Prática 2 Extração sólido-líquido

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Universidade do Grande Rio - “Prof. José de Souza Herdy” 
Unigranrio - Engenharia Química 
 
 
 
 
 
 
 
Amanda Telles - 5900955 
Julia Rodrigues – 5900948 
Livia Cristina - 5901072 
Matheus Zampillis - 5900922 
Milena Rodrigues – 5900932 
Rodrigo Ribeiro - 5901090 
Victor Gomes -5900961 
 
 
 
 
 
 
Prática Extração sólido-líquido 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Duque de Caxias – RJ 
2021 
RELATÓRIO DE LABORATÓRIO DE ENGENHARIA 
 
 
 
 
 
 
 
 
Prática de Extração sólido-líquido 
 
 
 
 
 
 
 
Relatório de Laboratório de Engenharia 
da Universidade do Grande Rio – “Prof. José 
de Souza Herdy” como parte dos requisitos 
necessários para a obtenção do grau de Ba- 
charel em Engenharia Química. 
 
 
 
 
 
Orientador: Marlon Demauir 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Duque de Caxias - RJ 
2021 
Sumário 
1. Introdução .................................................................................................................................... 4 
2. Revisão bibliográfica .................................................................................................................... 5 
3. Objetivo ........................................................................................................................................ 9 
4. Procedimento Experimental ........................................................................................................ 10 
5. Resultados e Discussão ............................................................................................................. 11 
6. Conclusão .................................................................................................................................. 13 
7. Bibliografia ................................................................................................................................. 14 
 
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1. Introdução 
Um sólido poder conter diversas substancias, sejam biológicas, orgânicas 
ou inorgânicas. Muitas vezes deseja-se extrair algum destes componentes, aumentando 
a pureza do sólido, ou em alguns casos obtendo uma solução concentrada do soluto 
extraído do sólido. Essa separação pode ser realizada por meio de uma extração sólido-
líquido, também conhecido como lixiviação ou leaching (Borges, 2010). 
A lixiviação representa a extração de soluto presente em um sólido por 
meio de um solvente. Este processo pode ser usado tanto para a produção de uma 
solução concentrada quanto para remoção de impurezas do sólido. No primeiro caso, 
tem-se como objetivo a obtenção do soluto, ou seja, o soluto é o componente desejado. 
Esse processo é utilizado para remoção de compostos que tenham alto valor agregado, 
por exemplo, extração do óleo de soja. Já no segundo caso, o objetivo principal é a 
purificação de um sólido, onde o soluto extraído será descartado ou reaproveitado de 
outra maneira no processo (Richardson, 2002). 
A extração sólido-líquido é utilizada em diversos setores industriais, como 
por exemplo, nas indústrias de beneficiamento de minérios, de produção de açúcar e de 
extração de óleos de sementes. Na indústria de processos biológicos e alimentos, 
muitos componentes são separados da sua estrutura original natural através de uma 
lixiviação. Outro exemplo é a produção de óleos vegetais, onde são utilizados como 
solventes hexano, acetona e é ter, para extração de óleo de amendoim, de soja, de 
linhaça, de mamona, de sementes de girassol, de algodão, de farinha e de polpa de 
madeira (GEANKOPLIS, 1993). 
Embora muito aplicada industrialmente, a extração também é encontrada 
em escala laboratorial. Existem inúmeros ensaios possíveis e diferentes tipos de 
extratores no mercado, uma das mais utilizadas é pela adição de um solvente 
conveniente. Para que essa extração seja mais satisfatória o solido deve estar bastante 
triturado, assim o solvente terá um maior constato com seus constituintes. Normalmente 
o componente que se deseja extrair no líquido e o restante da fase solida é insolúvel. 
Existem duas técnicas de extração, contínua ou descontínua. Se a substância solúvel for 
mais solúvel no solvente orgânico do que na água, recorre-se ao método descontínuo. 
Caso contrário, utiliza-se o método contínuo. (Vida e Química, 2011). 
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2. Revisão bibliográfica 
As técnicas de extração sólido-líquido são a base de muitos procedimentos 
analíticos para a preparação de amostras e são relatados nos métodos oficiais de 
análise. Por outro lado, são aplicadas na produção de pequenas quantidades de extratos 
caseiros, como as bebidas alcoólicas e chás de ervas. Esses procedimentos de extração 
também são aplicados na indústria de produção. Na verdade, em muitos processos 
industriais, a fase inicial da preparação de um produto requer a aplicação de uma técnica 
de extração sólido-líquido para isolar os materiais extraíveis contidos nas mais variadas 
matrizes sólido, principalmente vegetal. Um exemplo importante é representado pelas 
plantas medicinais, das quais se obtêm princípios ativos com propriedades 
farmacológicas; Os campos relacionados são os de fitoterapia, cosméticos e perfumaria, 
que são as mais antigas aplicações. Em outros setores industriais, como a indústria de 
bebidas, uma extração sólido-líquido é usada para obter extratos alcoólicos de cascas de 
frutas, flores, folhas, entre outros, que são então misturados com água e açúcar para 
obter o produto acabado. A lista poderia continuar referindo-se a vários industriais 
aplicativos que são muito semelhantes. (Willson, K.C. 2012) 
A extração sólido-líquido é baseada em um fenômeno simples: se uma 
matriz sólida contendo compostos extraíveis é imerso em um líquido, este último começa 
a se enriquecer com certas substâncias quimicamente relacionadas que se movem de 
dentro para a superfície do sólido e, em seguida, na superfície do líquido. Este princípio 
é baseado na difusão e osmose e é realizado por maceração, que é a técnica de 
extração mais simples e econômica, portanto, amplamente usada. O processo de 
maceração requer apenas um vidro que pode ser fechado ou um recipiente de aço 
inoxidável no qual o sólido extraível é coberto com o líquido. Para superar a rápida 
saturação de líquido estritamente ao redor a agitação contínua e inconstante é 
necessária. Infelizmente, nem sempre é aplicável, porque requer longos tempos de 
contato entre o sólido e o líquido; por exemplo, as plantas não podem ser maceradas em 
água à temperatura ambiente durante muito tempo devido à fenómenos de podridão. As 
necessidades de produção da indústria, que requerem a obtenção de grandes volumes 
de extratos em um curto espaço de tempo, encontraram uma aplicação na extração por 
percolação; neste caso, é possível processar grandes quantidades de material sólido 
com grandes volumes de líquido e obter o extrato muito rapidamente, embora 
sacrificando a eficiência da extração, que permanece baixa devido ao contato limitado 
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entre os sólidos e o líquido de extração. Neste caso, a matriz sólida não está 
completamente exaurida e poderia ser extraído com outra técnica. (Aspé, E.; Fernández, 
K. 2011) 
Para aplicações especiais, como a produção de óleos essenciais e, em 
geral, compostos com baixa pressão de vapor, é possível recorrer à destilação a vapor. 
A extração sólido-líquido está técnica é particular porque requer o transporte de 
compostos voláteis através de um fluxo de vapor; como o produto isolado é um óleo 
essencial, pode ser considerada uma técnica de extração sólido-líquido. Em qualquer 
caso, o sistema de extração é submetido a forte aquecimento; portanto, os compostos 
termos lábeis sofrem transformações e, consequentemente, não são mantidos intactos. 
Como resultado disso, a destilação a vapor não é frequentemente aplicável. (Božović, M. 
2017) 
Estes exemplos servem para indicar que cada uma das técnicas de 
extração sólido-líquido que são usados atualmente não são universalmente aplicável,uma vez que são limitados. Além disso, o extrativo principal em que se baseiam está 
essencialmente ligado aos fenômenos de difusão e osmose de substâncias contidas no 
sólido, que tendem a ocupar todo o volume do líquido de extração, após a extração. 
Sendo assim, a agitação desordenada do lote de extração é necessária. Para aumentar 
a eficiência desses sistemas de extração e para reduzir o tempo de extração, um 
aumento de temperatura é usado, o que afeta o aumento da difusão (lei de Fick), a fim 
de reduzir os tempos de extração e aumentar os rendimentos. Geralmente, este 
expediente não é frequentemente aplicável (acima de 40 °C) as matrizes vegetais, 
porque contêm substâncias que se degradam com o calor, especialmente princípios 
ativos. (Joana Gil-Chávez, G. 2013) 
O uso de ultrassom para a extração de princípios ativos de plantas 
medicinais leva aos mesmos resultados da extração por prensagem (compressão). Além 
disso, o sistema aquece devido ao tratamento prolongado, a matriz sólida fica 
completamente triturada, e uma mistura que é muito difícil de separar de seus 
constituintes é obtida. Entre outras coisas, o uso de energia de ultrassom de mais de 20 
kHz pode ter um efeito sobre os fitoquímicos ativos através da formação de radicais 
livres. No entanto, devido à sua velocidade, sua vantagem econômica e a tecnologia de 
custo relativamente baixo envolvida, os Emirados Árabes utilizam essa técnica na 
indústria de extração de compostos bioativos. Como resultado, em muitos casos, os 
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ultrassons podem ser uma boa alternativa para pressionar porque simplifica o sistema 
extrativo.( Gallo, M. 2018) 
Uma técnica de extração alternativa é baseada no uso de fluidos 
supercríticos, principalmente com base em o uso de dióxido de carbono. Na fase 
supercrítica, o dióxido de carbono assume as características de um solvente não polar e 
é comparável ao n-hexano líquido; com este método, portanto, é possível extrair 
compostos apolares de matrizes sólidas. A vantagem dessa técnica é que, no final da 
extração, o solvente, o dióxido de carbono, é removido na forma de gás, dando a 
possibilidade de recuperação dos compostos extraídos concentrados com um baixo 
impacto ambiental (extração verde). Esta técnica encontra aplicações em um nível 
industrial, como a extração de óleo de sementes, cafeína de café, nicotina de tabaco, 
entre outros, mas ainda é muito caro e não universalmente aplicável devido à dificuldade 
de alterar a polaridade do carbono dióxido e para a interferência da água contida em 
sólidos. (Sánchez-Camargo, A.D.P. 2019) 
Outra técnica de extração é a extração de Soxhlet, que é relatada como um 
método oficial de extração para vários métodos analíticos em que uma preparação inicial 
de um extrato de amostra sólida é esperada. O método Soxhlet também utiliza sistema 
de aquecimento, uma vez que se baseia nos princípios de difusão e osmose, portanto, 
não pode ser usado para substâncias que se degradam devido ao calor. A soxhlet 
extração é um bom método para a extração de substâncias de alto ponto de ebulição, 
como os anéis aromáticos policíclicos hidrocarbonetos, policlorobifenilos, dioxinas, 
triglicerídeos e assim por diante. Hoje em dia, um o método melhorado para realizar a 
extração de Soxhlet é denominado Soxtec; este processo é baseado nos mesmos 
princípios; no entanto, graças ao controle de pressão, é possível acelerar a recirculação 
de o solvente extrator. Desta forma, o processo é cerca de 10 vezes mais rápido. (Carro, 
N. 2018) 
Para aumentar os rendimentos de extração e reduzir o tempo, a extração 
acelerada por solvente pode ser usada. Esta técnica é baseada no aumento da difusão, 
pois é possível extrair sólidos usando líquidos operando acima de sua temperatura de 
ebulição, embora sejam mantidos em um estado líquido pelo aumento da pressão. O 
material a ser extraído é colocado em um recipiente cilíndrico de aço, e o solvente de 
extração é introduzido; a temperatura do sistema é elevada acima do ponto de ebulição 
de o solvente, que é mantido no estado líquido graças a um aumento simultâneo da 
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pressão (o frasco é selado para resistir a valores de alta pressão: 100–200 bar). Após 
um curto período de contato, a matriz sólida é completamente extraída. Com esta 
técnica, não é possível extrair termicamente compostos instáveis. (He, Q. 2018) 
Neste relatório, é apresentada uma revisão da tecnologia inovadora de 
extração sólido-líquido, que pode ser usado como uma alternativa válida aos existentes, 
que pode ser considerado um meio verde de Extração. A aplicação de tecnologia verde 
visa preservar o meio ambiente natural e seus recursos e para limitar a influência 
negativa do envolvimento humano. 
A filosofia da química verde é desenvolver e encorajar a utilização de 
procedimentos que reduzam e ou eliminem o uso ou produção de substâncias perigosas. 
A extração ocorre para a geração de uma negativa gradiente de pressão de dentro para 
fora da matriz sólida, para que possa ser realizadas em temperatura ambiente, ou 
mesmo temperaturas subambientes. O funcionamento deste inovador sistema é baseado 
em um novo princípio extrativo sólido-líquido, pois não é equivalente a outros relatados 
em literatura. A patente do instrumento denominado extrator Naviglio foi lançada em 
2000 e registrado em 1998. Um ciclo extrativo consiste em fases estáticas e dinâmicas. 
Durante a estática fase, o líquido é mantido sob pressão a cerca de 10 bar no sólido a 
ser extraído e é deixado tempo suficiente para permitir que o líquido penetre dentro do 
sólido e para equilibrar a pressão entre o interior e a parte externa do sólido (cerca de 1–
3 min). Depois disso, no início da fase dinâmica, a pressão cai imediatamente para a 
pressão atmosférica, causando um rápido fluxo de líquido de dentro para a saída da 
matriz sólida. Neste momento, há um efeito de sucção do líquido de dentro para fora do 
sólido. Este rápido deslocamento dos transportes de solvente de extração o material 
extraível (compostos não quimicamente ligados) para fora. Os ciclos podem ser 
repetidos até que o sólido se esgote. Os testes experimentais realizados até agora em 
mais de 200 vegetais têm mostraram que, trabalhando a uma pressão de cerca de 10 
bar, a maioria das matrizes sólidas, independentemente do grau de desintegração, pode 
ser extraído usando cerca de 30 ciclos extrativos (fase estática de dois minutos; dois 
minutos fase dinâmica) que são concluídas em duas horas. (Hilali, S. 2019) 
 
 
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3. Objetivo 
A prática tem como objetivo avaliar o comportamento de um set point e a 
extração de um sólido em meio aquoso por dissolução, levando em consideração as 
condições ótimas de tempo e temperatura. Foi utilizado o chá mate leão no experimento 
feito em um equipamento de multipropósito disponível no laboratório de engenharia na 
unigranrio, campus Caxias. 
 
 
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4. Procedimento Experimental 
 Encher o tanque (TQ-01) com uma solução de água destilada; 
 Esvaziar o tanque (TQ-02) de descarte; 
 Abrir a válvula (V1) que alimenta a coluna pelo fundo com o fluido do TQ-01;Abrir 
a válvula (V2) para o descarte do produto de topo para o tanque TQ-02; 
 Acionar a bomba para dar início a alimentação do solvente; 
 Ajustar o controle de temperatura para um setpoint de 80 ºC; 
 Regularo botão aumentando e diminuindo até definir o setpoint desejado; 
 Recolher amostras a cada 2 minutos do processo para titulação e análise de 
eficiência; 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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5. Resultados e Discussão 
Utilizaram-se sachês de chá mate nessa extração e a mesma foi realizada 
em uma coluna de extração, mantendo-se a temperatura da água em aproximadamente 
80 °C. A Figura 1 a seguir caracteriza a extração de sólido-líquido 
 
 
Figura 1: Extração de sólido-líquido 
 
Fonte: Própria 
Para esse processo, foram retiradas oito amostras com periodicidade de2 
min entre cada uma delas. A amostra de n° 2 foi retirada com um intervalo de tempo 
maior que 2 minutos em relação à extração da amostra de N° 1. A Figura 2 a seguir 
apresenta a diferença entre cada uma das oito amostras retiradas. 
 
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Figura 2: Diferença entre cada uma das amostras retiradas. 
 
Fonte: Própria 
Pôde-se perceber que, no momento da retirada das amostras, as 
colorações se intensificaram, sinalizando que a extração ocorreu de forma adequada. 
Após o período referente à coleta das oito amostras, observou-se que a tonalidade do 
líquido estava se mantendo, ou seja, a extração tinha sido finalizada. 
Foi possível observar que, para o chá utilizado (erva mate), não é possível 
identificar, através da mudança de tonalidade, uma maior eficácia da extração após um 
determinado tempo de contato entre sólido e o solvente. 
 
 
 
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6. Conclusão 
Durante a execução do experimento pode-se observar grandes oscilações 
no Setpoint, responsável pelo controle automático do sistema, mostrando de maneira 
prática o quão fidedigna se mostra a literatura ao ressaltar os erros e as rápidas 
correções do sistema, além dele, Setpoint, outra maneira totalmente rápida e eficaz para 
controlar a temperatura, variável controlada, é regular a vazão do sistema a partir da 
válvula da Bomba 01, variável manipulada. 
Sabendo-se que para ocorrer uma dissolução é necessário obter condições 
ótimas de tempo e temperatura, pode-se afirmar que a condição ótima de temperatura 
nesse experimento foi de aproximadamente 800C. E então se distinguiu a “dispersão” do 
sólido, dissolução, no solvente em questão. Analisando os resultados fez-se perceptível 
que as variações da temperatura alteraram diretamente a concentração da extração, ou 
seja, quanto mais próximo da condição ótima melhor a extração. Com as variáveis 
mencionadas, tempo e temperatura, obteve-se uma faixa de coloração nas amostras até 
que pode ser estabilizada. 
 
 
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7. Bibliografia 
 
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