Browsing by Author "Lorca Cáceres, Christopher Andrés"

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    Los gradientes de temperatura dentro de un extractor con un lecho empacado afectan la extracción de semillas oleaginosas con CO2 supercrítico
    (2018) Lorca Cáceres, Christopher Andrés; Valle Lladser, José Manuel del; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
    Típicamente, la extracción de dióxido de carbono (CO2) SuperCrítico (SC) de semillas oleaginosas asume un tamaño y forma de partícula única, temperatura y presión constantes, y un patrón de flujo tipo tapón de CO2 en el lecho empacado. Estos supuestos de condiciones ideales pueden no aplicarse industrialmente, a diferencia de lo que ocurre a escala de laboratorio. Particularmente, los gradientes de temperatura pueden desarrollarse dentro de un lecho empacado debido a las diferencias de temperatura entre la pared del extractor y el CO2 alimentado durante la carga y descarga del extractor. Incluso los pequeños cambios de temperatura pueden modificar las propiedades físicas del CO2, afectando así a la velocidad de extracción de las semillas oleaginosas. El objetivo de este trabajo fue estudiar el efecto de los perfiles de temperatura sobre las propiedades locales del sustrato y CO2-SC dentro de un extractor, y la velocidad de extracción y rendimiento del aceite de semillas pelletizadas. Las semillas de arándano (Vaccinium oxycoccus) fueron tratadas en un molino de pellets plano tipo D y cortadas manualmente para generar pellets cilíndricos de 4 mm de diámetro y 4 mm de altura. Además, esferas de vidrio esféricas de 3 mm de diámetro se utilizaron como sistema modelo. Los experimentos se llevaron a cabo en un extractor de 1-L enchaquetado (diámetro interno = 7,6 cm): los experimentos de calentamiento tuvieron la pared del extractor y el lecho de relleno (inicialmente) a 60 °C y la alimentación de CO2 a 40 °C, mientras que los experimentos de enfriamiento tenían la pared del extractor y el lecho empacado (inicialmente) a 40 °C y la alimentación de CO2 a 60 °C. Las semillas oleaginosas pelletizadas o las esferas de vidrio se utilizaron como, y la temperatura del lecho fue monitoreada en cinco posiciones. Curvas de extracción acumulativa de rendimiento de aceite versus consumo específico de solvente se calcularon cuando se utilizaron pellets de semillas oleaginosas, y adicionalmente, experimentos isotérmicos de control (40 o 60 °C) se llevaron a cabo en este caso. Todos los experimentos fueron realizados a 48 MPa hasta por 4 horas alimentando 40 g/min de CO2-SC. En experimentos de calentamiento, las temperaturas dentro del lecho empacado tenían un rango desde aprox. 46 °C cerca de la entrada de CO2 hasta aprox. 57-59 ºC en todas las demás posiciones con un máximo cercano a la pared del extractor y un mínimo próximo al eje, ambos alejados de la entrada. En experimentos de enfriamiento, por otra parte, las temperaturas dentro del lecho empacado oscilaron entre aprox. 48 °C cerca de los la entrada de CO2 a aprox. 41-44 °C en todas las demás posiciones (un mínimo en la pared del recipiente y un máximo en la entrada de CO2, ambos alejados de la entrada). Estos resultados se aplicaron para los dos materiales, con una mayor fluctuación de temperatura y obtención más lenta de condiciones de estado estacionario utilizando pellets de semillas oleaginosas que esferas de vidrio, que pueden deberse a la mejora de la homogeneidad de empaque y las propiedades térmicas de las esferas de vidrio. La temperatura del sistema se vio más afectada por la pared del extractor que la alimentación de CO2 porque el acero y esferas de vidrio o semillas oleaginosas pelletizadas actúan como reservorio de calor. Calor que es conducido rápidamente a través del extractor y el material sólido que contiene. La velocidad de extracción y el rendimiento aumenta aprox. un 20% a medida que la temperatura aumenta de 40 a 60 °C posiblemente debido al aumento de la solubilidad del aceite en CO2-SC a una presión superior al cruce de solubilidades (aprox. 31 MPa). Las curvas de extracción acumulativas para los experimentos de calentamiento y enfriamiento fueron entre las curvas de experimentos isotérmicos. La velocidad de extracción fue determinada completamente por la temperatura de la pared inicialmente, y la curva de extracción acumulativa se desvió ligeramente afectada por la temperatura de alimentación de CO2, con diferencias limitadas a un 8% respecto de la curva isotérmica a la misma temperatura de la pared.
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    Temperature gradients within the packed bed affect cumulative supercritical CO2 extraction plots for oilseeds
    (Elsevier B.V., 2022) Toledo Cayuleo, Felipe Rodrigo; Lorca Cáceres, Christopher Andrés; Del Valle Lladser, José Manuel; Fiori, Luca
    We studied the effect of temperature gradients within a packed bed on the SuperCritical (SC) CO2 extraction of oil from pelletized cranberry seeds. Temperature gradients were imposed on the extractor by using different temperatures for the SC-CO2 flow and the extractor vessel wall in heating and cooling experiments (60 and 40 °C, and viceversa) for oilseed pellets and glass beads at 48 MPa. A two-phase heat transfer model and a linear-driving-force mass transfer model described temperature profiles and oil extraction curves. Overall, temperatures in the packed bed were more affected by the vessel wall than the SC-CO2 inlet condition. Extraction curves for heating and cooling experiments were between the isothermal extraction curves for 40 and 60 °C, being affected by the vessel wall temperature in the solubility-controlled period of the extraction and approaching each other after 1-h of dynamic extraction. Both heat and mass transfer models allowed a satisfactory prediction of such a behavior and represent a step forward in the prediction of SC-CO2 oil extraction course.