O EXPERIMENTO EXTRAÇÃO SUPERCRÍTICA

 

 

 

 

EXPERIMENTO 1

EXTRAÇÃO SUPERCRÍTICA

 

 

 

 

 

 

Disciplina: Laboratório de Engenharia Química 2

Agosto/2020

1. DEFINIÇÃO

        

1.1. Características dos Fluidos Supercríticos

Em termodinâmica, o diagrama de fases de um elemento é uma representação gráfica que apresenta condições de temperatura e pressão onde as diversas fases de certa substância são termodinamicamente mais estáveis. As curvas de equilíbrio são contornos que separam as regiões de cada fase, fornecendo valores de pressão e temperatura nos quais as fases coexistem no equilíbrio, conforme mostrado na Figura 1 (SANTOS, 2011).

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Figura 1 – Diagrama de Fases

Fonte: Brasil Escola

Se determinada substância no estado líquido é aquecida em um recipiente fechado, submetida, então, a uma pressão, a pressão de vapor desse elemento eleva-se de forma contínua com o aumento da temperatura. Sendo assim, ocorre um aumento da densidade do vapor, ao mesmo tempo em que ocorre uma diminuição da densidade do líquido, consequente do seu aumento de volume. Há um momento, então, onde a densidade do vapor se iguala à do líquido remanescente e o limite entre as duas fases desaparece. O ponto que limita a região onde não há distinção entre as fases de líquido e vapor é denominado ponto crítico ou estado crítico, caracterizando-se pela temperatura crítica e pressão crítica, que são particulares para cada substância (SANTOS, 2011).

A partir disso, se diz que a pressão crítica é a pressão mínima requerida para liquefazer um gás a uma determinada temperatura e a temperatura crítica é a temperatura acima da qual é impossível liquefazer um gás por compressão. Portanto, uma substância acima da temperatura crítica ainda se comportará com um gás, independente da pressão aplicada. Um elemento que se encontra em condições de temperatura e pressão críticas é denominado fluido supercrítico (SANTOS, 2011).

Os fluidos supercríticos possuem atributos intermediários entre os de um gás e um líquido. Eles possuem coeficientes de difusão próximos aos de um gás. Sua capacidade difusiva é em torno de duas vezes maior que a de líquidos, o que é capaz de proporcionar uma rápida e eficiente transferência de massa. Além disso, os fluidos supercríticos possuem baixa viscosidade e ausência de tensão superficial, facilitando a penetração desses fluidos em uma matriz sólida. Os valores de densidade desses fluidos, que são próximos aos valores de um líquido, proporcionam um bom poder solvente (SANTOS, 2011).

Diante de tudo isso, o comportamento confuso de substâncias no estado supercrítico permite que estas possam, devido à viscosidade e à difusividade análogas às de um gás, penetrar profundamente no material, e, devido à capacidade de solvatação análoga a de um líquido, extrair as substâncias de interesse presentes em uma matriz sólida.(SANTOS, 2011).

1.2. Processo de Extração Supercrítica

 

Um sistema típico de extração supercrítica consiste nos seguintes componentes: uma fonte de CO2, um compressor ou bomba de alta pressão, um vaso extrator, uma válvula de descompressão e uma câmara de separação, além de vários controladores de temperatura e pressão. O CO2 pressurizado no estado líquido, é fornecido ao sistema através do compressor, passando então por um pré-aquecedor, onde sua temperatura é elevada, ocorrendo assim a sua passagem do estado líquido para o estado supercrítico. O CO2 supercrítico, à medida que flui no sistema, passa pela matriz sólida localizada na câmara de extração. Logo após, a mistura soluto-solvente é submetida à expansão ao passar pela válvula de expansão. À pressão e temperatura reduzidas, o extrato precipita no frasco coletor. O CO2, já no estado gasoso, recircula no sistema, passando novamente pelo compressor e pelo trocador de calor antes de chegar ao vaso extrator. Este procedimento é usual em processos de nível industrial (SANTOS, 2011). A Figura 2 apresenta o esquema do processo de extração supercrítica explicado.

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Figura 2 – Diagrama esquemático de um processo de extração supercrítica

Fonte: SANTOS (2011, p.12)

2. USOS E APLICAÇÕES

A extração com fluido supercrítico pode ser aplicada em várias áreas da indústria como, farmacêuticas, cosméticas, perfumaria, alimentos, e no processamento químico (FILIPPIS, 2001):

• Extração de matérias-primas das plantas medicinais;
• Obtenção comercial dos carotenos da cenoura;
• Extração de óleos essenciais de plantas aromáticas;
• Retificação e desodorização de óleos comestíveis em geral;
• Concentração de princípios ativos naturais (antioxidantes, corantes, flavorizantes, constituintes fitoterápicos);
• Extração de aromas e constituintes cosméticos;
• Extração de inseticidas naturais de plantas;
• Extração de lúpulo para indústria de cerveja;
• A descafeinização do café e do mate;
• Produção de oleoresinas de condimentos de alta qualidade;
• Extração e refino de óleos comestíveis;
• Extração e fracionamento de óleos de sementes e ácidos graxos;
• Concentração de óleos cítricos;
• Extração da lecitina pura de lecitina bruta;
• Separação do colesterol da gema de ovo, de gorduras animais e de carnes;
• Extração da nicotina do tabaco;
• Purificação de polímeros;
• Separação de aromáticos de produtos do petróleo;
• Remoção de metais do resíduo do petróleo;
• Extração de hidrocarbonetos líquidos do carvão de pedra e da hulha.

3. VANTAGENS E DESVANTAGENS

A extração com fluido supercrítico demonstra algumas vantagens comparada a outros métodos de extração. Entre essas vantagens podemos citar; o elevado potencial de solubilidade; as baixas temperaturas críticas de alguns solventes supercríticos, podendo assim, extrair produtos termossensíveis sem sofrer alterações nas suas propriedades; alguns solventes utilizados são gasosos à temperatura e pressão ambiente, por causa disso, eles são facilmente eliminados do extrato após a operação. Ademais, é possível modificar as propriedades dos solventes utilizados, ajustando a pressão e temperatura ou com adição de co-solventes que mudam a polaridade dos gases (FILIPPIS, 2001).