fluidos supercriticos

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EXTRACCION CON FLUIDOS SUPERCRITICOSLas plantas poseen una variedad de mezclas de compuestos bioactivos tales como lpidos,grasas, fotoqumicos, fragancias, pigmentos y sabores que son ampliamente utilizados en la agroindustria alimentaria y no alimentaria, en la industria farmacutica y en la industria cosmtica. Para separar estos compuestos (solutos) de la fase slida, sta se pone en contacto con una fase lquida, ambas fases entran en contacto ntimo y el (los) soluto(s) se difunde(n) desde el slido a la fase lquida, lo que permite una separacin de los componentes de su estructura natural original.Este proceso se conoce como lixiviacin y para realizarlo existen varios mtodos. Un proceso importante es la lixiviacin de azcar de las remolachas con agua caliente. Otros procesos muy utilizados consisten en la extraccin de aceites vegetales, en los cuales se emplean disolventes orgnicos como hexano, acetona y ter, para extraer aceites de man, soja, semillas de lino, ricino, girasol o algodn (Geankoplis, 1999).Los mtodos tradicionales de extraccin requieren altos tiempos de residencia y grandes cantidades de solvente. Estos mtodos se basan en la seleccin del solvente asociado con el uso de calor y/o agitacin e incluyen el soxhlet, la hidrodestilacin y maceracin mezclada con agua, alcohol o grasa caliente. El soxhlet es una tcnica estndar y la principal referencia para evaluar el rendimiento de otros mtodos de extraccin slido lquido (Luque de Castro y Garca-Ayuso, 1998). De un tiempo a esta parte se han desarrollado varias tcnicas nuevas para la extraccin de solutos de matrices slidas, entre ellas se tiene: la extraccin asistida con ultrasonido (Vinatoru, 2001), la extraccin asistida con microondas (Kaufmann y Christen, 2002), la extraccin con solvente acelerado (Kaufmann y Christen, 2002; Smith, 2002) y la extraccin con fluidos supercrticos (Brunner, 2005; Rozzi y Singh, 2002), con el objeto de acortar el tiempo de extraccin, disminuir el consumo de solvente, aumentar el rendimiento de extraccin y mejorar la calidad del extracto. EXTRACCION CON FLUIDOS SUPERCRITICOSEs una operacin unitaria que aprovecha el poder disolvente de fluidos a temperaturas y presiones por encima de sus valores crticos Un fluido supercritico es cualquier fluido a una temperatura superior a la temperatura critica, Tiene propiedades intermedias entre un liquido y un gas

Estas propiedades incrementan el poder disolvente de un fluido supercrtico y le proporcionan mayor poder penetrante en el material a extraer , los fluidos supercrticos son superiores a los liquidos en cuanto a la capacidad de penetrar en los microporos de una estructura solida y son superiores a los gases en cuanto a su difusin.Entre ellos el dixido de carbono es consideraro el disolvente que al estado supercrtico podra decirse que es el ideal ya que no es toxico ni inflamable en econmico y posee una Tc baja ( Tc= 304K, Densidad c = 0.468 Pc= 7.38x 106. Los FSC se caracterizan por el amplio rango de densidades que pueden adoptar. Por encima de las condiciones crticas, pequeos cambios en la presin y la temperatura producen grandes cambios en la densidad, podramos definir este punto como aquel por encima del cual no se produce licuefaccin al presurizar, ni gasificacin al calentar; y por ende un fluido supercrtico es aquel que se encuentra por encima de dicho punto.Los FSC presentan ventajas en los procesos de extraccin, ya que al comportarse como un lquido facilita la disolucin de los solutos, a la vez que, su comportamiento como gas permite una fcil separacin de la matriz. Esto conlleva un proceso de extraccin ms rpido, eficiente y selectivo que en el caso de la extraccin lquido-lquido. Adems, se pueden usar "disolventes verdes" como el CO2 evitando el uso de los habituales disolventes clorados de las extracciones lquido-lquido.Este proceso conjuga la extraccin con liquidos y la destilacin, la extraccin queda virtualmente libre de solvente residual , se reduce el requerimiento energetico Los fluidos supercrticos son :

PROCESO DE EXTRACCIN CON FLUIDOS SUPERCRITTICOS. Este se hace pasar por el extractor en el que se encuentra la materia prima de la que se quiere extraer el compuesto de inters. En el caso de los lquidos se trata de una columna de extraccin en la que se introduce el dixido de carbono supercrtico por la parte inferior y el lquido a tratar por la parte superior. En ambos casos el CO2 sale del equipo cargado con los compuestos de inters y mediante un cambio de presin y/o temperatura se provoca un cambio en la densidad del fluido y por lo tanto en su capacidad de disolucin. Generalmente se suele reducir la presin, ya que el aumento de temperatura suele estar desaconsejado cuando se trabaja con materiales sensibles al calor. En los casos ms extremos de cambios de densidad se procede a reducir la presin hasta que el CO2 es un gas. La corriente se introduce en un cicln en el que se separan los compuestos de inters, que precipitan al fondo del equipo, de dixido de carbono, que sale por la parte superior. Posteriormente se enfra la corriente de CO2 hasta volver de nuevo al punto 1 del ciclo de produccin. El extracto se obtiene libre de impurezas en el separador ciclnico, lo que le confiere unas condiciones ptimas para su uso en la industria cosmtica, farmacutica o alimentariaAmbos tipos se realizan en dos etapas la extraccin y la separacin A presin controlada, el disolvente comprimido a una determinada presin disuelve el soluto en un recipiente de extraccin. Luego la solucin es expandida en la etapa de separacin para precipitar el extracto y finalmente el disolvente es recomprimido para ser reciclado A Temperatura controlada. Se diferencia del anterior en la etapa de separacin ya que en este caso el extracto es precipitado calentando la solucin para disminuir la densidad del solvcente . la densidad se aumenta luego para reciclar mediante un enfriamiento isobrico. Este proceso es altamente eficiente energticamente debido a que el calor se transfiere directamente entre las etapas de calentamiento y enfriamiento y en la proximidad de condiciones isobricas minimiza la energa de compresin.

CARACTERISTICAS DE LOS FLUIDOS SUPERCRITICOS1. Poseen alto coeficiente de difusin y viscosidad ms baja que los lquidos; 2. Ausencia de tensin superficial, la cual aumenta la operacin de extraccin dada la rpida penetracin de estos al interior de los poros de la matriz heterognea; 3. La selectividad durante la extraccin puede ser manipulada dada la variacin de las diferentes condiciones de operacin temperatura y presin afectando la solubilidad de varios componentes en el fluido supercrtico; 4. La extraccin con fluidos supercrticos no deja residuos qumicos; 5. La extraccin con CO2 supercrtico permite su fcil recuperacin por procesos de reciclaje. El CO2 supercrtico tambin ha sido usado en innumerables aplicaciones industriales que incluyen diferentes campos como: alimentos, agricultura, acuicultura, pesticidas, procesos microbianos, petroqumica y farmacutica

VENTAJAS DE LA EXTRACCION CON FLUIDOS SUPERCRITICOSLa extraccin con fluidos supercrticos consiste en la obtencin de extractos de productos naturales mediante la tecnologa de extraccin con CO2 en estado supercrtico. Las principales ventajas de esta tecnologa son:

Extraccin a baja temperatura: evita degradacin de producto por efecto de la temperatura, usualmente la extraccin se realiza por debajo de 50C. No utilizacin de disolventes orgnicos: en oposicin a la extraccin convencional la extraccin con fluidos supercrticos no requiere la presencia de disolventes evitando as riesgos de manipulacin con productos inflamables. Instalacin no ATEX. No emisiones de productos orgnicos voltiles.

ALGUNAS APLICACIONES COMERCIALES DE LA EXTRACCIN CON LOS FSC EN LA AGROINDUSTRIA AGROALIMENTARIA Las aplicaciones son: el fraccionamiento y la extraccin de aceites y grasas, la extraccin de antioxidantes naturales, la extraccin de alcaloides, aromas y especias. Se describen a continuacin estas aplicaciones y los procesos tpicos como se llevan a cabo. Extraccin y fraccionamiento de lpidosLas aplicaciones de los FSC en esta rea se relacionan bsicamente con el uso de dixido de carbono, la ventaja principal de utilizar CO2 supercrtico est en la calidad del aceite obtenido por este medio en comparacin con los aceites extrados con solventes orgnicos tradicionales Otras ventajas comparativas son: (1) aceites prcticamente libres de fosfolpidos y glicolpidos. Los aceites convencionales contienen de 1 a 3% de lpidos polares. (2) Menor contenido de hierro. (3) Aceites claros y desodorizados. (4) Menores prdidas por refinacin y menor consumo de soda custica La desventaja est en la menor estabilidad oxidativa del aceite obtenido con CO2 debido a la ausenciade fosftidos que en algunos casos protegen al aceite de la autooxidacin.Extraccin de antioxidantes naturalesSe est utilizando CO2 supercrtico para la obtencin de tocoferoles a partir de soja y subproductos del aceite de oliva Tambin se obtienen antioxidantes naturales a partir de la extraccin de plantas tales como salvia y romero, que tienen actividad similar o mayor que las de los antioxidantes sintticosExtraccin de alcaloides, aromas y especiasUno de los campos de aplicacin de la tecnologa con FSC ms desarrollados a nivel industrial es la obtencin de ingredientes para la agroindustria, perfumes y cosmtica. Otra aplicacin clsica de los FSC es la usada en la descafeinacin del caf. El caf contiene del 0.8 - 2% de cafena cuyo consumo excesivo puede incidir en la salud de las personas por lo que industrialmente se elimina, pero que por otra parte, tiene un valor agregado por sus aplicaciones farmacuticas.Otra aplicacin interesante es la extraccin de compuestos responsables del sabor amargo y caracterstico de la cerveza La extraccin con FSC se ha empleado en la eliminacin de nicotina del tabaco