í I I

I

i

Sl TEM DE BIBLiO rECA .. Insti tuto de hl\'CslIg¡¡Clon de Zon:l"

DCSCrlIC¡¡S, UASLf'

EX lIBRIS 'NSTI rUTO Di I'WiSTlG"CUNI

DllONM De.an ..,

Universidad Autónoma de San Luis Potosí es :zec: ss

Escuela de Ciencias Químicas

"ESTUDIO PRELIMIN AR PARA EL DISEÑO DE

UNA PLANTA PARA LA EXTRAOOIONDE AOEI­TE ESENOIAL DE MENTHA VIRIDIS LINNE".

T raba jo Recepcional Q u e presentan :

José Manuel Meléndez Grimaldo José Antonio Pacheeo Salas

para obtener el título de:

INGENIERO QUIMICO

San Luis Potosí , S.L.P., 1977.

-------------------------------------------------------~

A MIS PADRES Y HERMAWS.

A MI ESPOSA E HIJOS.

JOSE MANUEL.

A MI~ PA Drü~ Y Hé.RMANOS .

A TODA MI FAMILIA.

A MIS A BUELO:;¡ l'A TERNOS;

J0SE ERN~TO y AURORA.

AMA. DEL SOCORHO MARGARITA.

JO;,E ANTONIO.

A QUINES HlCI~RON POSIBLh LA

REALIZACION DE ESTE TRABAJO.

Escuela de Ciencias QUimicas.

Lab. de Fitoquimica del Insti-­

tuto de l.:>nas Desérticas.

A LOS MAES TRCé :

Dr. Aldo TOrre Florenzano.

Ing. Q. M. en C. Ro berto Leyva Ramos.

Ing. Q. José Luis Rojas Gamooa.

Ing. Q. Alfonso Ramos Rada.

Ing. Q. A. Carlos Matienz o López.

Ing. Q. Jo s é Angel M4rquez L.

A NUESTROS MAEbTROS. COMPANEROS

y AMIGOS .

1 N D 1 C E.

~g. No.

CAPITULO 1.

Introducci6n. . . . . . . . . •. . . .• . . . 2

CAPITULO Il.

Parte experimental............ 5

CAPITULO III&

Descripción del proceso de ex­

tracción por arrastre con va -

por .•...••.•.•. . .•••••.•••••• 15

CAPI'IULO IV.

Par~metros de la extracción -­

del aceite esencial de Hierba-

buena con arrastre de vapor... 20

CAP ITULO V.

Balance de mater ia y energia -

para el procedimiento por lote

en el .xtractor.......... .. ... 26

CAPITULO VI.

Conclusiones y recomendaciones 35

BIBLIOG RAF IA •••••••••••••••••••••• 46

1

1 N T R O D U e e 1 0 N.

- 2 -

Dentro de los problemas que afronta el Pa ls,

se encuentra el de la falta de tecnologia, que en la

mayor!a de las Enpresas, es de importaci6n lo que

provoca una dependencia econ6mica de la misma y a la

vez de la Naci6n, al pagar regallas por el usufruc-­

to de una patente; la mayor!a de la s veces, los pro­

cedimientos de fabricaci6n, aunque eficientes, no e~

tán adaptados al sistema de producci6n nacional. Es

por ello que haciendo un e s fuerzo, se presenta eete­

trabajo, tratando de aportar una inovaci6n en el PrQ

cedimiento de extracci6n por corrient e de vapor, de­

loe aceites esenciales, en particular del aceite de­

"Mentha viridis linne".

Este aceite, se extrae de la planta conocida -­

con el nombre vulgar de "Hierbabuena".

Pertenece a la familia de las l abiadas (Ref.12 ),

posee hojas sentada s en peciolos cortos y la forma -

de las mismas es lanceolado. En el limbo, se encue~

tran las glándulas con aceite esencial, de olor fueL

te y aromático, de sabor picante y ligeramente amar­

go.

Para ubicar el presente trabajo, las siguientes

estadlsticas, muestran las importaciones que se han­

efectuado en México, de e ste a cei te esencial , en los

dltimos años.

- 3 -

ANO CANTIDAD EN K. IMPORTE. EN t.

1970 33895 • 6'020 ,294.00

1971 33469 " 5 '828,172 . 00

1972 28079 " 4 '282 ,280.00

1973 28343 " 4'213,039.00

1974 27305 " 4 '981 ,990.00

Bor los dato8 anteriores. se nota que es consi­

derable el reng16n de importac i6n y prevee el 1.M.

C.E. (Ref.1), un aumento del mismo para años pr6xi -

mos como resultado de las aplicaciones que tienen -­

los acei tes esenciales (ver conclusiones ) y en part!.

cular del de Hierbabuena. Obedeciendo pues a la fal

ta de tecnologla propia en el ramo y a un aumento -­

previsible en las importaciones. se elabora el pre-­

sente trabajo.

11

PAR T E E X P E R 1 M E N TAL.

- 5 -

2.1.- Teoria y métodos de extracc i 6n de a ceites eseQ

ciales.

Los aceites esenciales en su mayoría son vol~­

tiles, generalmente casi incoloros cuando son recieQ

tes, pero se vuelven obscuros y espesos por exposi -

ciÓn al aire; no saponificables con excepciÓn de los

que contienen esteres orgánicos; muchos de ellos son

Ópticamente activos, algunos contienen resinas en s~

lución, llamándose entonces oleorresina o bálsamos.

Tbdos los aceites esenciales utilizados son -

de procedencia vegetal (Refo 2,8,9,12).

Los método s generales de extracc iÓn son: - -­

(Refo 2.3,9).

1.- Extracci Ón con solvente.

2.- ExtracciÓn por arrastre con vapor .

3 .- Ehfluerage.

4. - Prensado.

A continuaciÓn se explica brevemente cada uno

de los mt! todos:

1.- Extracci6n por disol vente:- Consiste en -

cargar la materia vegetal a un recipiente con

disolvente orgánico, los más usuales son: ~-­

ter de petróleo (P. eb 300 - 60°) ligrolna --

- 6 -

(P. e b • 600 - 1000 C), hex.ano normal, bence-­

-no, etc. Después se calienta a reflujo du -

rante un tiempo, se filtra el extracto y se -

recupera el solvente por destilación, obte

niéndose como residuo el aceite esencial.

2.- Extracción por arrastre con vapor:- Se

carga la materia prima vegeta l en un recipie!l

te cerrado por el cual circula vapor directo,

poniéndose en contacto con el vegetal. El v!.

por arrastra las substancias volátiles , que -

se condensan en un recipiente, donde se sepa­

ran el agua y el aceite esencial; posterior-­

mente se procede a una purificación y de esta

manera se obtiene el aceite listo para el u­

so que se requiera.

El método est' basado en una teor1a llamada -

Hidrodestilación o Hidrodifusión que fue pro­

puesta por el cient1fico ale~n C. Von Reche!l

berg, a principios del siglo y establece que:

a ).- En las glándulas del vegetal que contie­

ne el aceite esencial, se lleva a cabo -

un fenómeno de difusión que hace que el­

agua desaloje el aceite esencial de 18s­

mismas.

- 7 -

b).- Esta difu~i6n ~e rige por la presión y -

temperatura del agua.

c) .- El agua vaporiza al aceite contenido en­

las plantas, s~ndose con ello la pre -

~i6n del vapor del agua y del aceite pa­

ra dar una presión total que se~ l a de­

.operación.

d).- La separación del aceite se efectua por­

un medio condensante que ha~ que loa 11 quido8 vuelvan al equilibrio en sus pre­

siones parciales.

3.- Enfluerage:- Se aplica solamente para la

extracción del aceite esencial de las

flores por medio de grasas animales.

4.- Prensado:- Para la extracción del aceite

esencial contenido en la cdacara de al-­

gdn fruto como el limÓn, naranja, etc. y

para ello se utilizan prensas especia- -

les.

2.2.-Procedimiento adoptado para la extrac- -

ciÓn y resultados.

Por ser el método de arrastre con vapor-

- 8 -

el m~s antiguo, es el que m~s se ha est~

diado, obteniéndose las siguientes vari~

ciones de la colocaci6n del vegetal, a

gua y vapor en el rec ipiente destinado -

para la extracci6n.

a).- Eh algunos se coloca el vegetal, de pre­

ferencia hdmedo, en contacto con vapor -

saturado.

b).- Se coloca el vegetal también hdmedo, en­

un recipiente que contenga en el fondo -

agua por la que se hace pasar vapor rec~

lenta do o bien saturado.

c ).- Kl. vegetal se coloca en un recipiente

parcialmente lleno de agua que recibe

fuego directo.

d).- El vegetal, junto con agua, recibe en un

recipiente una corriente de vapor reca -

lentado.

De lae variantes anteriores, se nota ~' le es m~s

satisfactoria la (b), ya que en la (a) se obtiene u­

na baja eficiencia porqle el vapor saturado seca y -

quema el vegetal y con esto el f en6meno de hidrodif~

si6n se efectóa parcialmente; en lo que respecta a -

- 9 -

(c). el fuego directo provoca reacciones de hidr61i­

~i~ en los componente~ del aceit •• ya que ~ste pe~

nece en contacto con el agua. disminuyendo con ello­

la eficiencia de la extracc i ón. Para la (d) . el re­

cipiente de s t i rlé.l :lo p:lra la extracción. debe ser re -­

sistente a la presión. debido a las caracterlsticas­

del va por utilizado; adem~s, el contacto entre el v~

por y la planta es m1nimo debido a la alta velocidad

del vapor. no efectuándose el fenómeno de hidrodifu­

si6n.

La (b) es satisfactoria debido a que la presen­

cia de agua en el recipiente. disminuye la presión,­

temperatura y velocidad del vapor, originando con

ésto un buen contacto entre el vapor y el vegetal y­

con ello el fenómeno de hidrodifusión se lleva a ca­

bo satisfactoriamente.

El. equipo empleado en el laborator io para llevar

a cabo este procedimiento, fue el siguiente : Un ma -

traz generador de vapor en conexión a otro donde se­

efectda la extracción . un refrigerante pera conden-­

sar y enfriar los vapores procedentes del matraz an­

terior y por ~ltimo, un matraz receptor de l condens~

do (agua y ace ite). En la instalaci6n del equipo se

utilizaron empaques de corcho, para evitar absorción

del ac e ite; ade~ás que el equipo fu~ seleccionado --

- 10 -

para procesar 100 g. de vegetal.

&1 la detenninación del rendimiento de la extra~

ción, se utilizaron cargas de vegetal hasta completar

417 g., obteniéndose en el recipiente colector 13.3 g

de aceite esencial que corresponden aproximadamente a

un RENDIMIENTO de 3.2%. El tiempo neto para agotar _

417 g. de vegetal fue de 45 minutos aproximadamente, ­

entendiéndose por tiempo neto desde que entra el va _

por al recipiente hasta que se deja de perci bir el __

aroma a Hierbabuena (aproximadamente 10 minutos para ­

cargas de 100 g. Y para el equilibrio señalado) .

2.3.- [Stos flsicos y quimicos del aceite esenc ial de

Hierba buena •

Con el fin de obtener datos más exáctos del a __

ceite esencial, se empleó la extracción con solvente.

llevada a cabo en un 80xhlet con capacidad para 200g.

de vegetal. La cantidad de Hiert:8buena sometida a __

extracción, fue de aproximadamente 400 g. El tiempo­

fue de 5 y 7 horas y una relación de 7.5 g. de solve~

te por 1 g. de vegetal, haciéndolo ael por las conti­

nuas pérdidas de solvente por evaporación durante 1a­

extracción.

Para la selección del solvente se tomó en cuenta

que ünicamente extrajera el producto deseado, no fue-

- 11 -

ra altamente t6xico, fácilmente r ecupera ble y que -­

posteriormente no i nfluyera en f orma aprecia ble para

la determina ci6n de las constantes .

El solvente que reuni6 estos requi s i tos, fue el

éter de petr61eo (P.eb. 300 - 600 C a la presi6n at -

mo s f é ri ca ).

Las observacione s durante la extracci6n, fueron

coloraci6n del solvente con el aceite fue amarilla -

con separaci6n de fases; una superior, solvente con­

aceite y una inferior, que segdn la lit eratura son -

otras sustancias con ceras, pigmentos, saponinas, --

etc. de coloraci6n clara y que a medi da que s e pr o-­

longa el tiempo de exposici6n a la luz , adquiere una

coloración café obscuro.

Datos del aceite esencial de Hierbabuena, vege­

ta l procedente de Justi no pe rteneciente al Mpio. de­

Ahualulco, S.L.P .

PROPIEDAD TJ!.¿.jPERA TURA DtL DATO VALOR

Indice 12.0 ' r J. ~Oq/

de ~O.OoC 1. 108'1

refracci6n I 1.0 ue i.1J/O

¡-/"ó ce j , 3) .19

/:3 , ti re i. // /-</.2

U . ( ; '( t. ·//iJ 1

- 12 -

Poder rotatorio (a 20° e) -50°15 1 ,_60°10 1

Peso

molecular

aproximado 308 .5 g/mol.

(Me t odo de U1mas

Dens idad (a 260 e) 0.6645 g/cm3

PH 5

Punto de

ebullici6n (presi6n de 2250 e

616mmHg )

aproximado

CPaceite

Cantid~d

de cetona 50 - 70%

como carvona

Principal componente Determinado por medio de una

combinaci6n con bisulfato -

s6dico y se mide la capa o­

leosa residual, pa ra más d~

talles véase (Ref.4, 7 ,9).

El aspecto del aceite esencial de Hierbabuena,-

E LI S 5 \lUlO [)ji I IITIGAC IOa

ero ,.. 011 r c¡¡;¡ .

- 13 -

es verde amarillento, de fuerte olor caracteristico,

inmiscible con agua, pero miscible con ~ter de pe -­

tr61eo, benceno, éter etilico y alcohol. En exposi­

ci6n prolongada a la luz ordinaria, el color cambia­

a caf6 claro y su olor varia , por lo que es necesa -

rio almacenarlo al abrigo de la luz.

Los principales componentes son:

Oc~ _ o

~ /

#.~C - ( :: ( 141, Carvona

56 a 70%

CH3

- CO. OH

go ~1- Limoneno

'X. Q 1.- Pineno

Felandreno Cineol

AClOO ACETlCO

CH3

1

AClDO VALERlANICO

C - CH • CH2 1 OH

3 ,7 DlJl¡t:.Tll. - 1,6 - OCT.,DI!!.NOL - 3

CAP 1 TU L O 111.

DEbCRlPClON DEL PROCESO DE

EXTRACCION POti ARnA;3TRE CON VAPOR.

- 15 -

La secuenci 3 en el procedimiento de extracci6n­

por arrastre de vapor se puede observar en el diagr~

ma de bloques (Fig. 1l teniendo como explicaci6n 10-

siguiente:

1.- Una Caldera Recipiente que genera el va-­

por neceea rio.

11 .- Un recipiente Donde se pondrán en contacto-

o vegetal y vapor y que es en -

recipiente s1 la parte medular del proc~

extractor. dlmiento.

111. - Un condensa dor Donde se enfrla y condensa v!.

(y enfriador a por procedente de l recipiente

la vez l. extractor.

IV.- Un tanque co-- Donde se efectóa la separa

lector del con. ci6n del agua y de l aceite

densado. por la acci6n de la gravedad.

V.- Tanque de a 1mª- Q,le suministra el agua neces!.

cenamiento de- ria.

agua.

D~CRIPCION Dh UN EXTRACTOR.

Siendo muy incompleta la a n~erior descripci6n -

se puede a ñadir lo siguiente:

Los rec ip ientes tradicionalment e empleados para

1-I I

- 16 -

la extracci6n por este método , tienen en su parte in.

terior, agua que disminuye la temperatura y veloci -

dad del vapor utilizado, y a corta distancia, encima

de la misma, una placa perforada o malla de acero -­

que ~o 3tiene el vegetal. Poseen adem4s un conducto-

que comunica el recipiente con el condensador.

Eh esté tipo de extraccion"::,, la carga vegetal­

se ha ce en fonna manual y sin ninguna colocaci6n 8-­

propiada para aprovechar mejor el vapor. Ea por e--

110 que algunos autores han recomendado diseño~ como

el siguiente:

Un recipiente como c~mara de vapor y una cana~­

tilla para el sostén del vegetal. El recipiente cu­

bre la canastilla y la sostiene por medio de un ani­

llo interior (Fig .2 ); la canastilla en la parte BU-­

perior tiene l'mina como lo indica la Fig. 2. Para­

contribuir junto con el anillo interior del recipien.

te a forzar el paso del vapo r exclusivamente por el­

vegetal. Y ésto también con el fin de prolongar el­

contacto del vapor y vegetal obteni éndose mejores r~

sultado s en la extracciÓn.

5 ~ ~ c. "" ,

i 1 I

"< <J " ~

" ~ "( ,. "1

~

4 -t Q

i I

" \3 I I

-¡ --

---- -_. -----------

A - ---

'L'

VIi i,

"( I../!." V ( .1

, 4'111

l ' 11' "

1·- ~ .

"

1\!-1 '.'.\ C' ,

.'

_ .---

.:.- -" " -..

1~ ( .,..

{ ,~ . ,

\ 've ut' I/lll

y' - .... ' ~

11'1 '-

---------= / -- I y , t

[p I~

, " ,

~ J :

I

-y

.. t e'" , ' HL ,. C . ..,¡ { ~

{TI:: -i J.":1f.I C~' .

l 'll.. r c A.'A"·C

----------~---------,-------------------

f '. ,

CAPITULO r¡

PARAMETRO.3 DE LA EXTRACCION

DEL ACEITE ESENCIAL DE HIERBABUENA

POR ARRA~TRE CON VAPOR.

~ I I I

- 20 -

De las experiencias observadas en el laborato-­

rio, se puede cunstatar que los factores que influ -

yen en la extracci6n son;

La presi6n, la carga del vegetal a procesar que

afecta directamente al rendimiento e indirectamente-

al tamaño del equipo .

IV-I.- Presi6n de operaci6n.

La presi6n afecta porque la extracci6n puede­

realizarse a la presi6n atmosférica, a bajas­

presiones superiores de una atm6sfera (Ref .))

que implica una temperatura de operaci6n dif~

rente para cada caso, y que es muy importante

conocer, ya que la teoria Hidrodestilada o -­

Hidrodifusi6n asi lo afirma.

Las pruebas en el laboratorio se efectuaron a

616mmHg que es la presión normal en la ciudad

de San Luis Potosi; y en lo que respecta a la

temperatura, ~delante se da una explicaci6n -

y c6mo se obtiene.

IV-2.- El rendimiento en la extracción de aceites --

esenciales por el método de arrastre con va-­

por, fluct~a entre 1 y 5~ por lo que para ob­

tener cantidades apreciables de aceite esen -

- ~l -

cial es necesario procesar cargas de vegetal-

superiores a 30 KG. (Ref. 8,9).

IV-3.- Temperatura de operación:

La presión de operación es igual a la presión

del vapor evaluadas a la misma temperatura de

operación, es decir:

pO aceite = Poperación.

po aceite = 616 mmHg.

Con el auxilio de las gráficas 1 y 2, construi­

das con 105 datos adicionales y por un procedimiento

de tanteo. se obtuvieron los siguientes valores:

po aceite • 7.3 mmHg Y po H20 = 609 mmHg esencial (carvona)

Correspondiendo ésto a una temperatura de 93 0 C-

6 199.4°F. que serd la temperatura de operac ión.

L.....-. _

I

-1--0' --[ :

f - ~_o I ,

:! ·-1 :1 ~~+-t-tTI : --'+- I ' I

. ni I':'-f -r- . . I I ' 1 • I I • -r-r- - -,

I ,

, - o

~ .. ~l- ' -~ ---o - ~-+t

o , •• _Oí I ,

-.- ..

-L--

L,o --__ "

l

l ,

! ....

, I !o ..

o' I I , o, ... . ... J .", 00_ .+--t-+-!-r+-!-I

I . I!:J ¡ I

1 t t 0-:1 I ' I ~.,'''oo -_o .... j- -_o '!---+--"--l--'--+¡ --+:rl_i'

'0 °i . ~ i '_'0 ¡ .. _+---+-- ... '. J I '¡" ..

\ ! -' 1- '"

-J-A .. . -

- 24 -

IV-4.- El tiempo de operación es un par'metro que d~

pende de factores tales como: cantidad de ve­

getal que procesa, forma de extractor , condi­

ciones de operaciÓn, estado de la planta, re~

dimiento, etc.

Este par'metro solo se determina realizando -

estudios o experimentos en una planta pi loto.

CAP 1 TUL O V

BALANCE DE MATERIA Y E.NERGIA

PARA EL PROCEDL~IENTO

POR LOTE EN EL EXTRACTOR.

- ~6 -

1.- Balance de ma ter ia para e l extra ctor.

Base-: 50 Kg. de Hierbabuena por lote, que eegán

el rendimiento obtenido en el labor atorio

que fue de 3.2~, proporcionarán 1.8 Kg . -

de aceite esencial que pasar'n junto con­

el vapor de extracciÓn al condenaador.

Quedando por cons iguiente, una ca rga de -

vegetal agotado con peso de 48.2 Kg . en -

base seca.

Dimensi ones aproximadas del extractor:

Conforme a la figura No. 2, serlS :

Canastilla altura :: 0.8 M.

diámetro = 0.9 M.

Extractor diámetro = 1.1 M.

altura 1 = 1.5 M.

altura 2 = 1.3 M.

Con acceso al vapor en la parte inferior­

pa ra un tubo procedent e de la caldera de ­

~ • 2in y una cruz interior formada con -

tubo de ~ :: 31n perforado de tal mane ra -

que queden estas perforaciones hac ia a ba­

j o.

- 27 -

• Tbma da dnicamente como ejemplo para e l bal ance

de energia y materia.

2.- La cantidad de calor por lote que se de be sumi-­

nistrar a l extractor es:

a) Cantidad de vapor necesaria para extraer 1.S­

Kg. de aceite esencial.

b) Calor necesario para elevar la tempera t ura de

la Hierbabuena de 78. , a 199.4oF.

c) Calor necesario para vaporizar el aceite ese~

cial contenido en la planta.

d) Calor necesario para elevar la temperatura de l

recipiente desde 7S.SoF a 199.4oF.

e) Calor necesario para elevar la temperatura

del agua que sirve para disminuir la tempera­

tura y la velocidad del vapor desde 78.8°F a -

199.4oF (La cantidad de agua fue obtenida de­

manera exper~ental).

f) P~rdidas de calor debidas a la radiaci6n y --

convecci6n en las paredes externas del raci -

piente.

Los datos necesarios son:

e Hierbabuena p

O. 37d ~ Ref.9 l boF

- 28 -

Cp Aceite esencial 0.603 BTU (Lato experi LboF mental)

Cp Acero 0.214 BTU (Ref.13 ) LboF

TI 78.80 F

T2 199.4° F

Entalpia del H20(1 ) 46.75 BTU (Ref.11 )

a 78.80 F u;-

Ehtalpia de H:20(1 ) 166.99 BTU (Ref.11 )

a 199.40 F. Lb

Temperatura media

de ebullici6n del 4370 F

aceite.

Densidad del agua

a 78.80 F 0.9968128 KG/Lts.

Area total del r~

cipient e . 6.85 2 m

Cantidad de agua-

en el recipiente. 110 Lta.

Con los datos anteriores se proceder~ al c~lculo

de los calores ya mencionados.

a ) Vapor necesa rio para la extracci6n de 1.8 Kg.-

- 29 -

de aceite esencial.

Iklnde:

WA --WB :;

M~O =

"'ceite = N :

Pt :;

P.ce1te =

WA =

WA =

Peso del vapor

Peso de aceite .

Peso molecular del agua.

Peso molecular del aceite.

Eficiencia en la extracción.

Presión de trabajo:: 616 mmHg.

NJRef .3-y 9.

PresiÓn de vapor del componente pr1nci-

pal del aceite = 7.3 mmHg.

0.0 Kg.)

8.77 Kg de vapor.

f_616 mmu: \..? .3 mm

b) Calor necesario para elevar la temperatura de­

la Hierbabuena de 78.80 Fa 199.40 F.

D:mde :

l\ • 5e Kg. • 110.13215 Lb.

I ,

t =

=

- JO -

0.378 BTU/LboF

78.$° F

qb • 5020.572 BTU.

e) Calor necesario para vaporizar el aceite e~en­

cia 1 contenido en la planta •

•

= 9.5 log Tb - 0.007 Tb (Regla de­Nernst). (Ref .6 )

Temperatura de ebullici6n (Promedio)

del aceite ( °K) = 4980 K.

calor latente de vaporizaci6n en CAL/ -

MOL.

A. a: 11024 .562 CAL/MOL.

qc • 263.65848 BTU/MOL.

d) Calor necesario para elevar la tempera tura del

recipiente deede 78.8oF a 199.4oF.

=

Donde:

Cp = 0.214 BTU/LboF (Acero ) (Bef.15)

• Area total del X (KG/Ii-) recip iente

- 31 -

Md = 6.85 m2 x (27.42833 Kg./m2 ) - para 1'­

mina de 1/8"

= 413.84 Lb.

qd : 10680.614 BTU.

e) Calor necesario para elevar la temperatura del

agua que sirve para disminuir la velocidad y -

temperatura del vapor. deede 78.SoF a 199.4°F.

Ihnde:

H1 • 46.75 BTU/Lb a t 1 = 78.aoF.

~ : 166.99 BTU/Lb a t 2 = 199.4oF.

Me = V e~o V = 110.0 Lts. (Dato obtenido en forma exp~

rimental) •

Me • 241.51 Lb •

= 29040.105 BTU .

f) Nrd1das de calor debidae a la radia ci6n y 1a-

convecci6n.

F6rmula: qr • qr

.- T 4

~ .. 0 .171AE 1_1-.-_ t lOO'

Ref. 11

-----------------------------------~

- :2 -

(Ref .11 ).

Rara convección natural

h = K ::

Ibnde:

K ( 11 T)0.25

0.22 D 0.25 o

(Ref.11 )

(HeLIO)

qr:: Calor debido a la radiaci6n.

qco = Calor debido a la convecci6n natural.

A :: Area en rt2

E = &nisividad de la superficie

T = Temperatura en · °R •

= 0.44 (Ref. 13) •

h = Coeficiente de convecci6n natural en -­

BTU¡hroFft2

4Tf

= Diferencia de temperatura entre 108 me­

-dioe en °F.

K = Una constante.

Do = Di'metro externo en ft • 4.26 ft.

hc = I(~ T)0.25

K : 0.22 = 0.14771732

(4.26)°·25

A.T = (199,40F 7S.SoF) = 120.6° F.

= 0.147771732 (120.6oF)O.25 = 0.48951753

= hA 11 T

A : 4.83m2 Area del recipiente que da ca--

qr =

qr :

qf :

qf =

- 33 -

lor por convecci6n.

(0.4895 BTU;Hrft2_oF) (~ft2)

(120.6°F) = 3065.1679 BTU.

0 . 171 {~ ft21 0.44 r 2í.2,Jt. - 5

1'38 8.8 8 "1

0.3052 ~ Lio~ ~ 409.33 BTU.

(JOQ5.1679 BTU;Hr + 409.33 BTU;Hr ) x tie!!!,

• po por lote •

2605.8771 BTU.

. •• el calor ser':

5020.5720 BTU

263.6584 le

10680.6140 "

29040.1050 "

2605.8771 "

47610.826 "

A los que se deben agreSar 8.77 Kg. de vapor c~

ya conversi6n a .!!TI! depender' de la presi6n y tempe­

ratura a la que se suministre el vapor al extractor •

• 1bmado de la Ref. 9 para prop6sitos ilustrativos.

e A P 1 TUL o VI.

e o N e L u S ION E S

Y

R E e o M E N D A e ION E S.

r

,

- 3§ -

1.- TIEMPO D~ OPERACION.

Dentro de loe par'metroe tmportantee para -

determinar en la extracciÓn el tiempo de o­

peración por lote, ocupa un lugar preponde­

rante, porque en ~l ee toman en cuenta los­

tiempos de calentamiento del recipiente ex­

tractor, calentamiento de la hierba hasta -

la temperatura de operación y extracc i Ón -­

del ace i te esebcialpor el vapor. Determi~

bIes solo por pruebas exoertmentales en una

-planta a nivel piloto donde se buecar'n

las condiciones propicias para la extrac

ciÓn.

ll.- PRESION DEL VAPOR S. TURADO USADO EN LA EL-­

TRACCION.

Por lo regular fluctda entre 20 Y 100 Pe1as

(aef. :3 y 9) como resultado dei el m~todo -

seleccionado para la extrac ciÓn Y de las -­

condiciones de operación obtenidas eólo en­

una planta piloto. Al igual que el tiempo­

de operación.

- 36 -

lll.- Metodologia para la slnteeis de una planta -

de extracci6n de aceite esencial.

Diseño del

condeneador

Definir el

problema •

Dieefio del

extractor.

Diseño de la

caldera.

Planta de

extracc16n.

Aceite

esencial.

Diseño del

tanque receptor.

- 3V -

111.1.- DEFINIeION DEL PROBLEMA.

Es necesario definir el problema , e5 d~

cir, tomar una producciOn baee de aceite - -

esencial por d1a la cantidad de materia ve~

tal a proceear vendri dada por la fOraula 151

guiente:

100. Wl ~:_­

R

Ihnde:

~ : Cantidad de vegetal­

a procesar por día.

Wl

= Cantidad de aceite -

esencial a producir-

por d1a.

R = Rlendimiento de la --

extracci6n.

111.2.- DISEÑO DEL EXTRACTOR.

Base:

a )._ la cantidad de hierba a procesar por 12.

te segdn:

Donde: Cantidad de vegeta1-

\tí) ':

a procesar por lote.

w = Cantidad de vegeta1 -2

a procesar por d1a.

- ; 13 -

t : Tiempo de operaci6n - ­

por lote.

b).- Tiempo de operaci6n por lote.

c).- Presi6n elegida por la extracci6n con -

un margen de seguridad para tomar en -­

cuenta la presi6n del vapor procedente­

de la caldera.

d).- Temper a tura de operaci6n quedando ~sta­

determinada al establecer la preei6n de

operaci6n.

e).- ~ensiones dependientes de la cantidad

de vegetal a procesar por lote.

f).- Cantidad de agua en el extractor, nece­

saria para disminuir la temperatura y -

velocidad del vapor que viene de l a cai

dera.

IIl.3.- DISENO DEL CONDENSADOR.

Eases:

a ).- Caracterlsticas del vapor a condensar.

b).- Cantidad de vapor a condensar.

c).- Temperatura deseada en el condensado.

d).- Temperatura del agua de enfriamiento.

I

- 39 -

Ill.4.- CALDERA.

Su capacidad se detennina conociendo la

cantidad de vapor necesario y la pres iÓn de­

dicho vapor.

L:l C3ntitlad lie vapor necesario se calc~

la por ruedio de un balance de energía en el­

extractor. La presión del vapor se conoce a ­

trav~s de experimentos realizados en la plaQ

ta piloto.

111.5.- tANQUE RECEPTOR.

Con dimensiones en base a la magni tud -

de condensado que recibe.

IV.- MODIFICACIONES AL EXTRACTOR.

Frecuentemente en los extractores indu~

triales de ~ceitee esenciales ocurre una coa

densaci6n considerable. ESte condensado es -

m13. ruezcla de aceite esencial yagua , y al

ponerse en contacto con la parte interior

del recipiente, se efectuan reacciones de h1 dr61isis las cuales dependen de la temperat~

ra del vapor y de la presencia del agua. - -

(Ref. 3).

~te fen61neno se observ6 en el laboratorio

- 40 -

porque el agua del recipiente extractor adquiri6 una

coloración caf~ obscuro. (Ref. 3 l.

Tratando de evitar ésto se sugiere una canasti­

lla que 50stenga al vegetal (Fig. 5 l, un recipiente­

(cilindro Fig. 6l, que comunique al condensador y c~

bra completamente a la canastilla. En seguida otro -

recipiente que cubra parcialmente al cilindro y que­

en su parte inferior tenga un acceao para el vapor -

procedente de la caldera. {Alambique Fig. 7).

El objetivo de la canaatilla e8, facili t ar la -

carga y descarga del vegetal.

ae funciones del cilindro 80n: evitar las rea~

ciones de la hidrólisis mejorando la eficiencia del­

extractor.

El alambique tendr~ la función de mantener la -

temperatura constante durante la extracción por me-­

dio del agua utilizada para ello. (Fig. 8).

La planta de extracci6n de aceites esenciales -

puede proyectarse para la extracción de ac l te esen­

cial de Hierba buena, pero pueden experimentaree en -

ella otrae extracciones de aceites esenciales tales­

como el de cilantro, oréga no , clavo, canela, ruda, -

romero y laurel. (Loa anuarios del !MeE reportan ci­

f ras considerables de importac ión en estos aceites -

- 41 -

esenciales ).

Lae extracciones pueden efectuarse con el mismo

procedimiento y con el diseño recomendado para el e~

tractor.

Estos aceites r~cil.ente encontrar1an mercado -

ya que tienen entre otras apl icaciones; preservati-­

vos en loa alimentos enlatados, vehículos para perf~

mes caros y saborizantee en la elaboración de pastas

dentales, tónicos, medicinas, pasteles, dulces y ch~

colatee.

~ ESjlJlJlO PIU~'IMINM ~ S'I. bSfÑ~ Ñ" """" .Q(M/I... "" ...... .tA R~,.UlON DE 1!\rE"11E" f!LWelAl. 1)F .M,FAlAyq · tI~//JI.I .l.//WIE .I~

~CI~liE

~/ENt-lt!s. i/:lLVf't'lICAS

VN/~.s1L\40 4t.i~A ~ -4N .(.IIIS POIof¡

JJe4~ ~~fl'('ltW.4L

n'ALIJe' , j( ". ~"Ion" ,' , ." ~

I I

I

CC4P,U, ACCItD

;- ~ //VPYII\4IIJE

\

1'"

A -.. ' .-- r/= .J "

1 -- "E!,tl/tl,~ ~E'I......wM P4KI) 6¿ /I.ISFÑo AG""'NAA!AN~ ,o.4,fA..IA F></lf« / t:W j)¡T 4CFdc' E-SENL:/44 j)~ .lVIENAv ... VI~/D~.r .I/NA/E h

ES c.cJ ATOJ lié

UEIVé/I1.S Q,VIM ICAí

. V/II/Vt:-, fIDa,D I3vt"""C-"'tA

~c S4N J..IIH pofo$./

...------ --- -------------------_._-------, ,IE!.!" I)" P!\E.l /M / A/AII /'.A!:A i' lJdN.-e lJf v A/A ¡ 1'ANtA ¡JA"A .lA

Eyl/:A<O U I¡ IJL-I/Cfif/:-' ,t--ShVCdlt iJE />'Ji/VIHA Y/A'IJ)/S L//VJV.I "

f1("Ei"f Di.

Clr/VC/AS QIM"1/t'As

vIIIIII>MfSIA4 ¡) I,HJIPIIIOM If

k ,\.4V"/ ",¡ S p, le- í I

tRAIlA.h' ~ ( ¿ /'C/C".,'I',;

¡ DI¡jIJ,J() B

I ,le ,:í A,II( Illd~,) , ~

r¡' - - ,

¡::/~

IY ~ 1

EYÁ'AC !cÁ.'

L

Ese(,JeUl ~r CltN(I¡loS .:lv/MICAf

IhVIVERS IDAll 4V7'CWP-"'1 DE .t4N .{wI ~/D~I

Loo o· -:., o' ~. "; " , ". \ , . .. I - o '~ o· -

I " " ........ ' ...

; . ..., .)' ;. :

.. 'o ,

" , ,\ \ , 1

\, .

L __ ___ _ - r -, - - - - - -

~ __ -t

-, - - 40.,- - - - - - -

lJ IS cJJO;

...1 , .. ( Ahl_ " . 1 (I~h ('t.' ~

·· 0 1, .. " :' :":" 1"1

I ,

1 I

I '

.-

FI' Al! 8

EXf~/1c.loR

- 46 -

B 1 B L 1 O G R A F 1 A.

1.- Dirección General de E:5tad1stica5 (S.LC. e 1.-

M.C.E. )

Anuario estadístico del Comercio bOCterior de --

los E5tado8 Unidos Mexican08, Ml!xico, D. F., - -

(1970).

Ibid (1971 )

Ibid (1972)

Ibid (1973 )

Ibid (1974)

2.- NORRIS , R., SHREVE

Chemical Process Industrias, cap. 27 , p. 501,

Me Graw - H111 Kogakueha, (1967)

3.- GUNTHER y COLABORADORES.

E5sential 011s, Tomo 1, plig. 87-401, Tomo lI, -

P4g. 676 .

Prentice - Hall, USA, (1954)

4.- Tal leres Gráficos de l.ól Nación.

Farmacopea Nacional, p. 279

M18xico, D.F., (1932) • .

5 .- SOTO RODRlGm;Z , HUMBE..RTO, ERNE.~ TO ~Pf:.Jt.L ZAVA­

LA, HEC TOR MARTINEZ FRIAS.

La for!ll8c i1n y Evaluación T~cnico-Económica de-

- 47 -

Proye ctos Indus triales, la. ed., Cap. 6 y 7,

CENETI (Centro de Faseñanza Técnica Industrial )

Ml!xico (1975).

6.- PERRY, JOHN H.

Manual del Ingeniero Q.¡1mico, 4a. ed. I Tomo 1,­

p. 725-731, Tomo lI, p. 449.

UTEHA, M!xico, (1976).

7.- ESTALllLA, TOMAS

Tratado de Q.¡1mica Anal1tica Aplicada, Tomo II,

p. 645.

Ed. Gustavo Gili, S.A., Barcelona, F.epaña (1963 )

8.- DOMINGU~Z. rORCE AU.JANLlRO

Método~ de InvestigaciÓn Fitoqu1mica, la. ed.

&d. LLMU~A, México (1973).

9.- COMPLAN VILET, JORDI

ObtenciÓn del Aceite esencial de Menta a par -­

tir de la Mentha Pipperita.

Trabajo Recepcional, Escuela de Ciencias Q..¡1mi­

cas, U.A.S .L.P .

Ml!xico, (1973).

10.- KE.RN, Q. DONALD

Procesos de Tran ::;ferencia de calor, 9a. impre -

- 48 -

si6n, p. lU, 159, 259, 301, 317.

Ed. Continental, S.A., México (1974).

11.- PUERS, MUS, CLAUj D. T:rMl-lliRHAUS.

Plant Design and Economice for chemical en gi -

neers, 2a. ed, p. 118, 259, 533 y 547 Me Graw -

HUI Kogakusha, (1968).

12.- MARTINEZ , MAXIMINO.

Plantas 6tiles de la flora mexicana

Fd. futas, ~xico, (1959).

13.- FOUST, A. W. C. CLUMP, L. MAUS,

LOUS, A.L. W~NZEL, L. B. AN DERSEN

ERYCE.

Principios de Operaciones Unitarias, 7a. Impre­

si6n.

CECSA, Mt!xico, (1975 l.

L. J, ..... . ~ .. ~ t:/

r.; J!(C'¡.J. ~ ~~"'t I/l

Impresiones "ARIES" COLOMBIA NUM. 2 ALTOS 2

't.O . CON ........ IL .

MEXICO 1. D. F . , 5-26-04-72 5-251-11-19

l