solução 
enriquecida no soluto (extrato) e um fase sólida empobrecida (resíduo). 
 Na extração, a separação da fase líquida, pode ser realizada de algumas 
formas, dependendo da necessidade. No caso da adição de um solvente conveniente, 
a escolha do solvente é feita a partir da facilidade de dissolução da substância e da 
facilidade com que se pode isolar o soluto extraído. 
 O soluto pode estar contido dentro do sólido de diferentes maneiras: pode 
ser um sólido disperso no material insolúvel; ser um líquido aderido no sólido; ser um 
líquido contido na sua estrutura molecular; ou pode recobrir a superfície do sólido. 
 Também, para que essa extração seja mais satisfatória, o sólido deve estar 
bastante triturado, pois assim o solvente terá um maior contato com seus constituintes. 
Normalmente o componente que se deseja extrair é solúvel no líquido e o restante da 
fase sólida é insolúvel. 
 O processo de extração sólido-líquido, envolve: 
 Contato íntimo entre carga sólida e solvente; 
 Separação da solução (extrato) do sólido esgotado; 
 Separação do solvente (e do sólido arrastado, se houver) do extrato seguida 
por purificação do produto; e 
 Recuperação do solvente do sólido úmido (por prensagem/secagem). 
 A extração pode ser classificada de quatro maneiras: 
 Extração difusiva: Controlada pela difusão em fase sólida do soluto; 
 Extração por lavagem: Para partícula muito pequenas a resistência a difusão 
em fase sólida se torna desprezível; 
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 Lixiviação: Dissolução de componentes do sólido seguido por reações 
químicas; 
 Extração química: é como a lixiviação, mas é voltada à recuperação de 
componentes de sólidos orgânicos naturais. 
 Entre os fatores que afetam a taxa de extração sólido-líquido estão as 
características físicas do sólido (como a porosidade e tamanho das partículas), as 
características do solvente (como a solubilidade, viscosidade, volatilidade, toxicidade 
e custo), a temperatura (que influencia a solubilidade, viscosidade e volatilidade do 
solvente), e a agitação (coeficiente de transferência de massa). 
 
 
2.2 EQUIPAMENTOS UTILIZADOS 
Existem duas técnicas de extração: a contínua e batelada (descontínua). 
Utiliza-se o método descontínuo se a substância for mais solúvel no solvente orgânico 
do que na água. Caso contrário, utiliza-se o método contínuo. 
Onde depende do tipo de contato sólido-líquido: leito fixo (solvente percola 
através do sólido), ou tanque agitado (imersão do sólido no solvente com agitação da 
mistura, havendo um contato disperso). 
 
Para a extração em batelada, temos: 
Figura 1: a) Vaso de extração em batelada; b) Extrator do tipo Pachuca. 
 
Fonte: Dutta (2007). 
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Este tipo de extrator consiste principalmente em um contêiner aberto com fundo 
falso, que geralmente é um tipo de filtro, e as partículas sólidas são colocadas no 
contêiner. O solvente é distribuído na superfície do sólido de tal maneira que ele possa 
percolar através dos mesmos. A solução resultante sai pelo fundo falso, sendo 
recuperada como o “overflow” ou extrato. Estes extratores são muito usados em 
pequenas indústrias de extração de açúcar de beterraba, óleo de sementes de 
oleaginosas ou de frutas secas, café de grãos tostados, entre outras. 
 
Para extração contínua temos os extratores/percoladores contínuos que tem 
um leito móvel e muitos operam em contracorrente, como mostrados nos exemplos a 
seguir: 
 
Figura 2: Extratores verticais contínuos 
 
Fonte: Dutta (2007). 
(a) Extrator Bollmann: consiste em um elevador de canecos em uma câmara 
vertical. Esses canecos são carregados com o sólido no topo do lado direito e 
atomizados com uma solução enquanto eles descem. Nessa região do equipamento, 
ambos sólido e solução descem paralelos. A miscela recuperada no fundo à direita do 
extrator é chamada de “miscela completa”. Então, os canecos com sólidos meio 
exauridos sobem pelo lado esquerdo do extrator, e são atomizados com solvente 
numa região em que, o sólido e o solvente circulam em contracorrente de tal maneira 
que a “meia miscela” é obtida no fundo, enquanto os canecos com os sólidos 
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exauridos são descarregados no topo. Este tipo de extrator é utilizado em processos 
de extração de óleo de sementes. 
(b) Extrator Bonotto: consiste em uma coluna vertical dividida em 
compartimentos por pratos horizontais, onde cada prato tem uma abertura alternada 
em dois pratos consecutivos. Uma haste vertical com pás colocadas entre os pratos, 
raspam os sólidos, fazendo com que caiam para o prato inferior através da abertura. 
Os sólidos são alimentados pelo topo da coluna e descem, enquanto o solvente entra 
por baixo, e a miscela sai também pelo topo da coluna. O líquido e o sólido escoam 
em contracorrente. Estes extratores são usados para extrair óleo de sementes e frutas 
secas. 
(c) Extrator Hildebrandt: é um extrator de imersão, porqueos sólidos 
permanecem sempre imersos no solvente. É formado por 3 elementos dispostos em 
forma de U. Os sólidos são alimentados por uma abertura vertical e levados até o 
fundo por uma rosca, que transporta-os de uma rosca horizontal até outra rosca 
vertical. O sólido se movimenta devido aos parafusos, que têm sua superfície 
perfurada. Estes extratores são usados para a extração do açúcar de beterraba e de 
óleo de soja. 
 
Figura 3: Extrator horizontal contínuo de caneca 
 
Fonte: Dutta (2007). 
O extrator horizontal contínuo de caneca é um extrator de percolação com leito 
móvel formado por uma câmara de metal que contém uma série de cestas perfuradas, 
que contém os sólidos, que são atomizados com uma solução intermediária vinda do 
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fundo da câmara. A solução é drenada através dos sólidos enquanto as cestas 
movem. Então, um novo solvente chamado de “fresh” é atomizado próximo do final da 
câmara, quando este é drenado, a cesta é descarregada com novos sólidos e o 
processo recomeça. Neste processo, o solvente e o sólido circulam em contracorrente 
devido a uma série de bombas que atomizam a miscela em diferentes cestas. 
 
Figura 4: Extrator contínuo do tipo Rotocel 
 
Fonte: Dutta (2007). 
O extrator Rotocel é constituído por uma cesta horizontal dividida em 
compartimentos que apresentam um fundo perfurado, permeável ao líquido. A cesta 
gira lentamente em um eixo vertical e os sólidos são adicionados em cada 
compartimento na alimentação. Em seguida, esses compartimentos passam por 
alguns sprays de solvente, uma seção de drenagem e um ponto de descarga dos 
sólidos exaustos. É uma extração em contracorrente onde o solvente novo (“fresh”) é 
alimentado no último compartimento antes da descarga. Este tipo de extrator é mais 
usado na extração de açúcar e de óleos vegetais. 
 
 
 
 
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Figura 5: Extrator Soxhlet 
 
Fonte: Separação da Panacetina. Disponível em http://www.qmc.ufsc.br/organica/exp7/solido.html. 
Nesse tipo de extrator, há um recipiente de vidro onde deverá ser colocado o 
sólido a ser extraído, completamente envolto por um papel de filtro. O solvente 
evapora e condensa sobre o material sólido. Quando o solvente condensado 
ultrapassa um certo volume, ele escoa de volta para o balão, onde é aquecido, e 
novamente evaporado. Os solutos são concentrados no balão. O solvente, quando 
entra em contato com a fase sólida, está sempre puro, pois vem de uma destilação. 
 
 
2.3 APLICAÇÕES INDUSTRIAIS 
 
Entre alguns dos exemplos de aplicações da extração sólido-líquido na indústria 
estão: 
 Manufatura de chá e café instantâneo: como exemplos, na indústria de café 
solúvel; 
 Extração de óleo e lipídeos animal e vegetal: como exemplo, na indústria 
de óleo de soja, sendo o hexano, o solvente utilizado; 
 Obtenção de açúcar de beterraba; 
http://www.qmc.ufsc.br/organica/exp7/solido.html
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 Obtenção de extratos de origem animal e vegetal: em indústrias de 
processos biológicos; 
 Obtenção de compostos orgânicos e inorgânicos: em indústrias 
metalúrgicas; 
 Recuperação de urânio de minérios de baixo teor (com uso de soluções de 
ácido sulfúrico ou de carbonato de sódio); etc. 
 
Por exemplo, temos o processo de Extração sendo utilizado na indústria alimentícia, 
como mostrado abaixo na Figura 6. 
 
 
Figura 6: Fluxograma do processamento contínuo de óleos comestíveis. 
 
Fonte: Operações Unitárias – CEFET (2013). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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3. REFERÊNCIAS 
 
 
BENNETT, C. O. (Carroll O.); MYERS, J. E. (John Earle). Fenômenos de transporte: 
quantidade de movimento, calor e massa. São Paulo: McGraw-Hill, 1978. 
 
ÇENGEL, Y.A.; BOLES, M.A. TERMODINÂMICA. New York: McGraw-Hill. 7 ed. 2013. 
 
DUTTA, K.B. Principles of mass transfer and separation processes. Prentice-Hall. 
New Delhi, 2007. 
 
FOUST, Alan S. Princípios das operações unitárias. 2. ed. Rio de Janeiro, RJ: LTC, 
1982. 
 
MORAN, M. J.; SHAPIRO, H. N. Princípios de Termodinâmica para Engenharia, 
LTC, 6ªEd., 2009. 
 
UGRI, Miriam C. B. A. EXTRAÇÃO SÓLIDO-LÍQUIDO. UEM: Departamento de 
Engenharia de Alimentos. Operações Unitárias para a Indústria de Alimentos II. 
Maringá, PR: 2015.