AULA VII - Extração sólido-líquido

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OPERAÇÕES UNITÁRIAS III
UNIVERSIDADE ESTADUAL 
Unidade 
Graduação em Engenharia 
OPERAÇÕES UNITÁRIAS III
EXTRAÇÃO SÓLIDO
Profª. Fabiane 
Maio/2021
OPERAÇÕES UNITÁRIAS III
UNIVERSIDADE ESTADUAL DE MATO GROSSO DO SUL
Unidade de Naviraí
Graduação em Engenharia de Alimentos
OPERAÇÕES UNITÁRIAS III
EXTRAÇÃO SÓLIDO-LÍQUIDO
. Fabiane Bach
Maio/2021
Extração
Consiste na utilização de um componente que seja capaz de solubilizar 
um outro componente de interesse presente em um material sólido ou 
em uma solução 
Tipos de Extração:
• Extração sólido-líquido
• Extração líquido-líquido
Extração
Consiste na utilização de um componente que seja capaz de solubilizar 
um outro componente de interesse presente em um material sólido ou 
em uma solução líquida.
Extração
Extração sólido-líquido
- Também pode ser chamada de lixiviação,
- Consiste na dissolução preferencial
matriz sólida pelo contato com ummatriz sólida pelo contato com um
- É um processo de transferência
de uma matriz sólida para o solvente
- Pode ser realizada em um único
vários estágios (operação semi-contínua
Extração
lixiviação, decocção ou eluição.
preferencial de um ou mais constituintes de uma
um solvente líquido.um solvente líquido.
transferência de massa de um ou mais componentes
solvente.
único estágio (operação em batelada) ou em
contínua);
Extração
• Na indústria de alimentos, diversos
pela operação unitária de transferência
sólido-líquido:
• Cafeína a partir de grão de café
• Café solúvel;
Óleo de soja, óleos vegetais
Café solúvel;
• Óleo de soja, óleos vegetais
• Corantes;
• Açúcares;
• Essências;
• Compostos nutracêuticos e funcionais
Extração
diversos produtos e ingredientes são obtidos
transferência de massa denominada extração
café;
funcionais...
Extração
Mecanismo de extração
• O mecanismo de extração segue
as seguintes etapas:as seguintes etapas:
1. O solvente umedece a superfície
2. Em seguida, o solvente penetra na
3. O material solúvel é solubilizado
atingida na prática na indústria de
4. A solução contendo o soluto retorna
molecular;
5. A solução é transferida da superfície
convecção natural ou forçada.
Extração
segue
superfície do sólido;
na matriz sólida por difusão;
solubilizado até o equilíbrio entre as fases (nunca
de alimentos);
retorna à superfície do sólido por difusão
superfície do sólido para o seio do líquido por
Fatores que influenciam a taxa da extração 
1) Tamanho da partícula 
• O tamanho da partícula influencia na taxa de extração de diversas 
maneiras: 
• Quanto menor o tamanho maior é a área superficial 
aumenta o contato com o líquido, 
Extração sólido
aumenta o contato com o líquido, 
material. 
• Essa transferência de massa se dá por difusão.
• No entanto, o sólido não deve apresentar
fino, pois podem causar a compactação do leito, impedindo a 
do solvente.
• Sólidos muito finos também dificultam a separação final do solvente;
Fatores que influenciam a taxa da extração 
tamanho da partícula influencia na taxa de extração de diversas 
menor o tamanho maior é a área superficial do sólido, o que 
líquido, logo, maior é a taxa de transferência do 
Extração sólido-líquido
líquido, logo, maior é a taxa de transferência do 
Essa transferência de massa se dá por difusão.
No entanto, o sólido não deve apresentar-se como um material muito 
fino, pois podem causar a compactação do leito, impedindo a circulação 
Sólidos muito finos também dificultam a separação final do solvente;
2) Umidade do material
• A presença de água no material sólido pode competir com o solvente 
na dissolução do soluto, afetando a eficiência do processo.
• Para substâncias hidrossolúveis, a presença de água é benéfica;
• Para substâncias lipossolúveis, é necessário realizar uma pré secagem 
Extração sólido
• Para substâncias lipossolúveis, é necessário realizar uma pré secagem 
do material antes do extração.
A presença de água no material sólido pode competir com o solvente 
na dissolução do soluto, afetando a eficiência do processo.
Para substâncias hidrossolúveis, a presença de água é benéfica;
Para substâncias lipossolúveis, é necessário realizar uma pré secagem 
Extração sólido-líquido
Para substâncias lipossolúveis, é necessário realizar uma pré secagem 
3) O solvente 
• O líquido escolhido deve ser um bom solvente seletivo e sua 
viscosidade deve ser suficientemente baixa para que circule livremente. 
• Geralmente um solvente relativamente puro será usado inicialmente, 
mas à medida que a extração procede, a concentração do soluto 
aumentará e a taxa de extração diminuirá progressivamente, 
Extração sólido
aumentará e a taxa de extração diminuirá progressivamente, 
primeiramente porque o gradiente de concentração será reduzido e em 
seguida porque a solução geralmente se tornará mais viscosa. 
líquido escolhido deve ser um bom solvente seletivo e sua 
viscosidade deve ser suficientemente baixa para que circule livremente. 
um solvente relativamente puro será usado inicialmente, 
mas à medida que a extração procede, a concentração do soluto 
aumentará e a taxa de extração diminuirá progressivamente, 
Extração sólido-líquido
aumentará e a taxa de extração diminuirá progressivamente, 
primeiramente porque o gradiente de concentração será reduzido e em 
seguida porque a solução geralmente se tornará mais viscosa. 
4) A temperatura 
• Na maioria dos casos a solubilidade do material que está sendo 
extraído aumentará com a temperatura, aumentando a taxa de extração;
• Além disso, o coeficiente de dispersão será esperado aumentar com a 
elevação na temperatura e isso também melhorará a taxa. 
Extração sólido
• No entanto, se tratando de alimentos, a temperatura do processo deve 
ser rigorosamente controlada, evitando alterações no produto, como 
oxidação lipídica, gelatinização do amido, inativação enzimática, etc..
maioria dos casos a solubilidade do material que está sendo 
temperatura, aumentando a taxa de extração;
disso, o coeficiente de dispersão será esperado aumentar com a 
elevação na temperatura e isso também melhorará a taxa. 
Extração sólido-líquido
No entanto, se tratando de alimentos, a temperatura do processo deve 
ser rigorosamente controlada, evitando alterações no produto, como 
do amido, inativação enzimática, etc..
5) Vazão/agitação do solvente 
• A agitação do solvente é importante porque aumenta 
de material da superfície das partículas para o volume da solução. 
• Além disso, agitação de suspensões de partículas finas previne a 
sedimentação e o uso mais efetivo é feito de superfícies interfaciais. 
Extração sólido
• OBS: geralmente o solvente é recuperado por destilação (p.ex. o 
hexano de óleo de soja), por reações químicas, por evaporação, 
retorna ao processo
agitação do solvente é importante porque aumenta a transferência 
de material da superfície das partículas para o volume da solução. 
disso, agitação de suspensões de partículas finas previne a 
sedimentação e o uso mais efetivo é feito de superfícies interfaciais. 
Extração sólido-líquido
OBS: geralmente o solvente é recuperado por destilação (p.ex. o 
de óleo de soja), por reações químicas, por evaporação, etc, e 
Extração sólido
Fluxograma de extração de óleo de soja
Extração sólido-líquido
Classificação dos solventes orgânicos segundo a FDA (2003)
• A Food and Drug Administration
classes diferentes, para a obtenção de produtos alimentícios:
• Classe 1: são expressamente proibidos em alimentos, em razão da sua 
elevada toxicidade e efeitos maléficos ao meio ambiente: benzeno, 
tetracloreto de carbono, 1,2 
Extração sólido
tetracloreto de carbono, 1,2 
tricloroetano.
• Classe 2: permitidos em casos e condições específicas (limite de 
concentração variando de 50 
solvente utilizado). Trata-se de solventes com considerável toxicidade: 
acetonitrila, clorofórmio, hexano
diclorometano.
• Classe 3: solventes aceitáveis para uso alimentício, permitindo
pequena porcentagem residual no produto final: acetona, etanol, 
acetato de etila,1 propanol, 2 propanol, acetato de 
Classificação dos solventes orgânicos segundo a FDA (2003)
(FDA) classifica os solventes em 3 
classes diferentes, para a obtenção de produtos alimentícios:
Classe 1: são expressamente proibidos em alimentos, em razão da sua 
elevada toxicidade e efeitos maléficos ao meio ambiente: benzeno, 
de carbono, 1,2 dicloroetano, 1,1 dicloroetano, 1,1,1 
Extração sólido-líquido
de carbono, 1,2 dicloroetano, 1,1 dicloroetano, 1,1,1 
Classe 2: permitidos em casos e condições específicas (limite de 
concentração variando de 50 μg/g a 3880 μg/g, dependendo do 
se de solventes com considerável toxicidade: 
hexano, metanol, tolueno, etilmetilcetona, 
Classe 3: solventes aceitáveis para uso alimentício, permitindo-se uma 
pequena porcentagem residual no produto final: acetona, etanol, 
, 1 propanol, 2 propanol, acetato de propila.
Tipos de equipamentos
• Os equipamentos de lixiviação podem ser divididos em:
A. Tanques agitados;
B. Sistemas Shanks;
C. Extratores contínuos com movimento do leito
Extração sólido
C. Extratores contínuos com movimento do leito
I. Aqueles nos quais a lixiviação é efetuada por 
II. Aqueles nos quais as partículas sólidas são dispersadas num 
líquido e depois separadas 
D. Extratores especiais (assistidos por micro
E. Extratores de alta pressão (extração supercrítica).
podem ser divididos em:
Extratores contínuos com movimento do leito
Extração sólido-líquido
Extratores contínuos com movimento do leito
nos quais a lixiviação é efetuada por percolação;
nos quais as partículas sólidas são dispersadas num 
líquido e depois separadas dele;
Extratores especiais (assistidos por micro-ondas ou ultrassom);
Extratores de alta pressão (extração supercrítica).
A. Tanque agitado
Tipos de equipamentos
• Empregados em processamento de materiais que se encontram na forma de 
partículas finas (≈200 mesh = 0,074 mm).
• A agitação evita a compactação do leito e a formação de caminhos 
preferenciais que reduzem a eficiência do processo.
• Os tanques podem ser horizontais ou verticais e possuem volume variando de 
2-10 m³.
• A agitação ocorre com o uso de pás internas sob rotação controlada.
Tipos de equipamentos
Empregados em processamento de materiais que se encontram na forma de 
= 0,074 mm).
A agitação evita a compactação do leito e a formação de caminhos 
preferenciais que reduzem a eficiência do processo.
Os tanques podem ser horizontais ou verticais e possuem volume variando de 
A agitação ocorre com o uso de pás internas sob rotação controlada.
B. Sistema Shanks
• Não há a movimentação do leito, porém o 
solvente percola os sólidos em 
contracorrente.
• A princípio o tanque 6 está vazio e 
permanece assim até ser preenchido com 
Tipos de equipamentos
permanece assim até ser preenchido com 
material sólido novo em uma etapa 
posterior.
• O tanque 1 foi o primeiro a ser enchido, e 
o solvente utilizado na percolação dos 
sólidos neste tanque é utilizado para o 
tanque 2 e assim sucessivamente.
• Após um ciclo completo, o material do 
tanque 1 é descartado e quem começa a 
receber o solvente puro é o tanque 2.
Não há a movimentação do leito, porém o 
permanece assim até ser preenchido com 
Tipos de equipamentos
permanece assim até ser preenchido com 
1 foi o primeiro a ser enchido, e 
o solvente utilizado na percolação dos 
sólidos neste tanque é utilizado para o 
um ciclo completo, o material do 
tanque 1 é descartado e quem começa a 
C. Extratores contínuos com movimento de leito
Podem ser operados por percolação ou imersão. 
A percolação é uma técnica simples de 
sólidos ficam empilhados em leito fixo e o solvente flui 
através do material.
Tipos de equipamentos
através do material.
No processo por imersão, o material é inserido diretamente 
no solvente e então se realiza a extração.
A maioria dos extratores opera por percolação, apresentando 
diversos formatos, como veremos a seguir.
Extratores contínuos com movimento de leito
Podem ser operados por percolação ou imersão. 
A percolação é uma técnica simples de lixiviação onde os 
empilhados em leito fixo e o solvente flui 
Tipos de equipamentos
No processo por imersão, o material é inserido diretamente 
no solvente e então se realiza a extração.
A maioria dos extratores opera por percolação, apresentando 
diversos formatos, como veremos a seguir.
1. Extrator Rotocel
•https://www.youtube.com/watch?v=xj5WQKSBQs8
Tipos de equipamentos
•https://www.youtube.com/watch?v=xj5WQKSBQs8
Vários compartimentos movem-se em trajetória circular sobre um disco 
perfurado, estacionário e horizontal. 
• Os compartimentos são sucessivamente carregados com sólidos, passam sob 
ejetores de solvente e são esvaziados por uma grande abertura no disco. 
• A extração em contracorrente é efetuada, alimentando
somente o último compartimento
• Os demais compartimentos são aspergidos com o solvente proveniente do 
compartimento anterior. 
• É um extrator simples, barato e requer pouco espaço na vertical
https://www.youtube.com/watch?v=xj5WQKSBQs8
Tipos de equipamentos
https://www.youtube.com/watch?v=xj5WQKSBQs8
se em trajetória circular sobre um disco 
compartimentos são sucessivamente carregados com sólidos, passam sob 
ejetores de solvente e são esvaziados por uma grande abertura no disco. 
extração em contracorrente é efetuada, alimentando-se com solvente novo 
Os demais compartimentos são aspergidos com o solvente proveniente do 
simples, barato e requer pouco espaço na vertical.
2. Extrator Kennedy 
• Originalmente foi utilizado na extração de taninos a partir de casca de árvores. 
Hoje é utilizado na extração de óleos a partir de sementes oleaginosas.
• Os sólidos são “lavados em cestas disposta em série, e são transferidos de uma 
cesta para outra com o uso de pás, enquanto o solvente flui em contracorrente.
Tipos de equipamentos
Originalmente foi utilizado na extração de taninos a partir de casca de árvores. 
Hoje é utilizado na extração de óleos a partir de sementes oleaginosas.
Os sólidos são “lavados em cestas disposta em série, e são transferidos de uma 
cesta para outra com o uso de pás, enquanto o solvente flui em contracorrente.
Tipos de equipamentos
3. Extrator Bollmann
• É uma unidade de elevador de caçambas, 
projetada para operar 50 a 500 ton/dia de sólidos 
laminados ou em flocos. 
• Numa esteira móvel sem fim estão presas as 
cestas de fundo perfurado. 
• Os sólidos secos, introduzidos nas cestas 
Tipos de equipamentos
• Os sólidos secos, introduzidos nas cestas 
descem, são molhados pelo solvente parcialmente 
enriquecido (meia micela), no sentido concorrente. 
• Ao inverterem o sentido, as cestas ascendem e 
são percoladas por solvente puro em 
contracorrente, que após percolar os sólidos é 
recolhido e denominado meia micela.
• Os grãos exaustos são lançados pelas caçambas, 
no topo da unidade, num transportador de pás
elevador de caçambas, 
/dia de sólidos 
esteira móvel sem fim estão presas as 
nas cestas que 
Tipos de equipamentos
nas cestas que 
descem, são molhados pelo solvente parcialmente 
enriquecido (meia micela), no sentido concorrente. 
Ao inverterem o sentido, as cestas ascendem e 
são percoladas por solvente puro em 
os sólidos é 
recolhido e denominado meia micela.
grãos exaustos são lançados pelas caçambas, 
no topo da unidade, num transportador de pás.
4. Extrator contínuo horizontal 
• O princípio da extração é semelhante ao extrator 
• O material sólido é adicionado em cestas com filtros que se movem em dois 
patamares.
• No patamar superior, o sólido sofre a primeira etapa de extração com aplicação 
da meia miscela como solução de extração.
• No patamar inferior, o material sólido sofre novas extrações, utilizando
Tipos de equipamentos
• No patamar inferior, o material sólido sofre novas extrações, utilizando
solvente puro.
• Ao final do processo, o material é 
descartado das cestas e a miscela
completa é obtida como resultado da 
passagem da meia miscela na primeira 
série de cestas.
Extratorcontínuo horizontal 
O princípio da extração é semelhante ao extrator Rotocel.
O material sólido é adicionado em cestas com filtros que se movem em dois 
No patamar superior, o sólido sofre a primeira etapa de extração com aplicação 
como solução de extração.
No patamar inferior, o material sólido sofre novas extrações, utilizando-se 
Tipos de equipamentos
No patamar inferior, o material sólido sofre novas extrações, utilizando-se 
completa é obtida como resultado da 
na primeira 
5.
• Caso típico de extração por imersão em 
contracorrente.
• O equipamento consiste em uma simples torre 
vertical dividida em seções por pratos horizontais.
Tipos de equipamentos
vertical dividida em seções por pratos horizontais.
• Cada prato possui aberturas por onde o sólido pode 
passar para o prato seguinte.
• A rotação da pá da hélice faz com que o sólido 
desça em forma 
• O solvente entra pela base e é bombeado até o 
topo em contracorrente com o sólido.
Extrator Bonotto
Caso típico de extração por imersão em 
contracorrente.
O equipamento consiste em uma simples torre 
vertical dividida em seções por pratos horizontais.
Tipos de equipamentos
vertical dividida em seções por pratos horizontais.
Cada prato possui aberturas por onde o sólido pode 
passar para o prato seguinte.
A rotação da pá da hélice faz com que o sólido 
desça em forma aepiral até a base da torre.
O solvente entra pela base e é bombeado até o 
topo em contracorrente com o sólido.
6. Extrator de Hildebrandt 
Tipos de equipamentos
• Também trata-se de um extrator por imersão em 
contracorrente.
• um aparato em forma de parafuso conduz o 
material sólido em contracorrente ao fluxo do 
solvente.
• É um processo bastante aplicado na extração de 
óleos vegetais de sementes oleaginosas.
Tipos de equipamentos
se de um extrator por imersão em 
um aparato em forma de parafuso conduz o 
material sólido em contracorrente ao fluxo do 
É um processo bastante aplicado na extração de 
óleos vegetais de sementes oleaginosas.
Referência bibliográfica
• TADINI, C. C.; TELIS, V. R. N.; MEIRELLES, A. J. DE 
A.; FILHO, P. DE A. P. Operações unitárias na 
indústria de alimentos. V. 2. 1ª Ed. Rio de Janeiro: 
LTC, 2019.LTC, 2019.
Referência bibliográfica
TADINI, C. C.; TELIS, V. R. N.; MEIRELLES, A. J. DE 
A.; FILHO, P. DE A. P. Operações unitárias na 
indústria de alimentos. V. 2. 1ª Ed. Rio de Janeiro: