Separación de ácido láctico por destilación reactiva

Lactic acid separation by reactive distillation

La producción de ácido láctico a partir de materias renovables se ha incrementado debido a las nuevas aplicaciones que éste tiene al ser usado como materia prima para la fabricación de polímeros biodegradables, aplicaciones alimentarías, médicas, farmacéuticas y cosméticas. Entre el 50 y el 60% del ácido láctico producido anualmente es obtenido por fermentación. Los procesos de membrana, como la ultrafiltración, nanofiltración y microfiltración, han sido usados en los pasos de separación del ácido. Estos procesos no producen ácido láctico de alta pureza, produciendo en lugar de esto ácido láctico crudo al 50% (grado comestible) y ácido láctico al 44% (grado técnico). Entre los solventes que presentan buena capacidad para el proceso de extracción del ácido láctico se encuentra el alcohol amílico o una amina ternaria, pero puede también co-extraer algo de agua, sales y otros ácidos orgánicos. Finalmente, en este caso, no se obtiene un producto de alta pureza. Otra técnica que cobra cada vez más interés es la fermentación extractiva, la cual tiene un bajo costo comparada con otras técnicas de separación. En ésta, la productividad y el rendimiento de la fermentación son aumentados, debido a la remoción continua del producto (ácido láctico), reduciendo así la inhibición y favoreciendo la formación del mismo.

El proceso de destilación directa desde el caldo de fermentación, a temperatura y presión normal, no ha sido aceptado debido a que el ácido forma ésteres internos de alto punto de ebullición. Las columnas de destilación que operan a condiciones de vacío han sido usadas para producir ácido láctico monómero con un alto rendimiento desde mezclas monómeras, dímeras y trímeras. Sin embargo, este método requiere de una purificación inicial parcial del ácido láctico, lo que implica costos elevados en equipos; además, este procedimiento no es efectivo en la remoción de impurezas. Cabe resaltar que la destilación fraccional en condiciones de operación en altos vacíos y bajas temperaturas es demasiado costosa para el desarrollo en operaciones comerciales.

El estudio realizado, tiene como finalidad demostrar las bondades del proceso de destilación reactiva respecto de otro tipo de procesos como ultrafiltración, microfiltración, extracción reactiva, etc., para la separación de ácido láctico. Además, se aplica un novedoso método corto, llamado Análisis de la Estática para el diseño de la mejor configuración de la columna, que permite la separación de ácido láctico por hidrólisis del lactato de metilo. Subsiguientemente, se realiza la simulación de la columna en Aspen Plus, partiendo de la información suministrada por el análisis de la estática, con el fin de optimizar los parámetros de operación de la misma.

Pilot steam distillation of Rosemary (Rosmarinus officinalis L.) from Portugal

Destilación a escala piloto de una corriente de Rosemary (Rosmarinus officinalis L) de Portugal

Una de las aplicaciones más importantes de la destilación es la extracción de los aceites esenciales de plantas (hojas, frutos, cáscaras, semillas, etc.). Aunque dicha extracción difiere un poco de lo que comúnmente se conoce dentro de las operaciones de destilación, también hace parte de éstas. Esta operación usualmente se le denomina arrastre con vapor, y consiste generalmente en la extracción del aceite esencial (volátil) con una corriente de vapor vivo de baja presión que luego es condensado, obteniéndose dos fases, en una el vapor de agua condensado y en la otra el aceite esencial.

Este documento es una investigación para la producción a nivel industrial de aceite de Rosemary (Rosmarinus officinalis L.) de Portugal. Para su desarrollo, se realizó la producción del aceite en una planta piloto, que permitiera hacer variaciones de proceso y establecer óptimos de operación y producción, ya que el costo principal de estas operaciones está asociado a los altos requerimientos de vapor. Los autores tienen en cuenta que la extracción completa del aceite requiere grandes cantidades de vapor, y que la longitud del equipo en que se lleva cabo la operación determina la capacidad de procesamiento del mismo. Para este sistema se tuvieron en cuenta, al momento de hacer el diseño piloto, variaciones estaciónales y picos de procesos asociados a las temporadas de cosecha. Los ensayos pilotos llevados a cabo sirven como base para el diseño y escalado a nivel industrial de los resultados obtenidos.