Informe N°2 TRANSFERENCIA DE MASA II
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U N I - 2 0 1 5 FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA Y TEXTIL Objetivos: - Obtención de aceite esencial de la muña mediante destilación de arrastre de vapor. - Evaluar el rendimiento de la extracción del aceite esencial de la muña, comparar el precio del mercado y de producción ver si es económicamente rentable. Fundamento teórico: La destilación por arrastre con vapor es una técnica usada para separar sustancias orgánicas insolubles en agua y ligeramente volátiles, de otras no volátiles que se encuentran en la mezcla, como resinas o sales inorgánicas, u otros compuestos orgánicos no arrastrables. La destilación por arrastre con vapor se emplea con frecuencia para separar aceites esenciales de tejidos vegetales. Los aceites esenciales son mezclas complejas de hidrocarburos, terpenos, alcoholes, compuestos carbonílicos, aldehídos aromáticos y fenoles y se encuentran en hojas, cáscaras o semillas de algunas plantas. En el vegetal, los aceites esenciales están almacenados en glándulas, conductos, sacos, o simplemente reservorios dentro del vegetal, por lo que es conveniente desmenuzar el material para exponer esos reservorios a la acción del vapor de agua. Los aceites esenciales son productos naturales aplicados en diferentes industrias: - Industria cosmética y farmacéutica: perfumes, principios activos, etc. - Industria de alimentos y derivadas: potenciadores del sabor para todo tipo de bebidas, helados, galletitas, golosinas, productos lácteos, etc. - Industria de productos de limpieza: fragancias para jabones, detergentes, desinfectantes, productos de uso hospitalario, etc. - Industria de plaguicidas: agentes pulverizantes, atrayentes y repelentes de insectos, etc 1
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Informe sobre el curso de Masa II Tema: Arrastre de vapor para la obtencion de aceite de muña
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FACULTAD DE INGENIERA QUMICA Y TEXTIL
FACULTAD DE INGENIERA QUMICA Y TEXTILUNI-2015
Objetivos: Obtencin de aceite esencial de la mua mediante destilacin de arrastre de vapor. Evaluar el rendimiento de la extraccin del aceite esencial de la mua, comparar el precio del mercado y de produccin ver si es econmicamente rentable.
Fundamento terico:La destilacin por arrastre con vapor es una tcnica usada para separar sustancias orgnicas insolubles en agua y ligeramente voltiles, de otras no voltiles que se encuentran en la mezcla, como resinas o sales inorgnicas, u otros compuestos orgnicos no arrastrables.La destilacin por arrastre con vapor se emplea con frecuencia para separar aceites esenciales de tejidos vegetales. Los aceites esenciales son mezclas complejas de hidrocarburos, terpenos, alcoholes, compuestos carbonlicos, aldehdos aromticos y fenoles y se encuentran en hojas, cscaras o semillas de algunas plantas. En el vegetal, los aceites esenciales estn almacenados en glndulas, conductos, sacos, o simplemente reservorios dentro del vegetal, por lo que es conveniente desmenuzar el material para exponer esos reservorios a la accin del vapor de agua. Los aceites esenciales son productos naturales aplicados en diferentes industrias: Industria cosmtica y farmacutica: perfumes, principios activos, etc. Industria de alimentos y derivadas: potenciadores del sabor para todo tipo de bebidas, helados, galletitas, golosinas, productos lcteos, etc. Industria de productos de limpieza: fragancias para jabones, detergentes, desinfectantes, productos de uso hospitalario, etc. Industria de plaguicidas: agentes pulverizantes, atrayentes y repelentes de insectos, etcLos aceites esenciales son voltiles, lo que significa que pasan del estado lquido al estado gaseoso muy fcilmente, a temperatura ambiente o temperaturas altas. No son aceitosos sino ms bien lquidos como el agua. La rotura de las glndulas que contienen aceite esencial, o simplemente la exposicin al calor, ayuda a liberar estos olores naturales y voltiles. Esta es una de las razones por la que experimentamos ms fragancias durante el verano. Es obvio que hay un menor nmero de plantas que florecen en el invierno, pero tambin como el clima es mucho ms fro y el aire es ms denso, las molculas se mueven a un ritmo ms lento y los aceites esenciales son menos propensos a evaporarse. Esto hace que sea ms difcil para nosotros para sentir su olor.
Composicin QumicaComponentes en el aceite esencial de mua proveniente de Amazonas Per:
Cuadro 1. Compuestos presentes en el aceite esencial de mua
Propiedades Fsico-qumicasEl aceite esencial de naranja dulce tiene las siguientes propiedades fsico-qumicas:
Cuadro 2. Caractersticas organolpticas y propiedades fisicoqumicas del aceite esencial de mua.
EXPORTACIONES DEL PRODUCTO MUA SEGUN SUS PRINCIPALES MERCADOS EN EL 2014
FUENTE: SUNAT
EVOLUCION DE LAS EXPORTACIONES DEL PRODUCTO MUA SEGUN SUS PRINCIPALES MERCADOS 2010 - 2014
FUENTE: SUNAT
EVOLUCION DE LAS EXPORTACIONES DEL PRODUCTO MUA SEGUN SUS PRINCIPALES MERCADOS 2010 2015
FUENTE: SUNAT
Composicin QumicaComponentes en el aceite esencial de mua proveniente de Amazonas Per:
Cuadro 1. Compuestos presentes en el aceite esencial de muaPropiedades Fsico-qumicasEl aceite esencial de naranja dulce tiene las siguientes propiedades fsico-qumicas:
Cuadro 2. Caractersticas organolpticas y propiedades fisicoqumicas del aceite esencial de mua.
EXPORTACIONES DEL PRODUCTO MUA SEGUN SUS PRINCIPALES MERCADOS EN EL 2014
FUENTE: SUNAT
EVOLUCION DE LAS EXPORTACIONES DEL PRODUCTO MUA SEGUN SUS PRINCIPALES MERCADOS 2010 - 2014
FUENTE: SUNAT
EVOLUCION DE LAS EXPORTACIONES DEL PRODUCTO MUA SEGUN SUS PRINCIPALES MERCADOS 2010 2015
FUENTE: SUNAT
CLCULOS Y RESULTADOS:
Datos obtenidos experimentalmente, se obtuvo los volmenes de la emulsin de aceite con agua, esta emulsin despus de un tiempo se separ en dos fases y se hall el verdadero volumen de aceite, para trabajar con los verdaderos datos, se halla esta reaccin y convirtieron los datos de volumen de emulsin en volmenes de aceite.
TiempominV (ml)aguaV (ml) acumuladoAguaV (ml) aceiteV (ml) acumulado aceite mlV(ml) aceite 3 min
0000.00000.00.0000
342420.28571.50.2857
61001421.04765.50.7619
91092511.42867.50.3810
121093601.904810.00.4762
151074672.285712.00.3810
181115782.381012.50.0952
211076852.476213.00.0952
241097942.761914.50.2857
271119053.142916.50.3810
3011310183.619019.00.4762
3311311313.714319.50.0952
3610512364.095221.50.3810
3911013464.285722.50.1905
4211014565.238127.50.9524
4511015665.714330.00.4762
4811016766.000031.50.2857
Tabla N1. Datos de laboratorio
El experimento no se concluy por falta de tiempo, por tal motivo vamos a considerar que el tiempo de 48 min es el tiempo en el que la grfica se hace constate, por lo cual este sera igual al tiempo de operacin.
Grafica N1. Volumen de aceite vs tiempo
De la grfica variacin de volumen de aceite vs tiempo, podemos notar que existen dos picos bien pronunciados, lo cual no tendra que pasar, ya solo tendra que tener un solo pica, el cual se dara en un tiempo econmica ms deseable. Por los problemas que se dio por la emulsin, vamos a considerar el punto ms deseable econmicamente, al que se da en un tiempo de 6 min. Que es el mximo volumen de aceite extrado.
Grafica N2. Variacin de volumen de aceite vs tiempo
En la grfica volumen de agua Vs tiempo se puede ver que a partir del tiempo de 9 min, se comienza a hacer constante el volumen de agua consumida,
Grafica N3. Volumen de agua vs tiempo
La grafica nos muestra el volumen acumulado de agua, esta grafica es imprtate en el aspecto de seguridad. Ya que nos muestra cuanto volumen de agua se ha consumido en el generador de vapor, nunca se debe dejar que el volumen del agua se evapore por completo, ya que puede ocasionar una accidente ( se genera vaco ).
Grafica N4. Volumen acumulado de agua vs tiempo
Otros datos del experimento Tiempo de la primera gota42 min. 12 seg.
Masa de la mua2.4 kg
Masa del agua 10 kg
Tiempo inicial 9:27 am.
Tiempo final11:00 am
De las grficas podemos hallar:Tiempo ptimo de operacin luego que cay la primera gota Tiempo ptimo de operacin= 48 minutosLa primera gota cay a los 42 12 de la operacin, por consiguiente:Tiempo ptimo de operacin =48 + 42 12 =90 12
Ahora calcularemos el gasto de agua (10 kg):Consumo de agua = 0.01 m3
Ahora, calcularemos el costo ptimo de vapor de esta operacin:
Finalmente calculamos la potencia de la resistencia: y Hl = 4.186 KJ / kg. C Volumen de agua en la vaporizacion =0.00167000 m Volumen de agua para elevar hasta 100C = 0.01 m Densidad del agua = 1000 Kg/m3 Masa de agua consumida en la vaporizacion = 1.67 Kg Masa de agua para elevar hasta 100C = 10 Kg
Energa consumida:
2256.92x1.67 + 4.186x10x78 =7034.136KJ
Tiempo total de operacin:
Los transformamos todo a segundos:
Ahora s finalmente calculamos la potencia consumida de la resistencia:
Pero se mantuvo encendido durante 1.503 horasEntonces consumio E= 1.299x1.503 = 1.952397 kWhCosto de energa elctrica (edelnor):Precio de consumo unitario de energa por edelnor es S/. 0.3472/ kWh
Costo de la mua Se proces 2.400 kg de mua El precio de la mua costo S/. 16 el 2.900 kg
Entonces su costo asciende a: S/. 13.24
Costo de aceite esencial en el mercado 3 soles /mlAceite esencial obtenido 6 ml
S/. 18
La utilidad total seria
Utilidad = 18 (0.678+0.035+13.24) = S/. 4.047
Conclusiones: El proceso de destilacin por arrastre de vapor genera rentabilidad a groso modo, ayudando a proyectarse en un futuro cercano si se desea hacer a gran escala abaratando los costos. El uso de la mua como fuente de obtencin del aceite es recomendable por su rentabilidad pudiendo extraerse mas aceites si se decantara completamente las muestras obtenidas en un inicio. Se verifica que el pago por el uso de agua no es una variable determinante por el costo de la operacin, donde se calcula que el de mayor costo se refiere a la mua. El costo energtico tampoco es alto, aunque si mayor que el costo del agua, donde se puede proyectar su ahorro considerando el empaquetamiento del equipo para disminuir el gasto energtico. El trabajo de la destilacin tomo aproximadamente 1.5 horas pudindose obtener rentabilidad, permitindose la proyeccin de realizarlo a mas tiempo con grandes volmenes obtenindose mayores ganacias.
Recomendacin: Se puede proyectar industrialmente la obtencin del aceite de mua, debido a la abundancia en la serrana peruana, asi como tambin a su fcil disposicin, asi como tambin el bajo costo de inversin. Es posible mejorar el rendimiento de la obtencin del aceite al mejorar los sistemas de transferencia de calor y adems evitando la fuga del vapor pudiendo optimizar el proceso. Es posible lograr el segundo paso la cual consiste en separar los componentes del aceite logrndose mayor agregado.
Bibliografia: TREYBAL, R. E. Operaciones de Transferencia de Masa McGRAW-HILL 2 Edicin Mxico, Mxico D.C. 1988 Captulo 9 pg. 390-391. http://iqtma.uva.es/separacion/archivos/arrastrevapor.pdf http://es.slideshare.net/RRALO/extraccion-por-arrastre-con-vapor http://sisbib.unmsm.edu.pe/bvrevistas/ciencia/v12_n2/pdf/a06v12n2.pdf
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