Analisar e aplicar os princípios da extração sólido-líquido e líquido-líquido na separação e purificação de produtos.

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1 12.1 Objetivo Específico Analisar e aplicar os princípios da extração sólido-líquido e líquido-líquido na separação e purificação de produtos Introdução A extração é uma técnica para purificação e separação de sólidos. Baseia-se no fato de que a solubilidade dos sólidos varia em função do solvente. Compostos orgânicos, por exemplo, são, em geral, mais solúveis em solventes também orgânicos e pouco solúveis em água Coeficiente de Distribuição (KD) Coeficiente de Distribuição é a constante de equilíbrio para a solubilidade de um composto em um solvente A e solvente B. Neste caso, K D =C A /C B, onde C A e C B são as solubilidades do composto nos solventes A e B, respectivamente. Um número alto de K D indica que grande parte do soluto irá ser transferida para o solvente A. Mesmo em casos onde K D é bastante alto, é conveniente se realizar sucessivas extrações (extrações múltiplas), em vez de uma simples extração Extração Líquido-Líquido Esta técnica baseia-se na distribuição ou partição de um ou mais solutos entre duas fases líquidas. Pode ser aplicada em processos laboratoriais e industriais, purificação de produtos de reações, separação de aromáticos e não aromáticos, refino do petróleo e na obtenção de combustíveis nucleares. Na operação de extração concorrem três tipos de componentes no processo de extração (WEYNE, 2009): a) Extração descontínua: O soluto, que o produto (s) que se deseja extrair da carga alimentada no sistema; O co-solvente, que é outro (s) componentes da carga que não devem ser extraídos; O solvente, representado pelo produto utilizado para extração do soluto, o qual nele se solubilizar. Na extração descontínua utiliza-se um funil de separação, onde ambos os solventes são adicionados. Com a agitação do funil de separação, o soluto passa a fase na qual está o solvente com maior afinidade. A separação é feita, então, sendo que a fase mais densa é recolhida antes (WEYNE, 2009). A extração líquido-líquido descontínua é indicada quando existe uma grande diferença de solubilidade do soluto nos dois solventes (grande K D ).

2 Figura 55: extração descontínua Fonte: b) Extração contínua: Na extração líquido-líquido contínua, o solvente orgânico passa continuamente sobre a solução contendo o soluto, levando parte deste consigo, até o balão de aquecimento. Como o solvente está sendo destilado, o soluto vai se concentrando no balão de aquecimento (WEYNE, 2009). É um processo útil para quando a diferença de solubilidade do soluto em ambos os solventes não é muito grande (baixo valor de K D ). c) Coluna de Extração com Bandejas Perfuradas: Figura 56: extração descontínua Fonte: Em instalações industriais, comumente utiliza-se este tipo de extração. Pode apresentar quando a fase dispersa é a pesada e quando a fase dispersa é a fase leve Extração Sólido-Líquido A extração sólido-líquido também designada de lixiviação é uma operação unitária que consiste na separação de um ou mais componentes de uma mistura sólida através de um solvente líquido. Neste processo ocorrem as seguintes etapas: contato do solvente com o sólido, que lhe cede o componente solúvel; separação da solução do sólido remanescente por filtração; destilação ou evaporação, para recuperação do soluto dissolvido no líquido extrator (WEYNE, 2009).

3 A extração sólido-líquido é realizada num dispositivo especial designado Extractor Soxhlet. Figura57: centrífugas descontínuas automáticas Fonte: Este tipo de centrífuga destina-se à separação sólido-líquido entre cristais em suspensão e respectivas massas cozidas. Aplica-se no processamento de açúcar de cana e de beterraba. A extração sólido-líquido é usada industrialmente na fabricação de café solúvel, na indústria farmacêutica, muitos produtos são obtidos por lixiviação de raízes deplantas, talos e folhas), para recuperar o café solúvel da borra, outras aplicações incluem a extração do óleo de soja, usando hexano como solvente. Um extrator com cestos transportadores é usado para óleo de sementes oleaginosas, como por exemplo, a soja. As sementes esmagadas são colocadas nos cestos perfurados que giram acoplados a uma correia contínua. Os cestos são revirados no topo do ciclo, pouco antes de receberem a carga sólida. O solvente virgem escoa em contracorrente com os cestos ascendentes, que estão a esquerda. O extrato intermediário é coletado no fundo do lado esquerdo e bombeado para o topo, no lado direito, onde é pulverizado sobre os cestos ascendentes. O escoamento da direta é em correntes paralelas e o extrato final é filtrado para remoção das partículas sólidas (WEYNE, 2009). a) Equipamentos para lixiviação: Lixiviação em leitos fixos: Este equipamento é utilizado na indústria de açúcar de beterraba na extração de taninos da casca de bronzeamento na extração de produtos farmacêuticos a partir de casca e sementes, e outros processos (BORGES, 2011). Figura 58: Lixiviação em leitos fixos Lixiviação com camas móveis: Existem vários dispositivos para lixiviar de fase contracorrente, em que a cama ou o estágio é móvel e não fixo. Estes processos são úteis em extração de óleo de sementes vegetais, como algodão, amendoim e soja. Como geral, em primeiro lugar proceder para remover a casca das sementes, por vezes, pré-cozidos geralmente secos e esmagados em flocos com rolos. Às vezes é necessário extração de petróleo preliminar de compressão. Os solventes são geralmente produtos derivados petróleo, tais como o hexano. A solução final de micelas de solventes e de plantas, chamadas, pode conter alguns sólidos finos em suspensão (BORGES, 2011).

4 (a) Tipo caçamba extrator Bollman (b) Tipo Hildebrant Figura 59: Lixiviação em leitos fixos Lixiviação agitada do sólido: Neste sistema de 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 trabalham para mudar o som da descarga de fundo. Os sólidos ainda contem alguns líquidos que é bombeado como uma suspensão para o próximo tanque (BORGES, 2011) Através do artigo abaixo, pode observar um trabalho realizado com alunos do curso de química no processo industrial de extração do óleo de soja.

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