Simulación del tiempo de extracción en función de la temperatura de proceso y de la microestructura del material vegetal

Resumen

La extracción sólido líquido de fuentes vegetales es una bioseparación ampliamente utilizada para la obtención de sustancias orgánicas de interés en la industria alimentaria, farmacéutica y cosmética. En el presente trabajo se estudió la operación de extracción con el modelo resuelto de Simpson por calculo fraccional de la expresión de difusión anómala de la segunda ley de Fick para estudiar el efecto de la microestructura y la temperatura en el comportamiento de la extracción y el tiempo de extracción. La determinación del tiempo de extracción es de gran importancia para el proceso ya que de no alcanzarse disminuye el rendimiento obtenido de la fuente vegetal y de ser mayor reduce su rentabilidad. Para ello se propuso un método numérico novedoso que define como tiempo de extracción aquel en el que se tiene un cambio marcado en la velocidad de extracción. La simulación se realizó con Matlab y se evaluó los parámetros del modelo que representan el efecto de la microestructura (n) y el efecto de la temperatura (k) de manera individual y combinado en un rango de 80% a 120% de su valor inicial. El ajuste de los datos experimentales al modelo de Simpson presento una R² de 0.998, mientras la evaluación del parámetro k (temperatura) mostró tener menor consecuencia en el comportamiento y tiempo de extracción que el parámetro n (microestructura) los cuales presentaron tiempos de extracción de 507.8 a 14.5 min. y de 79.3 a 46.6 min. para n y k respectivamente. Los resultados de la simulación fueron congruentes con los observados en biomateriales con estructuras claramente diferentes como las de semillas y frutos procesados a diferentes temperaturas por lo que los métodos numéricos propuestos pueden ser una herramienta útil en esta bioseparación.