9.3.1. Secado de sustancias húmedas. Liofilización
Una aplicación de lo anterior es la liofilización que consiste en un método de desecación en el que se elimina el agua por congelación de producto húmedo y posterior sublimación del hielo en condiciones de vacío (presiones muy bajas). Al suministrar calor el hielo sublima y se evita el paso por la fase líquida.
En la desecación tradicional se corre el riesgo de degradación química, desnaturalización de proteínas, perdida de aromas, coagulación, etc
Ventajas de la liofilización:
• Se obtienen productos de redisolución rápida
• La forma y características del producto final son esencialmente las originales • Proceso idóneo para sustancias termolábiles
• Los constituyentes oxidables están protegidos • Contenido muy bajo de humedad final
• Compatible con la elaboración en medio aséptico. Inconvenientes
• Alto coste de instalaciones y equipos • Elevado gasto energético
• Operación de larga duración
9.3.2. Extracción con fluidos supercríticos.
A presiones ordinarias, una sustancia que está por encima de su temperatura crítica se comporta como un gas ordinario. Sin embargo al aumentar la presión a varios cientos de atmósferas, su carácter cambia, la sustancia se expande como un gas llenando el recipiente que lo contiene, pero su densidad se acerca a la de un líquido, Estas sustancias a temperatura y presiones críticas se les conoce como Fluidos supercríticos. (ejemplo, la T crítica del agua es 647,6K y su presión
crítica 217,7 atmósferas, a esta temperatura y presión críticas, la densidad del agua es 0,4 g/mL, ver fig. 10)
La extracción convencional con solventes orgánicos presenta inconvenientes por sus desventajas en la extracción de componentes naturales, como la contaminación del extracto y del medio ambiente, así como el daño térmico producido en algunos casos. La extracción con compuestos químicos en condiciones de fluidos supercríticos representa una alternativa a las desventajas mostradas por la extracción convencional. Los campos de aplicación de la extracción con fluidos supercríticos van desde el campo alimentario, cosmético, farmacéutico, petroquímico, etc. Más aún las ventajas mostradas por los fluidos supercríticos evidencian su aplicación cada vez más creciente en diferentes ramas de la industria.
La industria alimentaria, busca mejorar las técnicas de separación para obtener extractos naturales de gran pureza, que garanticen la calidad e inocuidad de los extractos obtenidos y que no provoquen riesgos para la salud.
Un proceso para eliminar la cafeína de granos de café verdes, que se emplea comercialmente, utiliza Dióxido de carbono supercrítico. A temperatura y presión correctas el CO2 extrae la cafeína de los granos pero deja los componentes del aroma y el sabor, produciendo el café descafeinado. Otra aplicación de CO2 supercrítico incluye la eliminación de nicotina del tabaco y la grasa de las papas fritas, para bajar calorías sin alterar el sabor y textura (pag. 399 Química La ciencia Central).
Lección 10. Estado Gaseoso
El estado gaseoso es el menos denso de los estados de la materia. Según la teoría cinético-molecular se caracteriza por el movimiento libre, al azar, de las partículas (átomos, iones o moléculas), cuyas fuerzas intermoleculares son muy débiles, por lo que sus moléculas no se unen unas a otras, sino que se encuentran separadas, predominando las fuerzas de expansión y cuando chocan no se pierde ninguna energía.
10.1 Características de los gases
Los gases no tienen forma ni volumen definidos. Ocupan el volumen del recipiente que los contiene y se pueden comprimir. El estado gaseoso se puede caracterizar teniendo en cuenta los siguientes parámetros.
Volumen. El volumen de un gas es el del recipiente que lo contiene. En el sistema
internacional de unidades se expresa como metro cúbico (m3). El litro es otra
unidad de expresión del volumen. (Ver anexo, sobre sistema internacional de medidas).
Presión. Es una característica física que se define como la fuerza ejercida sobre
un cuerpo por unidad de área, o sea:
P = F/A
Donde P = presión, F= Fuerza y A = área.
La unidad de medición de la presión en el sistema internacional de unidades es el pascal (Pa). Una atmósfera de presión equivale a 101325 Pa. y se define como la
presión de la atmósfera4 a la altura del mar.
Existen otras unidades de medición de la presión, entre las cuales las más usadas son:
a) milímetros de mercurio (mm Hg) b) Torr (torr)
c) milibares (mbar)
d) libras por pulgadas cuadradas (psi- de sus iniciales en inglés ó lb/pulg2)
Las equivalencias son:
1 atm = 760 torr = 760 mmHg = 101325 Pa = 1013 mbar = 14.7 lb/pulg2 ó psi.
La presión de un gas se debe al choque de las moléculas contra las paredes del recipiente que lo contiene.
Temperatura. Es la medida del promedio de las energías cinéticas de las
moléculas5. Es la propiedad de la materia que determina si se puede transferir
energía calorífica de un cuerpo a otro y el sentido de dicha transferencia.
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La temperatura de un cuerpo se mide utilizando un termómetro, que se gradúa con referencia a los puntos de fusión y ebullición del agua, medidos a una atmósfera de presión.
Existen diversas escalas para expresar la temperatura:
La escala Celsius toma como referencia los puntos de congelación y de ebullición del agua y les asigna un valor 0°C y 100°C, respectivamente. Entre estos dos valores se hacen 100 divisiones iguales, cada una equivale a 1°C.
La escala Fahrenheit, le asigna a la temperatura de congelación del agua un valor de 32°F y al de ebullición 212°F. Entre estos dos valores se hacen 180 divisiones iguales; cada una equivale a 1 °F.
La escala Kelvin, le asigna a la temperatura de congelación del agua un valor de 273°K y al de ebullición 373°K. Entre estos dos valores se hacen 100 divisiones iguales; cada una equivale a 1 °K.
Las equivalencias entre las escalas de temperatura son: K = °C + 273
°F = 1.8 x °C + 32
Efusión. El proceso por el que un gas se escapa a través de un orificio.