Extracció: Operació unitària de transferència de matèria

L'extracció

és una operació unitària de transferència de matèria entre dues fases posades en contacte. Consisteix en transferir a un líquid selectiu (dissolvent), algun dels constituents (solut) d'una substància que pot ser líquida o sòlida.

Tipus d'extracció

segons si la matèria a extraure està en una fase líquida o sòlida:

• líquid-líquid
• sòlid-líquid

El nombre mínim de components presents en una extracció és tres. Un problema important el constitueix la selecció del dissolvent extractor i dependrà de la substància que volguem extreure. En un procés d’extracció podem distingir els següents corrents:

• Alimentació: producte inicial del qual volem extreure un component
• Dissolvent: substància utilitzada per extreure un component
• Extracte: corrent de dissolvent extractor un cop ha rebut el solut contingut en l'alimentació.
• Micel·la: corrent d'extracte en procés d'elaboració.
• Refinat: corrent d'alimentació un cop se li ha extret el solut.

EXTRACCIÓ LÍQUID-LÍQUID

Els dos líquids que es posen en contacte (alimentació i dissolvent) han de ser immiscibles, i el dissolvent afegit ha de tenir més capacitat de dissolució del solut que es vol extraure que el líquid en el qual estava dissolt. L'extracció d'un component d'una barreja líquida mitjançant un dissolvent presenta, a vegades, avantatges respecte la separació per destil·lació:

• Les instal·lacions són més senzilles.
• Es poden separar components sensibles al calor sense necessitat de realitzar una destil·lació al buit.
• La selectivitat del dissolvent per a components de naturalesa química similar permet separacions de grups de components, impossibles de realitzar basant-se només en el punt d'ebullició.

S'utilitza molt a escala industrial, especialment en la indústria del petroli. Així, per exemple, la separació dels asfalts del petroli es realitza mitjançant un procés d'extracció amb propà líquid a baixa temperatura.

Diagrama de fases de sistemes ternaris

El comportament de sistemes ternaris parcialment miscibles es representa mitjançant un diagrama de fases triangular. Cada vèrtex del triangle representa un component pur i els costats representen les dissolucions binàries. Per exemple el costat b representa la dissolució d’aigua i acetona. El punt K representa una mescla del 20% de MIBC, 65% d’acetona i 15% d’aigua. Qualsevol punt que es trobi a la regió A, com el punt K, es troba en una sola fase líquida. Mentre que qualsevol punt que es trobi en la regió B es troba separat en dues fases. La corba que separa les dues regions és la corba d’equilibri.

EXTRACCIÓ SÒLID-LÍQUID

Aquesta operació també rep el nom de rentat, lixiviació o percolat segons el cas:

• Si es vol eliminar un component no desitjat d'un sòlid, es parla de rentat.
• Si el component que extraiem és el valuós, parlem de lixiviació.
• Quan parlem de percolació, ens referim més, a la forma d'operar (tirar el líquid sobre el sòlid) que a l'objectiu perseguit.

Exemples d’extraccions sòlid-líquid

:

• Olis i greixos animals i vegetals
• Rentat de precipitats
• Obtenció d'extractes vegetals i animals.
• Extractes medicinals: extraccions de parts o vísceres animals.
• Essències naturals: de flors, plantes, animals, espècies,...

MODES D'OPERACIÓ

Semicontinu: sobretot s’utilitza en l’extracció sòlid-líquid, degut a la dificultat que representa manipular el sòlid. Continu: s’utilitza habitualment en l’extracció líquid-líquid. En l’operació es poden distingir dos tipus de contacte: simple o múltiple. Contacte simple: només un contacte entre l’alimentació i el dissolvent. Contacte múltiple: quan es divideix el flux d’entrada del dissolvent extractor en diverses porcions. És a dir, el contacte de l’alimentació amb el dissolvent es realitza moltes vegades. El rendiment de l’extracció augmenta. Els extractes són de concentracions decreixents en el solut i el refinat final conté una proporció mínima de solut. Segons com es posen en contacte el dissolvent extractor amb la fase líquida inicial, es parla de: Contacte en paral·lel: quan segueixen el mateix sentit Contacte en contracorrent: quan es desplacen en sentits oposats. S’obté un millor rendiment; l’extracte més ric en solut, tal com s’observa en els gràfics. APARELLS D’EXTRACCIÓ Al laboratori; Extracció líquid-líquid (embuts de decantació) Extracció sòlid-líquid (percolador, l'extractor Soxhlet) Columnes de rebliment: en aquestes columnes entren els líquids per parts oposades, segons la seva densitat, i es posen en contacte. El més lleuger flota i el més dens s’eliminarà per la part inferior. El material de rebliment afavoreix el contacte entre els dos líquids. Tenen com inconvenient que s’ha de netejar, passat un temps, el material de rebliment. Columnes buides: les més senzilles i econòmiques, però poc eficaces. En aquestes columnes entren els líquids per parts oposades, segons la seva densitat, i es posen en contacte. El més lleuger flota i el més dens s’eliminarà per la part inferior. Els líquids s’introdueixen mitjançant unes boquilles atomizadores. Columnes de plats: columnes amb plats al seu interior de forma que els líquids circulen en contracorrent fent un moviment en espiral.