Fraccionamiento de acetatos de glicerina a temperatura ambiente con dióxido de carbono supercrítico

FORTUNATTI MONTOYA, MARIANA; SÁNCHEZ, FRANCISCO A.; HEGEL, PABLO E.; PEREDA, S.

Bahía Blanca

Congreso; IX Congreso Argentino de Ingeniería Química (CAIQ2017); 2017

PLAPIQUI - AAIQ

A partir del aumento de la producción de biodiesel en la última década se han sugerido distintas alternativas tecnológicas para valorizar comercialmente el glicerol que se obtiene como subproducto del proceso. Entre las distintas opciones, una alternativa es la esterificación de la glicerina con ácido acético para obtener monoacetín, diacetín y triacetín (MAG, DAG, TAG). Si bien la mezcla de estos compuestos posee poco valor comercial, los productos puros tienen importante valor agregado por sus diversas aplicaciones en la industria alimenticia, farmacéutica y química, así como aditivo de combustibles. En consecuencia, el proceso de fraccionamiento y purificación de cada acetato, es clave para implementar esta alternativa de revalorización del glicerol en la industria.Una alternativa tecnológica para la separación de acetatos de glicerina evitando pérdidas considerables por degradación térmica es el fraccionamiento empleando CO2 supercrítico. Esta tecnología es interesante para obtener productos de alta pureza en la industria de alimentos y cosmético-farmacéutica ya que el CO2 es un solvente no-tóxico que puede eliminarse fácilmente de los productos porque es un gas a temperatura ambiente y presión atmosférica. En un trabajo previo, mediante modelado termodinámico con la ecuación de estado GCA, se evaluaron en forma predictiva distintos escenarios de fases y condiciones operativas potencialmente factibles para realizar la separación con CO2 de mezclas de MAG, DAG y TAG en columnas de extracción. Se determinó una ventana operativa de factibilidad comprendida en el rango de presión y temperatura de 90-130 bar y 293-323 K, respectivamente. Además, se observó que elevadas concentraciones de TAG en la mezcla de acetatos de glicerina a fraccionar conduce a bajas selectividades en el proceso de fraccionamiento en columnas de extracción.El objetivo principal de este trabajo es verificar experimentalmente la ventana operativa para fraccionar acetatos de glicerina predicha con el modelo GCA-EOS en estudios previos. Además, se evalúa el fraccionamiento de muestras en presencia de glicerina, reactivo que normalmente se encuentra en exceso en el sistema de reacción. A tal fin, se efectuaron ensayos de extracción con CO2 supercrítico de una mezcla comercial de MAG (31.3 % g/g), DAG (45.1 % g/g), TAG (18.6 % g/g) y glicerina (GLY; 5 % g/g) en una columna rellena de alta presión de escala banco que se operó en forma semi-continua según el método dinámico para medición de solubilidades en condiciones de equilibrio. Los ensayos experimentales se realizaron a temperaturas entre 298 K y 323 K, y presiones entre 90 bar y 130 bar. Se evaluaron rendimientos de extracción y selectividad en función de la masa de solvente utilizada en cada experiencia. En concordancia con las predicciones del modelo termodinámico GCA-EOS, los resultados obtenidos muestran que es posible efectuar en forma satisfactoria el fraccionamiento de acetatos de glicerina con CO2. En particular se observó que a 308 K y 100 bar una etapa simple de extracción dinámica permite recuperar en el extracto un ~80% del TAG alimentado empleando una relación solvente?alimentación de ~10 g CO2/g muestra. Asimismo, bajo estas condiciones operativas se recuperó en el refinado ~91 % del MAG. La glicerina es el componente menos soluble del sistema. Así, se observó en las experiencias a la misma temperatura pero a 130 bar (CO2 con mayor poder solvente), un extracto prácticamente libre de GLY (~0.3 % g/g), lo que indica que el fraccionamiento de este componente de la mezcla de acetatos podría efectuarse sin inconvenientes con tecnología supercrítica.