Cartea tehnică a unui extractor

I. Introducere. Generalităţii. Prezentarea cazului studiat.

1. 1. Extracţia

Extracţia este operaţia de separare parţială sau totală a componentelor unui amestec pe baza difrenţei de solubilitate în unul sau mai mulţi dizolvanţi. Operaţia de separare prin extracţie implică următoarele faze: realizarea unui contact intim între amestecul supus extracţiei şi dizolvant, separarea fazelor formate, recuperarea solutului şi a dizolvantului.

Primele două faze de extracţie propriu-zisă se realizează de cele mai multe ori în acelaşi aparat, pe când faza de recuperare necesită instalaţii separate.

În prezent, extracţia cu solvenţi şi cromatografia sunt cele mai utilizate tehnici de separare.

După natura amestecului iniţial (solid, lichid) supus extracţie, operaţia poate fi :

- extracţie solid-lichid (de exemplu extracţia cu alcool etilic sau cu apă a produselor vegetale pentru obţinerea unor medicamente, extracţia cu apă a zahărului de sfeclă etc.);

- extracţia lichid-lichid (de exemplu extracţia uleiurilor minerale şi vegetale cu furfurol, recuperarea şi concentrare substanţelor organice din diverse soluţii ).

Extracţia se realizează prin contactul direct dintre solvent şi materialul supus extracţiei, componentele solubile difuzează şi se dizolvă în solvent.

Durata şi eficacitatea extracţiei depinde de :

- natura şi gradul de mărunţire al produsului supus extracţiei; agitarea măreşte suprafaţa de contact cu dizolvantul;

- natura solventului ales;

- viteza de circulaţie aleasă a solventului care uşurează difuziunea;

- temperatura de lucru; difuziunea creşte o data cu marirea temperaturii;

- gradul de umiditate al produsului.

Solvenţii cel mai frecvenţi întrebuinţaţi în operaţiile de extracţie sunt : apa, alcoolul etilic, acetona, benzina, benzenul, tetraclorura de carbon, etc.

Indiferent de natura amestecului supus extracţiei, solventul trebuie să îndeplinească următoarele conditii:

1. să fie selectiv;

2. să fie pur;

3. să nu fie exploziv sau inflamabil;

4. să aibă masă specifică mică;

5. să aibă temperatură de fierbere cât mai scăzută;

6. să nu fie corosiv sau prea toxic.

În industria alimentară este specifică extracţia solid-lichid, care se bazează pe proprietatea pe care o au substanţele lichide de concentraţii diferite de a difuza una în alta atunci când sunt puse în contact, în timp ce faza solidă propriu-zisă se prezintă ca o fază inertă, care nu intervine în procesul de difuziune a substanţelor lichide decât sub aspectul comportării ca o membrană permeabilă sau semipermeabilă. Extracţia solid-lichid prezintă unele particularităţi în sensul că reziduul va conţine totdeauna dizolvant reţinut pe suprafaţa şi în porii particulelor solide, iar extractul poate fi format dintr-o fază lichidă omogenă, care poate antrena particulele fine de solid. De aceea, o problemă dificilă este recuperarea dizolvantului din reziduurile solide.

Moduri de realizare a extracţiei :

• extracţia simplă, în care solidul (inert + solut) şi dizolvantul se află un anumit timp în contact într-un recipient. Extracţia decurde lent, iar la atingerea concentraţiei de echilibru se separă fazele, operaţia realizându-se în regim nestaţionar;

• extracţia multiplă (în trpte), în care solidul (inert + solut), sub formă de particule, este fix iar dizolvantul se deplasează periodic sau continuu spălând în trepte, din solid componentul de extras (solutul). Se obţin extracte (faza lichidă) din ce în ce mai diluate în solut şi un rafinat (faza solidă) epuizat în solut;

• extracţia continuă în contracurent cu contact multiplu, la care solidul (inert + solut) şi dizolvantul circulă continuu în contracurent; în orice secţiune a aparatului se stabileşte o concentraţie constantă în faza solidă (rafinat) şi lichidă (extract), iar operaţia decurge în regim staţionar.

Prima variantă se aplică la obţinerea băuturilor răcoritoare, iar celelalte două variante se aplică, în principal, la extracţia uleiului din materiile prime oleaginoase şi la extracţia zahărului din tăiţeii de sfeclă de zahăr.

1. 2. Extractorul

Aparatele utilizate în extracţia solid-lichid în mod generic se întâlnesc sub denumirea de extractoare pentru industria uleiului şi de difuzoare pentru industria zahărului.

Criteriile de clasificare a aparatelor de extracţie solid-lichid sunt prezentate în tabelul următor :

Criterii de clasificare a aparatelor de extracţie solid-lichid

Mod de funcţionare Tip constructiv

Rotative Transportor orizontal cu bandă perforată Transportor vertical

Sub formă de lanţ Sub formă de melc

Periodice (discontinue) Depăşite moral

Continue Mandriko

Berge

RT

Blow-Knox

Filtrex

Miag

Carusel Rotocel De Smet

Lurgi

PTK Olier

Oppermann-Deichmann

Bollmann BMA

Buckau-Wolf

Hidebrandt

ND

Fauth