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

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Sonia Cecília Garrau Casqueira
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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 ).

Compostos orgânicos, por exemplo, são, em geral, mais solúveis em solventes também orgânicos e pouco solúveis em água. 12.

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).

Como o solvente está sendo destilado, o soluto vai se concentrando no balão de aquecimento (WEYNE, 2009).

A extração sólido-líquido é realizada num dispositivo especial designado Extractor Soxhlet. Figura57: centrífugas descontínuas automáticas Fonte: http://www.nei.com.

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).

Aplica-se no processamento de açúcar de cana e de beterraba.

(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

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.

Alimentos sólidos entram na última fase, onde entram em contato com o solvente da fase anterior, para passar para o sedimentador.

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