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Extractor centrífugo

1940
  • Walter J. Podbielniak
Extractor centrífugo utilizado en ingeniería química para extracción líquido-líquido.

(Imagen generada únicamente con fines ilustrativos)

Un extractor centrífugo es un dispositivo de alta velocidad que utiliza fuerza centrífuga, often thousands of times greater than gravity, to achieve rapid and efficient liquid-liquid extraction. It provides very short residence times and high throughput in a compact volume. This makes it ideal for separating liquids with small density differences, systems prone to emulsification, or for processing unstable compounds.

Los extractores centrífugos, como los contactores Podbielniak o Luwesta, representan un avance significativo respecto a los equipos gravitacionales, como los mezcladores-sedimentadores o las columnas. Su principio básico consiste en introducir las fases líquidas, pesada y ligera, en un rotor que gira rápidamente. Dentro del rotor, los líquidos fluyen a contracorriente a través de una trayectoria compleja, que a menudo incluye cilindros perforados concéntricos o un canal en espiral. La enorme fuerza centrífuga crea una mezcla y dispersión altamente eficiente de las fases, lo que conduce a una rápida transferencia de masa. Fundamentalmente, esta misma fuerza impulsa la rápida separación de las fases, impulsando el líquido más denso hacia la periferia del rotor y el líquido más ligero hacia el centro, desde donde se descargan a través de salidas separadas.

Las principales ventajas son un tiempo de residencia muy corto (segundos en lugar de minutos u horas), vital para extraer productos químicamente inestables como los antibióticos. La elevada fuerza g permite la separación eficaz de sistemas con diferencias de densidad muy pequeñas o de alta viscosidad, lo que sería imposible en los sedimentadores de gravedad. También rompe fácilmente emulsiones que, de otro modo, detendrían un proceso. El equipo es compacto, ya que ofrece muchas etapas teóricas en una sola máquina, lo que reduce drásticamente la huella de la planta y el inventario de disolventes en comparación con un mezcladora-sedimentadora cascada de capacidad equivalente. Sin embargo, son mecánicamente complejas, tienen elevados costes de capital y mantenimiento y son menos adecuadas para procesos en los que intervienen sólidos.

UNESCO Nomenclature: 3305
- Ingeniería química

Tipo

Dispositivo físico

Ruptura

Sustancial

Uso

Nicho/Especialización

Precursores

  • Invención de la centrífuga separadora de crema por Gustav de Laval
  • Desarrollo de maquinaria rotatoria de alta velocidad y cojinetes
  • comprensión de mecánica de fluidos bajo alta aceleración
  • Necesidad industrial de purificar compuestos inestables como la penicilina durante la Segunda Guerra Mundial.

Aplicaciones

  • Producción de penicilina y purificación de otros antibióticos
  • Extracción de ingredientes farmacéuticos activos (API)
  • Industria alimentaria para la refinación de aceites vegetales y la extracción de aceites cítricos
  • Producción de productos químicos finos y polímeros especiales
  • Extracción hidrometalúrgica de metales preciosos
  • remediación ambiental para eliminar contaminantes del agua

Patentes:

  • US2044854A
  • US2578348A

Ideas para posibles innovaciones

  • Rotores impresos en 3D para geometrías internas personalizadas y específicas para cada aplicación
  • Extractores centrífugos herméticamente sellados y acoplados magnéticamente para bioprocesamiento estéril
  • integration of real-time spectroscopic sensors within the extractor for process analytical technology (PAT)
  • Desarrollo de unidades multifuncionales que combinan reacción y extracción en un solo rotor
  • Uso de materiales avanzados como el carburo de silicio para rotores que permiten manejar medios altamente corrosivos.
  • Extractores centrífugos miniaturizados tipo laboratorio en un chip para cribado de alto rendimiento
  • Simulaciones de dinámica de fluidos computacional (CFD) para optimizar las trayectorias de flujo y minimizar el consumo de energía
  • autolimpiante designs for processing liquids with suspended solids
  • Extractores con control de velocidad variable para optimizar dinámicamente la eficiencia de separación
  • Uso en nanotecnología en fase líquida para la síntesis y purificación de nanopartículas.
Related to: centrifugal extractor, podbielniak, luwesta, liquid-liquid extraction, high-g force, short residence time, emulsion breaking, counter-current, chemical engineering, pharmaceutical production.

Contexto histórico

Extractor centrífugo

1940
1940
1940
1940
1945-01-01
1949
1950
1940
1940
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1940
1940
1948
1950
1950

(Si la fecha es desconocida o no es relevante, por ejemplo "mecánica de fluidos", se proporciona una estimación redondeada de su aparición notable)

décimo año aniversario

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