ESTRAZIONE SOLIDO/LIQUIDO - ESERCIZI

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1 ESTRAZIONE SOLIDO/LIQUIDO - ESERCIZI versione#b1 - Prof.A.Tonini ES. 1* ESTRAZIONE SOLIDO/LIQUIDO - MONOSTADIO discontinua 200 Kg di prodotto vegetale costituito da semi con 30% di olio (solutoa), viene sottoposto a estrazione monostadio discontinua con opportuno solvente (S) puro; si utilizza 3 volte la quantità minima teorica di solvente. La retta di equilibrio del residuo con la soluzione è espressa dall equazione Y= 0,4-0,5X. Determinare la composizione di olio nell estratto e nel raffinato finale col metodo grafico, e la portata di estratto e solvente. vedere GRAFICO triangolo rettangolo isoscele, in questi calcoli con lati di 20 cm. il rapporto minimo solvente/alimentazione è rappresentato dal p.to P sulla retta S-F; applico regola della leva, misure in cm da diagramma, K=3; rapp. OF/OS = (S/F)oper = K (S/F)min = K (PF/PS) = K*; rapp. PF/PS = 0,412 cm/cm; K* = 3 x 0,412 1,24 SF= OS+ OF; dividendo tutto per OS SF/OS = 1 + OF/OS = 1+K*; da cui, con SF= 20,9 cm, OS = SF/(1+K*) = 9,33cm; OF = 11,57 cm si riportano i valori sul grafico per determinare la posizione del p.to O sulla retta si determinano quindi le composizioni di E e R; ULTIMI CALCOLI: la retta di equilibrio passa per i punti sugli assi (0,80;0) e (0;0,40) ; estratto E: dal grafico: Y AE = 0,20; Y SE = 0,80 raffinato R: dal grafico: X AR = 0,085; (dall eq. della retta Y = 0,4-0,5x 0,085 =0,358 =X SR ); X BR = 1-0,085 0,358 = 0,557; rapporto portate S/F = 1,24; portata solvente S = 1,24 x 200 = 248 Kg; dai bilanci di materia: (globale) F + S = E + R (B) F X BF = R X BR ricavo portata R = 200 x 0,70/0,557 = 251,35 Kg; portata E = ,35 = 196,65 Kg GRAFICO DELL ESTRAZIONE:

2 ES. 2* ESTRAZIONE SOLIDO/LIQUIDO - MONOSTADIO discontinua simil tema di esame 2001 Un prodotto solido contenente sostanze solubili con frazione in massa X AF =25% (solutoa) e sostanze insolubili (B) con frazione Z=75%, viene sottoposto a estrazione monostadio discontinua con opportuno solvente (S) puro; a 1 Kg di solido iniziale vengono mescolati 3 Kg di solvente organico puro, e dopo tempo opportuno si esegue la separazione tra soluzione ottenuta E e solido residuo R. La retta di equilibrio del residuo con le soluzioni ottenibili è espressa dall equazione Y= 0,4(1-X). Determinare la composizione della soluzione ottenuta e del raffinato finale (col metodo grafico), e le loro portate. Svolgimento (grafico): triangolo rettangolo isoscele, in questi calcoli con lati di 10 cm. Eq. retta Y =0,4 0,4 X; con Y=composizione di S in Estratto; X=composizione di A in Estratto; tocca gli assi con Y =0,4 X=1; BILANCI DI MATERIA: F= 1Kg;S=3 Kg; [F=alimentazione;S=solvente;E=estratto;R=raffinato o residuo] (1) F + S = E + R; (2) F X AF = EY AE + RX AR ; (3) FX BF = RX BR ; portate S/F=3/1=OF/OS = 3 applico regola della leva, misure in cm da diagramma, rapp. OF/OS = (S/F)oper. = 3; posto che SF= OS+ OF; dividendo per OS SF/OS =1+OF/OS =1+ 3; SF = 10,3 cm; da cui OS = SF/(4) = 2,6 cm si riportano i valori sul grafico per determinare la posizione del p.to O sulla retta ; e unendo con B punto R ed E; composizioni dal diagr.: ESTRATTO: Y AE =0,08; RAFFINATO: X AR =0,03;X BR =0,58 dall eq. (3): R=1,293 Kg; dall eq.(1): E=2,707 Kg [N.B.: PUNTO P: punto di minimo per effettuare l estrazione determinazione della quantità operativa rispetto a quella minima: 3/1=(S/F) OPER = k (S/F) MIN =k (PF/PS)=k (3,35/6,95 cm) =k 0,48; k = 6,25 volte quella minima.] Prof.A.Tonini ES. 3* ESTRAZIONE SOLIDO/LIQUIDO - MONOSTADIO discontinua 2000 Kg/h di prodotto vegetale costituito da semi con 20% di olio (solutoa), viene sottoposto a estrazione monostadio discontinua con opportuno solvente (S) al 2% olio; si vuole un residuo con 4%olio,20% solvente, e un estratto senza inerte al 30%olio. Determinare la portata di estratto raffinato e solvente. (graficamente analiticamente) Svolgimento (grafico): determinazione grafica del p.to O, note le composizioni di S1 (al 98%di solvente), F, E, R,(vedi diagr., di lato 19,8 cm) portate S/F=OF/OS1= 7,7/12,4 cm=0,62; S1=2000 x 0,62=1240 Kg/h F + S1 =R + E; quindi =E + R; portate E/R=OR/OE=4,1/7,4 cm =0,55; E=0,55 x R; F+S1=3240=(0,55+1) x R; R=2090 Kg/h; E=1150 Kg/h Svolgimento (analitico): bilanci di materia: (F=2000Kg/h) (1) F + S1=R + E (2) FX AF + S1Y AS1 =RX AR +EY AE (3) S1Y S1 =RX SR + EY SE (4) FX BF =RX BR dalla (4) R=2105,2 Kg/h dalla (1) S1=105,2 + E e sostituendo in (2): E=1135 Kg/h; S1= 1240 Kg/h

3 ES. 4* ESTRAZIONE SOLIDO/LIQUIDO - MONOSTADIO discontinua 1000 Kg di minerale costituito da 40% di sale (soluto A), viene sottoposto a lisciviazione monostadio discontinua con 800 Kg acqua solvente (S) al 2% di sale. La retta di equilibrio del residuo con la soluzione è espressa dall equazione Y= 0,25-0,25X. Determinare la composizione di estratto e raffinato finale e le portate di estratto. Prof.A.Tonini Svolgimento (grafico): diagr., di lato 14,2 cm determinazione grafica del p.to O, portate S/F=OF/OS1=800/1000=0,8 applico regola della leva, misure in cm da diagramma, rapp. OF/OS1 = (S/F)oper. = 0,8; posto che S1F= OS1+ OF; dividendo per OS1 SF/OS1 =1+OF/OS1 =1,8; SF= 14,8 cm; da cui OS1 = SF/(1,8) = 8,2 cm si riportano i valori sul grafico per determinare la posizione del p.to O sulla retta ; unendo O con B ottengo E (estratto) e R (raffinato, sulla retta eq.) composizioni: Y AE = 0,35; Y SE =0,65; X AR =0,12; X SR =0,22;X BR =0,66; BILANCI DI MATERIA: F + S1 =R + E; quindi 1800=E + R; FX BF = RX BR ; R= 909,1 Kg; E= 890,9 Kg ES. 5* ESTRAZIONE SOLIDO/LIQUIDO - MONOSTADIO continua Alimentazione F=600 g/s di semi costituito da 20%massa di olio (soluto A), il restante 80%inerte, viene sottoposta a estrazione monostadio continua con solvente (S) al 2% di olio. Si vuole ottenere un residuo al 10%olio e 30%solvente, e un estratto al 25%olio senza inerte. Determinare la composizione e le portate di solvente, estratto, raffinato finale, e la resa di estrazione. Soluzione bilanci e composizioni: (1) F + S = E + R; (2) F X AF + SY AS = EY AE + RX AR ; (3) FX BF = RX BR ; F: X AF =0,20; X BF =0,80; S: Y AS =0,02; Y SS =0,98; R: X AR =0,10; X BR =0,60; X SR =0,30; E: Y AE =0,25; Y SE =0,75; Dalla (3): R = 800g/s; da (1) S = E + R F; sostituendo in (2): 600 X AF + EY AS + 800Y AS Y AS = EY AE + 800X AR ; E = 191,3 g/s; S = 391,3 g/s. Resa di estrazione: = (F X AF - RX AR )/F X AF = 0,33 = 33%. RISOLUZIONE GRAFICA: lato A-B: 20 cm; impostare i punti sul diagramma;[solvente S1 al 2%A]; unisco p.ti S1-F e E con B, ottengo p.to O rappresentativo dell estrazione; quindi R [10%A]; misuro S1-F= 20cm; O-F=7,9cm; O-S1=12,1cm; R-O=1,8cm; O-E=7,7cm; per la regola della leva [lunghezze-portate]: solv./alim.= OF/OS1 = estratt/raff. = OR/OE; bil.tot.: solv.+alim= estr.+raff; solvente S = F 7,9/12,1= 391,7g/s; 991,7-estr.= raff; estr/raff= RO/OE=1,8/7,7=0,234; sostituendo: estr=0,234 (991,7-estr), da cui estr.e=188g/s; R=803,7g/s abbastanza simile a risoluz.analitica.

4 ES. 6* ESTRAZIONE SOLIDO/LIQUIDO MULTISTADIO C.C. Un prodotto solido di portata F=2000 Kg/h ha la seguente composizione: sostanza solida solubile (soluto A) in solvente A=52%, sostanza insolubile B=48%; si opera una estrazione multistadio controcorrente continua con un solvente S inizialmente puro; la retta di equilibrio del solido con le soluzioni ottenibili è rappresentata dalla funzione Y=0,3(1-X). Si vuole ottenere un estratto E1 limpido al 82% di soluto e un raffinato finale Rn al 10% di soluto: calcolare le portate di estratto, raffinato, solvente, e il N stadi teorici necessari. a) Disegnare lo schema a blocchi del processo e il diagramma triangolo rettangolo isoscele;riportare sul diagramma i punti rappresentativi E1, F, Rn, S. b) retta di equilibrio : Y= 0,3 0,3X con Y=composizione di solvente nei raffinati, X=composizione del soluto nei raffinati; la retta passa per vertice (A) X=1, e per l ordinata (per X=0) Y=0,3. bilanci sul raffinato finale: Rn: XA Rn =0,10; eq.retta Y=0,3 (0,3 x 0,10) = 0,27 = =composiz. S in Rn XS Rn =0,27 ; XB Rn = 1 0,10 0,27 = 0,63 c) bilanci di materia e portate; (totale): F + S = E1 + Rn (A): FX AF = E1Y AE1 + RnX ARn (B): FX BF = RnX BRn Rn= FX BF / X BRn d) diagramma Y/X e calcolo grafico N stadi: composizione alimentazione F: A=0,52; B=0,48; S=0,0; A=0,10;B=0,63;S=0,27 composizione estratto E1: A=0,82; S=1 0,82 = 0,18; dall ultima equazione Rn = 2000 x 0,48/0,63 = 1524 Kg/h dalle prime 2 equazioni, sostituendo, si ottiene: E1= (FX AF - RnX ARn )/ Y AE1 = 1082,4 Kg/h S = 606,4 Kg/h PROCEDIMENTO GRAFICO: noti e segnati sul diagramma i punti S, F, E1, Rn, secondo le composizioni note; la retta di equilibrio passa dai punti di coordinaate (1;0) e (0;0,3), ottenuti ponendo la condizione prima di Y=0, poi di X=0 (punti di contatto con gli assi X e Y); dall incrocio delle rette S-Rn // F-E1 si determina il p.to differenza D (vedi teoria); unendo E1 con B si ottiene sulla retta di equil. il p.to R1; unendo D con R1 si ottiene E2; unendo E2 con B si ottiene R2; e così via finchè si ottiene (o si supera) Rn; gli stadi sono: E1/R1 E2/R2... En/Rn nell esercizio dato N stadi= 5

5 ES. 7* ESTRAZIONE SOLIDO/LIQUIDO MULTISTADIO C.C. simil tema esame 2001 Un prodotto solido di portata F=500 Kg/h ha la seguente composizione: sostanza solida solubile (soluto) in solvente A=40%, sostanza insolubile B=58%, solvente S=2%; si opera una estrazione multistadio controcorrente continua con un solvente inizialmente puro; la retta di equilibrio del solido con le soluzioni ottenibili è rappresentata dalla funzione Y=0,4(1-X). Si vuole ottenere un estratto limpido al 65% di soluto e un raffinato finale al 4% di soluto: calcolare le portate di estratto, raffinato, solvente, e il N stadi teorici e reali ( = 73%) necessari. a) Disegnare lo schema a blocchi del processo e il diagramma triangolo rettangolo isoscele;riportare sul diagramma i punti rappresentativi E1, F, Rn, S. b) retta di equilibrio : Y= 0,4 0,4X con Y=composizione di solvente nei raffinati, X=composizione del soluto nei raffinati; Rn: A=0,04; eq.retta Y=0,4 (0,4 x 0,04) = 0,384 = =composiz. S in Rn S=0,384 ; B= 1 0,04 0,384 = 0,576 c) bilanci di materia e portate; (totale): F + S = E1 + Rn (A): FX AF = E1Y AE1 + RnX ARn (B): FX BF = RnX BRn Rn= FX BF / X BRn d) diagramma Y/X e calcolo grafico N stadi: composizione alimentazione F: A=0,4; B=0,58; S=0,02; A=0,04;B=0,576;S=0,384 composizione estratto E1: A=0,65; S=0,35; dall ultima equazione Rn = 503,5 Kg/h dalle prime 2 equazioni, sostituendo, si ottiene: E1= 276,7 Kg/h S = 280,2 Kg/h PROCEDIMENTO GRAFICO: noti e segnati sul diagramma i punti S, F, E1, Rn, secondo le composizioni note; la retta di equilibrio passa dai punti di coordinaate (1;0) e (0;0,4), ottenuti ponendo la condizione prima di Y=0, poi di X=0 (punti di contatto con gli assi X e Y); dall incrocio delle rette S-Rn // F-E1 si determina il p.to differenza D (vedi teoria); unendo E1 con B si ottiene sulla retta di equil. il p.to R1; unendo D con R1 si ottiene E2; unendo E2 con B si ottiene R2; e così via finchè si ottiene (o si supera) Rn; gli stadi sono: E1/R1 E2/R2... En/Rn nell esercizio dato N stadi= 6 N stadi reali = 6/0,73 = 9

6 ES. 8* ESTRAZIONE SOLIDO/LIQUIDO MULTISTADIO C.C. simil tema esame 1991 Un prodotto vegetale di portata F=1500 Kg/h ha la seguente composizione: sostanza solida solubile (soluto) in solvente A=10%, sostanza insolubile B=50%, solvente S=40%; si opera una estrazione multistadio controcorrente continua con un solvente (S) ACQUA inizialmente puro; la retta di equilibrio del solido con le soluzioni ottenibili è rappresentata dalla funzione Y=0,6-X. Si vuole ottenere un estratto limpido E1 al 15% di soluto, e un raffinato finale Rn al 1% di soluto: calcolare le portate di estratto, raffinato, solvente, e il N stadi teorici necessari. Disegnare lo schema a blocchi del processo e il diagramma triangolo rettangolo isoscele;riportare sul diagramma i punti rappresentativi E1, F, Rn, S. A) retta di equilibrio : Y= 0,6 X con Y=composizione di solvente S nei raffinati, X=composizione del soluto A nei raffinati; Rn: X ARn =0,01; composizione alimentazione F: eq.retta Y=0,6 0,01 = 0,59 = composiz. S in Rn A=0,10; B=0,50; S=0,40; A=0,01;B=0,40;S=0,59; composizione estratto E1: A=0,15; S=0,85; B) bilanci di materia e portate; (totale): F + S1 = E1 + Rn dall ultima equazione Rn = 750/0,4=1875Kg/h (A): FX AF = E1Y AE1 + RnX ARn dalle prime 2 equazioni, sostituendo, si ottiene: (B): FX BF = RnX BRn E1= 875 Kg/h Rn= FX BF / X BRn S1 = 1250 Kg/h :C) diagramma Y/X e calcolo grafico N stadi - PROCEDIMENTO GRAFICO: noti e segnati sul diagramma i punti S, F, E1, Rn, secondo le composizioni note; la retta di equilibrio passa dai punti di coordinaate (0,6;0) e (0;0,6), ottenuti ponendo la condizione prima di Y=0, poi di X=0 (punti di contatto con gli assi X e Y); dall incrocio delle rette S-Rn // F-E1 si determina il p.to differenza D (vedi teoria); unendo E1 con B si ottiene sulla retta di equil. il p.to R1; unendo D con R1 si ottiene E2; unendo E2 con B si ottiene R2; e così via finchè si ottiene (o si supera) Rn; gli stadi sono: E1/R1 E2/R2... En/Rn nell esercizio dato N stadi= 7 - DIAGRAMMA :

7 ES. 9* ESTRAZIONE SOLIDO/LIQUIDO MULTISTADIO C.C. Un prodotto solido, fegato di pesce, di portata F=1000 Kg/h contiene olio al 26% peso (soluto A), e sostanza insolubile B=74%; si opera una estrazione multistadio controcorrente continua con un solvente S (etere etilico) inizialmente puro; la curva di equilibrio del solido con le soluzioni ottenibili è rappresentata dalla tabella seguente: X A Raff. 0 0,025 0,057 0,096 0,142 0,199 0,267 0,328 Y S Raff. 0,219 0,228 0,229 0,224 0,213 0,199 0,178 0,162 Si vuole ottenere un estratto E1 limpido al 40% di soluto e un raffinato finale Rn con meno del 3% di olio: calcolare le portate di estratto, raffinato, solvente, e il N stadi teorici necessari. Disegnare lo schema a blocchi del processo e il diagramma triangolo rettangolo isoscele;riportare sul diagramma i punti rappresentativi E1, F, Rn, S. curva di equilibrio: vedi fig. disegno COMPOSIZIONI: composizione alimentazione F: A=0,26; B=0,74; composizione estratto E1: Y AE1 =0,40; Y AS1 =0,60; X A Rn=0,03 svolgimento analitico (proporzione, vedi fig.): (0,057-0,025):(0,057-0,03)=(0,229-0,228):(0,229- ) =Y S Rn =0,228; XBRn = 0,742; BILANCI DI MATERIA: (totale): F + S = E1 + Rn (soluto A): FX AF = E1Y AE1 + RnX ARn (non soluto B): FX BF = RnX BRn Rn= FX BF / X BRn = 1000x0,74/0,742 =997,3 kg/h dalla 2 equaz. E1 = 575,2 kg/h; dalla1 : S = 572,5 kg/h CALCOLO GRAFICO N STADI: dal diagramma risulta N stadi = 3 RESA DI ESTRAZIONE: = (FX AF - RnX Arn ) / (FX AF ) x100 = 88,5%

8 ES. 10* ESTRAZIONE SOLIDO/LIQUIDO MULTISTADIO C.C Kg/h di prodotto vegetale costituito da semi con 40% di olio (soluto A), viene sottoposto a estrazione con opportuno solvente (S) al 2% olio; si vuole un residuo con non più del 3%olio, e una soluzione limpida al 67% olio. La retta di equilibrio del solido con le soluzioni ottenibili è rappresentata dalla funzione Y=0,25 (1-X). Determinare la portata di estratto raffinato e solvente, il N stadi reale (efficienza 70%), la resa di estrazione, di quanto si deve aumentare la quantità di solvente minimo per avere l estrazione richiesta. riportare sul diagramma i punti rappresentativi E1, F, Rn, S1(2%olio). COMPOSIZIONI: composizione alimentazione F: A=0,40; B=0,60; solvente S1: A:0,02;S = 0,98; X A Rn=0,03;eq.retta: Y S Rn=0,25-0,25X A Rn; Y S Rn = 0,242; raffinato Rn: A=3%; S= 24,2%; B = 72,8%; composizione estratto E1: Y AE1 =0,67; BILANCI DI MATERIA: (totale): F + S1 = E1 + Rn (soluto A): FX AF + S1Y AS1 = E1Y AE1 + RnX ARn (non soluto B): FX BF = RnX BRn Rn= FX BF / X BRn = 1000x0,60/0,728 =824,2 kg/h Prof.A.Tonini dalla 1 e 2 equaz.: 1) S1 = E ,2; 2) 1000x0,4 + S1x 0,02= E1x0, ,2x0,03; sarà E1=175,8 + S1; S1= 396 kg/h ; E1 = 571,8 kg/h; dalla costruzione grafica: N stadi = 5; N STADI reali = 5/0,7 = 8; RESA DI ESTRAZIONE: = (FX AF - RnX Arn ) / (FX AF ) x100 = 93,8% DAL DIAGRAMMA (in cm): S1F=21,2 cm; S1O=15,2 cm; OF = 6 cm; PF = 3,6cm; S1F= 17,6 cm; k= (S1/F)effettivo / (S1/F)minimo; (OF/OS1) = k (PF/PS1); k= 1,93: aumento della quantità di solvente minimo per avere l estrazione richiesta= 93%. ES. 11* ESTRAZIONE SOLIDO/LIQUIDO MULTISTADIO C.C. Un prodotto vegetale di portata F=850 Kg/h ha la seguente composizione: sostanza solida solubile (soluto) in solvente A=20%, sostanza insolubile B=80%; si opera una estrazione multistadio controcorrente continua con un solvente (S) inizialmente puro; la retta di equilibrio del solido con le soluzioni ottenibili è rappresentata dalla funzione Y=0,6-1,2X. Si vuole ottenere un estratto limpido E1 al 40% di soluto, e un raffinato finale Rn al 4% di soluto: calcolare le portate di estratto, raffinato, solvente, e il N stadi teorici necessari, e di quanto si deve aumentare la quantità di solvente minimo per avere l estrazione richiesta. Soluzione: riportare sul diagramma i punti rappresentativi E1, F, Rn, S. COMPOSIZIONI: composizione alimentazione F: A=0,20; B=0,80; X A Rn=0,04;eq.retta: Y S Rn=0,6-1,2X A Rn; Y S Rn = 0,552; raffinato Rn: A=4%; S= 55,2%; B = 40,8%; composizione estratto E1: Y AE1 =0,40;

9 BILANCI DI MATERIA: (totale): F + S = E1 + Rn (soluto A): FX AF = E1Y AE1 + RnX ARn (non soluto B): FX BF = RnX BRn Rn= FX BF / X BRn = 850x0,80/0,408 = 1666,7kg/h Dalla 2 equazione: E1 = 258,3 kg/h; dalla 1 equazione: S = 1075 kg/h; dalla costruzione grafica: N stadi = 5; quanto si deve aumentare la quantità di solvente minimo per avere l estrazione richiesta: det. k k= (S/F)effettivo / (S/F)minimo =(OF/OS) / (PF/SP) 1,3 aumento del 30%. Prof.A.Tonini ES. 12* ESTRAZIONE SOLIDO/LIQUIDO MULTISTADIO C.C. Un prodotto vegetale di portata F=650 Kg/h ha la seguente composizione: sostanza solida solubile (soluto) in solvente A=30%, sostanza insolubile B=70%; si opera una estrazione multistadio controcorrente continua con un solvente (S) inizialmente puro; la retta di equilibrio del solido con le soluzioni ottenibili è rappresentata dalla funzione Y=0,5-0,71X. Si vuole ottenere un estratto limpido E1 al 60% di soluto, e un raffinato finale Rn al 4,5% di soluto: calcolare le portate di estratto, raffinato, solvente, e il N stadi teorici necessari, e di quanto si deve aumentare la quantità di solvente minimo per avere l estrazione richiesta. Soluzione: riportare sul diagramma i punti rappresentativi E1, F, Rn, S. COMPOSIZIONI: composizione alimentazione F: A=0,30; B=0,70; X A Rn=0,045;eq.retta: Y S Rn=0,5-0,71X A Rn; Y S Rn =0,468; raffinato Rn: A=4,5%; S=46,8 %; B = 48,7%; composizione estratto E1: Y AE1 =0,60; BILANCI DI MATERIA: (totale): F + S = E1 + Rn (soluto A): FX AF = E1Y AE1 + RnX ARn (non soluto B): FX BF = RnX BRn Rn= FX BF / X BRn = 650x0,70/0,487 = 934,3kg/h Dalla 2 equazione: E1 = 254,9 kg/h; dalla 1 equazione: S = 539,2 kg/h; dalla costruzione grafica: N stadi = 6; quanto si deve aumentare la quantità di solvente minimo per avere l estrazione richiesta: det. k k= (S/F)effettivo / (S/F)minimo =(OF/OS) / (PF/SP) 1,45 aumento del 45%.

10 ES. 13* ESTRAZIONE SOLIDO/LIQUIDO MULTISTADIO C.C. Un prodotto vegetale di portata F=1000 Kg/h ha la seguente composizione: sostanza solida solubile (soluto) in solvente A=25%, sostanza insolubile B=75%; si opera una estrazione multistadio controcorrente continua con un solvente (S) inizialmente puro; la retta di equilibrio del solido con le soluzioni ottenibili è rappresentata dalla funzione Y=0,4-0,8X. Si vuole ottenere un estratto limpido E1 al 65% di soluto, e un raffinato finale Rn al 2,5% di soluto: calcolare le portate di estratto, raffinato, solvente, e il N stadi teorici necessari, e di quanto si deve aumentare la quantità di solvente minimo per avere l estrazione richiesta. Soluzione: riportare sul diagramma i punti rappresentativi E1, F, Rn, S. COMPOSIZIONI: composizione alimentazione F: A=0,25; B=0,75; X A Rn=0,025;eq.retta: Y S Rn=0,4-0,8X A Rn; Y S Rn =0,38 ; raffinato Rn: A=2,5%; S=38%; B = 59,5%; composizione estratto E1: Y AE1 =0,65; BILANCI DI MATERIA: (totale): F + S = E1 + Rn (soluto A): FX AF = E1Y AE1 + RnX ARn (non soluto B): FX BF = RnX BRn Rn= FX BF / X BRn = 1000x0,75/0,595 = 1260,5kg/h Dalla 2 equazione: E1 = 336kg/h; dalla 1 equazione: S = 596,5kg/h; dalla costruzione grafica: N stadi = 8; quanto si deve aumentare la quantità di solvente minimo per avere l estrazione richiesta: det. k k= (S/F)effettivo / (S/F)minimo =(OF/OS) / (PF/SP) 1,73 aumento del 73%. ES. 14* ESTRAZIONE SOLIDO/LIQUIDO MULTISTADIO C.C. Un prodotto solido, fegato di pesce, di portata F=500 Kg/h contiene olio al 26% peso (soluto A), e sostanza insolubile B=74%; si opera una estrazione multistadio controcorrente continua con un solvente S (etere etilico) inizialmente puro; la RETTA di equilibrio del solido con le soluzioni ottenibili è rappresentata da Y = 0,184 (1-X); occorre estrarre il 95% di olio per ottenere una soluzione limpida al 72% olio, con un raffinato finale con non più del 1,41% in olio. Data l efficienza del 75%, determinare le portate e il N stadi reale. Soluzione: BILANCI: solido entrante F=500kg/h: A soluto 26% portata F A = 130kg/h; B inerte 74% portata F B =370kg/h; solido uscente Rn: recupero soluto: 95%; restante soluto: 5%; A soluto (1,41%)=130x(0,05)=6,5kg/h; Rn = 6,5/0,0141 = 461kg/h; composizione Rn: X A Rn =0,0141; eq.retta: Y S Rn=0,184-0,184X A Rn; Y S Rn =0,181; raffinato Rn: A=1,41%; S=18,1%; B = 80,49%; soluzione uscente E1: A soluto (72%) 130x0,95 = 123,5kg/h; E1= 123,5/0,72 = 171,5kg/h; dal bilancio totale: F + S = E1 + Rn; S = 132,5kg/h. dalla costruzione grafica: N stadi teorici = 7; N stadi reali = 7/0,75 = 10.

11 ES. 15* ESTRAZIONE SOLIDO/LIQUIDO MULTISTADIO C.C. tema esame Le sostanze solubili contenute in un prodotto di origine vegetale vengono estratte utilizzando acqua pura, opportunamente riscaldata, in un impianto, funzionante in modo continuo, nel quale si realizza un operazione di estrazione con solvente a stadi multipli in controcorrente. Il prodotto vegetale contiene il 10 % in peso di sostanze solubili in acqua (X=0,10), il 40% in peso di acqua (Y=0,40) ed il restante 50% in peso (Z=0,50) di sostanze solidi inerti. La linea di equilibrio solido/soluzione può essere ritenuta in prima approssimazione rappresentata dalla retta di equazione Y= 0,6*(1-X).Si vuole che la soluzione uscente dall impianto abbia una concentrazione pari al 12% in peso (X= 0,12) e che il solido residuo non trattenga più dell 1% delle sostanze solubili (X= 0,01). Con tali dati a disposizione il candidato calcoli il numero di stadi di equilibrio che, in teoria, sarebbero necessari per realizzare l operazione proposta, utilizzando il metodo grafico sul diagramma triangolare, dopo aver scelto, in modo opportuno, le unità di misura per rappresentare le grandezze sugli assi X e Y. Disegnare lo schema a blocchi del processo e il diagramma triangolo rettangolo isoscele; riportare sul diagramma i punti rappresentativi E1, F, Rn, S. retta di equilibrio : Y= 0,6 0,6X con Y=composizione di solvente S nei raffinati, X=composizione del soluto A nei raffinati; Rn: X ARn =0,01; da eq.retta Y=0,6 (0,6 x 0,01) = 0,594 composiz. S in Rn S: solvente ACQUA pura Yi=0; composizione alimentazione F:A=0,1; B=0,5; S=0,4; A=0,01;B=0,396; S=0,594; composizione estratto E1:A=0,12; S=0,88; diagramma Y/X e calcolo grafico N stadi: PROCEDIMENTO GRAFICO: noti e segnati sul diagramma i punti S, F, E1, Rn, secondo le composizioni note; la retta di equilibrio passa dai punti di coordinaate (X;Y) cioè (0;0,6) e (1;0), ottenuti ponendo la condizione prima di Y=0, poi di X=0 (punti di contatto con gli assi X e Y); dall incrocio delle rette S-Rn // F-E1 si determina il p.to differenza D (vedi teoria); unendo E1 con B si ottiene sulla retta di equil. il p.to R1; unendo D con R1 si ottiene E2; unendo E2 con B si ottiene R2; e così via finchè si ottiene (o si supera) Rn; gli stadi sono: E1/R1 E2/R2... En/Rn nell esercizio dato N stadi= 5