I
SECRETARÍA DE EDUCACIÓN PÚBLICA
DIRECCIÓN GENERAL DE INSTITUTOS TECNOLÓGICOS
INSTITUTO TECNOLÓGICO DE VERACRUZ
Departamento de Ingeniería Química y Bioquímica
PROYECTO
PRESENTAN:
EDDIE BOLAÑOS MELENDEZ MAUREL VIRIDIANA MEDINA MORALES
RUDDY MURRIETA FILOBELLO
MATRICULA
E07021150
E07020623
E07020635
ASESORES
M.C. JORGE BAUTISTA NARANJOS M.C. YOLANDA F. DIAZ VIVEROS
DR. FRANCISCO CALDERÓN CERVANTES M.C. CARMEN YOLANDA HERNANDEZ CARDONA
H. VERACRUZ, VER. ENERO 2011
“DISEÑO DE UN PROCESO PARA LA OBTENCIÓN
DE PIRETRO A PARTIR DE Chrysanthemum Parthenium A
USARSE COMO INSECTICIDA DOMÉSTICO EN MOSQUITOS”
I
ÍNDICE
CONTENIDO PÁGINA
Resumen 1
Abstract 3
Introducción 5
Antecedentes 9
Plaguicidas E Insecticidas 12
Clasificación De Plaguicidas De Acuerdo Al Organismo
Que Controlan
12
Actividad Insecticida 14
Efectos Tóxicos Y Su Tratamiento 15
Efectos Ambientales 17
Extracción De Piretrinas Con Disolventes 17
Hipótesis 23
Objetivos 23
Objetivo General 23
Objetivo Específico 23
Material Y Métodos 24
Capitulo 1. Chrysanthemum Parthenium. 24
Descripción de la flor 24
Condiciones de cultivo 25
Capitulo 2. Las piretrinas 27
Características de las piretrinas. 27
“DISEÑO DE UN PROCESO PARA LA OBTENCIÓN DE PIRETRO A PARTIR DE
Chrysanthemum Parthenium A USARSE COMO INSECTICIDA DOMÉSTICO EN MOSQUITOS”
II
Características físicas y químicas 28
Capitulo 3. Proceso de obtención de las piretrinas
31
Capítulo 4. Diagrama de flujo 32
Diseño del proceso de obtención de piretrinas 33
Sistema de selección para flores de Crisantemo 33
Reducción de tamaño primaria 34
Dimensionamiento del sistema de secado 37
Secuencia de cálculo para dimensionamiento de un
Secador de lecho fluidizado.
40
Etapas necesarias para llevar a cabo la extracción 46
Selección del equipo para extracción 53
Separación de sólidos agotados de la solución extracto 54
Dimensionar un tanque de almacenamiento para
recuperación de solvente y obtención de producto final
58
Cálculo de presión dentro del tanque 59
Diagrama de bloques 61
Selección de equipo 62
Discusiones 70
Conclusiones 74
Referencias 76
“DISEÑO DE UN PROCESO PARA LA OBTENCIÓN DE PIRETRO A PARTIR DE
Chrysanthemum Parthenium A USARSE COMO INSECTICIDA DOMÉSTICO EN MOSQUITOS”
III
RELACIÓN DE TABLAS PÁGINA
Tabla 1. Patentes registradas de procesos de extracción con
solventes
19
Tabla 2. Radicales Que Forman Parte De La Estructura De Las
Piretrinas.
27
Tabla 3. Características De Las Propiedades Del Chrysanthemum
Parthenium
28
Tabla 4. Propiedades Físicas Y Químicas 30
Tabla 5. Equipo De Reducción De Uso General En Las Industrias De
Procesos Químicos.
34
Tabla 6. Tamaño, Peso Flores Del Crisantemo (Chrysanthemum
Parthenium).
63
Tabla 7. Criterios Establecidos Para La Selección Del Equipo De
Secado.
66
“DISEÑO DE UN PROCESO PARA LA OBTENCIÓN DE PIRETRO A PARTIR DE
Chrysanthemum Parthenium A USARSE COMO INSECTICIDA DOMÉSTICO EN MOSQUITOS”
IV
RELACIÓN DE FIGURAS PÁGINA
Figura 1: Clasificacion De Insecticidas De Acuerdo A Su Origen 13
Figura 2: Estructura Del Butóxido De Piperonilo. 14
Figura 3. Diagrama De Flujo Para La Extracción De Piretro Con
Solventes.
20
Figura 4. Chrysanthemum Parthenium 26
Figura 5. Estructura de las piretrinas. 27
Figura 6. Estructura de los ácidos crisantémico y pirétrico 28
Figura 7. Flujo De Proceso Para Lixiviación A Contracorriente En
Etapas Múltiples.
48
Figura 8. Número De Etapas Para Lixiviación A Contracorriente En
Etapas Múltiples.
50
Figura 9. Diagrama De Equilibrio Hexano-Piretrinas. 52
Figura 10. Tanque Batch Para Extracción Solido-Liquido. 54
Figura 11. Filtro Prensa Acs Modelo - Capacidad - Área De
Filtración.
55
Figura 12. Cortadora De Cuchillas Rotatorias. 64
“DISEÑO DE UN PROCESO PARA LA OBTENCIÓN DE PIRETRO A PARTIR DE
Chrysanthemum Parthenium A USARSE COMO INSECTICIDA DOMÉSTICO EN MOSQUITOS”
1
RESUMEN
Los mosquitos son fauna nociva para el hombre puesto que lejos de ser molestos,
pueden ser dañinos para la salud. El uso de productos insecticidas para
combatirlos ha ido en aumento, sobre todo de tipo sintético. El Piretro, es una
mezcla de seis ésteres formados por la combinación de los ácidos crisantémico y
pirétrico, y los alcoholes piretrolona, cinerolona y jasmolona, llamadas piretrinas
que se encuentran de manera natural en flores de crisantemo, que poseen
propiedades insecticidas. Se trabajó con Chrysanthemum Parthenium, que es una
especie de crisantemo que crece en el estado de Veracruz en las regiones como:
Córdoba, Fortín y Orizaba. Diseñar un proceso para la extracción de Piretro es
una alternativa importante para obtener un producto que ayuda al combate a los
mosquitos, siendo a la vez de origen natural, el cual no genera daños ni al hombre
ni al ambiente. La extracción se llevó a cabo, previa a una selección de las flores,
pasando las mismas a molienda, para reducir su tamaño, aumentando así la
superficie de contacto en operaciones posteriores, como el secado y la extracción.
El secado se realizó por lecho fluidizado debido a la sensibilidad del Piretro a altas
temperaturas y largos tiempos de exposición a la misma. La extracción se efectuó
utilizando hexano e isopropanol como solventes a un mismo tiempo de operación.
Consecuentemente, los sólidos agotados se separan de la solución-extracto
mediante filtración, luego así se concentra la solución-extracto por evaporación.
“DISEÑO DE UN PROCESO PARA LA OBTENCIÓN DE PIRETRO A PARTIR DE
Chrysanthemum Parthenium A USARSE COMO INSECTICIDA DOMÉSTICO EN MOSQUITOS”
2
El rendimiento más alto se obtuvo con isopropanol (15%) no así con el hexano
(11%), siendo el primero el óptimo para obtener mayor cantidad de Piretro posible
de las flores.
PALABRAS CLAVE: Chrysanthemum Parthenium, Piretro, Pelitre, extracción,
repelente, solventes.
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Chrysanthemum Parthenium A USARSE COMO INSECTICIDA DOMÉSTICO EN MOSQUITOS”
3
ABSTRACT
Mosquitos are a fauna harmful to the man since far from being troublesome, they
can be harmful for the health. The use of insecticide products to attack them has
gone in increase, especially of synthetic type. Pyrethrum is a mixture, this is
compounded by six esters: chrysanthemic acid and pyrethric acid and the alcohols
pyrethrolone, cynerolone and jasmolone, also known together under the name of
pyrethrins which refer to Chrysanthemum grinded flower powder with insecticidal
properties. One worked with Chrysanthemum Parthenium, which is a species of
chrysanthemum that grows in the condition of Veracruz in the regions as: Cordoba,
Fortin and Orizaba. To design a process for Piretro's extraction is an important
alternative to obtain a product that helps to the combat to the mosquitos, being
simultaneously of natural origin, which generates hurts neither to the man nor to
the environment. Extraction was carried out, before a selection of the flowers,
spending the same ones to grinding, to reduce his size, increasing this way the
surface of contact in later operations, as the dried one and the extraction. The dried
one carried out for bed fluidizado due to the sensibility of the Piretro to high
temperatures and long times of exhibition to the same one. The extraction was
effected using hexano and isopropanol as solvents to the same time of operation.
Consistently, solid exhausted they separate of the solution - extract by means of
filtration, then this way the solution - extract centers for evaporation.
“DISEÑO DE UN PROCESO PARA LA OBTENCIÓN DE PIRETRO A PARTIR DE
Chrysanthemum Parthenium A USARSE COMO INSECTICIDA DOMÉSTICO EN MOSQUITOS”
4
The highest performance was obtained by isopropanol (15 %) not this way by the
hexano (11 %), being the first one the ideal one to obtain major quantity of possible
Piretro of the flowers.
Keywords: Chrysanthemum Parthenium, Pyrethrum, extraction, insecticide.
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Chrysanthemum Parthenium A USARSE COMO INSECTICIDA DOMÉSTICO EN MOSQUITOS”
5
1.- INTRODUCCIÓN
Desde épocas antiguas la necesidad del hombre de protegerse de las diversas
clases de insectos ha ido en aumento. Esta necesidad, acompañada de los
avances de la ciencia, lo dio a la tarea de desarrollar algo que le brindará dicha
protección, y como respuesta a ello, lograr diversas herramientas con la capacidad
de mitigar a estos insectos, los cuales lejos de ser molestos, pueden ser causante
de enfermedades peligrosas, como el dengue.
Entre los medios, algunos descubiertos y otros desarrollados por el hombre,
encontramos a las sustancias denominadas insecticidas. Estas sustancias pueden
ser de origen natural o sintético. Estos últimos han adquirido a lo largo del tiempo
suma importancia en la vida cotidiana del hombre en el combate a insectos, tales
como los mosquitos, siendo que muchos de estos productos pueden ser una
fuente de contaminación para el ambiente, y de igual manera al desechar los
excipientes que los contienen, aumenta de manera importante el volumen de
desechos[1].
Ante la presencia de estos mosquitos, una alternativa a considerar es la utilización
de productos naturales que ayuden a combatirlos de manera efectiva, y que a su
vez no generen daños al hombre, ni mucho menos al ambiente.
Por ello, se presenta una alternativa para la reducción en la utilización de
productos sintéticos y/o contaminantes para combatir mosquitos, al utilizar uno de
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6
origen natural que cumpla con dicha tarea, y que a su vez no sea dañino al
ambiente. Esto mediante un proceso de extracción de Piretro, que es una mezcla
de seis sustancias químicas individuales llamadas piretrinas, que se utilizan como
insecticidas naturales, las cuales poseen efecto rápido, inducen poca resistencia
en organismos tratados, no son inflamables, son de mínima residualidad, y
principalmente, son de baja toxicidad al hombre y animales de sangre
calienteposeen efecto rápido, inducen poca resistencia en organismos tratados, no
son inflamables, son de mínima residualidad, y son de baja residualidad y no son
tóxicas para las personas ni fauna de sangre caliente [2] numerosos insectos y
ácaros, poseen efecto rápido, inducen poca resistencia en organismos tratados,
no son inflamables, son de mínima residualidad, y principalmente, son de baja
toxicidad al hombre y animales de sangre calientenumerosos insectos y ácaros,
poseen efecto rápido, inducen poca resistencia en organismos tratados, no son
inflamables, son de mínima residualidad, y principalmente, son de baja toxicidad al
hombre y animales de sangre calientenumerosos insectos y ácaros, poseen efecto
rápido, inducen poca resistencia en organismos tratados, no son inflamables, son
de mínima residualidad, y principalmente, son de baja toxicidad al hombre y
animales de sangre calientenumerosos insectos y ácaros, poseen efecto rápido,
inducen poca resistencia en organismos tratados, no son inflamables, son de
mínima residualidad, y principalmente, son de baja toxicidad al hombre y animales
de sangre calientenumerosos insectos y ácaros, poseen efecto rápido, inducen
poca resistencia en organismos tratados, no son inflamables, son de mínima
“DISEÑO DE UN PROCESO PARA LA OBTENCIÓN DE PIRETRO A PARTIR DE
Chrysanthemum Parthenium A USARSE COMO INSECTICIDA DOMÉSTICO EN MOSQUITOS”
7
residualidad, y principalmente, son de baja toxicidad al hombre y animales de
sangre calientenumerosos insectos y ácaros, poseen efecto rápido, inducen poca
resistencia en organismos tratados, no son inflamables, son de mínima
residualidad, y principalmente, son de baja toxicidad al hombre y animales de
sangre calientenumerosos insectos y ácaros, poseen efecto rápido, inducen poca
resistencia en organismos tratados, no son inflamables, son de mínima
residualidad, y principalmente, son de baja toxicidad al hombre y animales de
sangre calienteLas piretrinas son una mezcla de compuestos orgánicos presentes
en las plantas del género [3]. En el caso particular de este proyecto, la materia
prima utilizada es el Chrysanthemum Parthenium, puesto que es una especie que
crece en diversas regiones del país como los estados de Puebla, Morelos, Edo de
México y Veracruz [4].
El proceso de extracción inicia con la reducción de tamaño de las flores de
crisantemo, esto con el propósito de hacer más eficientes operaciones posteriores
como el secado y la extracción. El secado de las flores se lleva a cabo a
temperaturas inferiores a 60 °C puesto que las piretrinas contenidas en ellas
pierden su actividad insecticida al ser expuestas a temperaturas superiores a la
anteriormente mencionada, así como a tiempos prolongados de exposición, esto
con la finalidad de reducir la humedad de la flor. Posterior al secado, se realiza la
extracción, la cual se realizará con solvente (hexano), el cual posterior a la
extracción, será recuperado de la solución obtenida; mediante procesos
mecánicos, los sólidos disueltos son separados de la solución de interés.
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Chrysanthemum Parthenium A USARSE COMO INSECTICIDA DOMÉSTICO EN MOSQUITOS”
8
El proceso diseñado permite la obtención de un producto de origen natural, el cual
no es tóxico para el hombre, siendo así una alternativa para la disminución de
productos sintéticos que provocan daño al ambiente.
“DISEÑO DE UN PROCESO PARA LA OBTENCIÓN DE PIRETRO A PARTIR DE
Chrysanthemum Parthenium A USARSE COMO INSECTICIDA DOMÉSTICO EN MOSQUITOS”
9
2. ANTECEDENTES
El Piretro es una mezcla de sustancias químicas que se encuentran de manera
natural en flores de crisantemos [5]; a esta mezcla de sustancias también se le
conocía como polvo de Persia, cuyas propiedades como propiedades insecticidas
se descubrieron en Asia alrededor de 1800, el cual se ha usado desde hace
muchos años como insecticida en la región del Cáucaso, donde fue exportado en
el siglo XIX a Dalmacia (Croacia) y después introducido a Japón y algunas
regiones de África, Europa y América, aunque la actividad de este extracto ya era
conocida en China desde el 1000 a.C; se usó para matar garrapatas y varios tipos
de insectos, tales como pulgas, piojos y mosquitos [6].
Su rápida descomposición por la luz solar asegura la formación de residuos de
baja toxicidad, pero esto significa que la eliminación de insectos se debe efectuar
en un tiempo corto. Para alargar su vida útil, se emplean los compuestos
sinergistas o activadores, como el piperonil [7].
En el extracto de piretro hay seis sustancias químicas individuales llamadas
piretrinas, que se utilizan como insecticidas naturales (seis ésteres, formados por
la combinación de los ácidos crisántemico y pirétrico, y los alcoholes piretrolona,
cinerolona y jasmolona) [8].
“DISEÑO DE UN PROCESO PARA LA OBTENCIÓN DE PIRETRO A PARTIR DE
Chrysanthemum Parthenium A USARSE COMO INSECTICIDA DOMÉSTICO EN MOSQUITOS”
10
Las piretrinas son poco solubles en agua, pero se disuelven en solventes
orgánicos, tales como alcohol, hidrocarburos clorados (dicloruro de etileno) y
querosén y se condensa por destilación al vacío [9].
Las piretrinas se usan para controlar una amplia variedad de insectos (mosquitos,
orugas, escarabajos, etc.) en el ámbito doméstico o en invernaderos. También se
emplean como principios activos en productos fitosanitarios para tratar los
animales domésticos o el . Estas sustancias no se pueden usar en el exterior
porque se degradan con relativa facilidad por la acción de la luz y del calor [10].
Las piretrinas son los únicos insecticidas exentos de límites de residuos, por lo
que se utilizan en agricultura orgánica y en cultivos de exportación que tienen alto
valor económico.El uso de insecticidas también está relacionado con el control de
plagas que puedan afectar a la salud humana, sobre todo en países con climas
tropicales, con el fin de prevenir contagios de enfermedades tales como la malaria,
el dengue o el cólera. Entre sus múltiples campos de aplicación podemos citar su
uso sistemático tanto a nivel agrícola, cómo industrial, doméstico, en jardinería o
en veterinaria. Los beneficios obtenidos del uso de pesticidas son sin duda
numerosos, pero la difusión de grandes cantidades de estos compuestos al
entorno ha dado origen a problemas que afectan tanto al medioambiente, como a
la salud humana. Además de la acumulación de estos compuestos persistentes en
el medioambiente (aire, agua o suelo), los plaguicidas entran en la cadena
alimentaria de animales, llegando en último término a alcanzar la cadena
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11
alimenticia humana, donde se acumulan en algunos órganos vitales y provocan el
desarrollo de intoxicaciones de distinta gravedad [11].
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12
2.1.-PLAGUICIDAS E INSECTICIDAS
En los países desarrollados, los organismos que son responsables de la seguridad
en el manejo de plaguicidas para uso agrícola, doméstico, hospitalario e industrial
han prohibido o limitado el uso de algunos de estos productos por su alto riesgo a
la salud humana, animal y ambiental.
Según la legislación de los Estados Unidos de América [12] y que comparten
muchos otros países del mundo, incluido México [13], el término plaguicida puede
significar:
a) Cualquier sustancia o mezcla de sustancias con el propósito de prevenir,
destruir, repeler o mitigar insectos, roedores, nematodos, hongos, hierbas u
otras pestes.
b) Cualquier sustancia o mezcla de sustancias con el propósito de ser usadas
como reguladoras de plantas, defoliantes o desecantes.
2.2.-CLASIFICACION DE PLAGUICIDAS DE ACUERDO AL ORGANISMO QUE
CONTROLAN.
Algicidas.
Bactericidas.
Fungicidas.
Herbicidas.
Insecticidas.
Virucidas
En el listado anterior podemos detectar a los insecticidas, que como su nombre lo
indica, sirven para prevenir o repeler el ataque por insectos [14].
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Chrysanthemum Parthenium A USARSE COMO INSECTICIDA DOMÉSTICO EN MOSQUITOS”
13
Para la definición de INSECTICIDA, consideramos la siguiente:
Los insecticida son compuestos químicos (naturales, sintéticos o xenofóbicos)
usados para el control de daños o molestias causadas por los insectos [10].
Los insecticidas pueden clasificarse bajo los criterios: Por su origen, su modo
de acción.
Figura 1. CLASIFICACION DE INSECTICIDAS DE ACUERDO A SU ORIGEN [15]
BIOLÓGIOS
BOTÁNICOS
De Bacillus thruringiesis (bacteria)
De Beauveria bassiana (hongo)
SINTÉTICOS
GRUPO QUÍMICO:
AMIDINAS
CARBAMATOS
ORGANOCLORADOS
ORGANOFOSFATADOS
ORGANOESTANOSOS
PIRETROIDES
AZARIDACTINA
NICOTINA
PIRETRINAS
ROTENONA
MICROBIANOS
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Chrysanthemum Parthenium A USARSE COMO INSECTICIDA DOMÉSTICO EN MOSQUITOS”
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2.3. - ACTIVIDAD INSECTICIDA
La actividad insecticida de las piretrinas se debe a su acción sobre la bomba de
sodio de las neuronas en los insectos. Mediante un proceso fisicoquímico éstas
moléculas inhiben el cierre del canal de sodio de la membrana celular, de manera
que producen una transmisión continua del impulso nervioso [16,17] Las
consecuencias de esta transmisión continua son los temblores, la parálisis muscular
(llamado "efecto derribo" o "knock-down", característico de las piretrinas II) y,
eventualmente, la muerte (específica de las piretrinas I). Esta actividad insecticida,
que afecta especialmente a los insectos voladores [15], depende de la estructura
química. [18]
También se emplean como principios activos en productos fitosanitarios para tratar
los animales domésticos o el , por no ser considerados fitotóxicos.
Estas sustancias no se pueden usar en el exterior porque se degradan con relativa
facilidad por la acción de la luz y del calor. Para aumentar su efectividad como
insecticidas los preparados de piretrinas se acompañan de sustancias sinérgicas
como el butóxido de piperonilo ó el sulfóxido de piperonilo. [19]
Figura 2. Estructura Del Butóxido De Piperonilo [20]
O
O OO
O
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15
El butóxido de piperonilo es un sinergista de plaguicidas. No lo hace por sí mismo
ya que no tiene propiedades plaguicidas. Sin embargo, cuando se añade a las
mezclas de insecticidas, por lo general piretrinas, piretroides y carbamatos
insecticidas, su potencia aumenta considerablemente [17].
El Butóxido de piperonilo es moderadamente estable, y es un derivado
semisintético de safrol.
2.4 EFECTOS TÓXICOS Y SU TRATAMIENTO
Su impacto sobre las especies animales es variable: apenas es tóxico para los
mamíferos o pájaros, pero es altamente nocivo para ciertos peces, insectos e
invertebrados acuáticos [21].
La incorporación de las moléculas de piretrinas a un organismo animal (incluido el
humano) puede realizarse por tres vías: dérmica, pulmonar (tras rociar la
atmósfera con un producto que las contenga) y gástrica (por ingestión de comidas
y bebidas contaminadas con estas sustancias). La absorción de piretrinas es más
alta por las dos últimas vías. Una vez en el organismo, y según estudios
realizados en modelos animales, parece que se eliminan con relativa facilidad ya
que se dispone de enzimas hepáticas, pulmonares e intestinales para su
degradación [22,23].
“DISEÑO DE UN PROCESO PARA LA OBTENCIÓN DE PIRETRO A PARTIR DE
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16
No obstante, cuando se produce una exposición prolongada o excesiva a las
piretrinas y sus análogos, se han señalado efectos indeseables por su acción
sobre el sistema nervioso central y, en menor medida, sobre el sistema nervioso
periférico y muscular [21]. Algunos de estos efectos, que dependen de la vía de
entrada, son hormigueo, picor, calor, dolor de cabeza, dificultad respiratoria, etc.
Tales síntomas son más acusados en niños que en adultos y su severidad
depende de la presencia de otras enfermedades en el sujeto afectado.
Por otro lado, aunque se ha señalado que altas dosis de piretrinas inducen el
desarrollo de tumores hepáticos en ratas, no se tienen pruebas de que exista tal
riesgo en humanos [24, 20].
Así como tampoco se tiene evidencia de que las piretrinas produzcan algún otro
tipo de cáncer en seres humanos o en animales [20].
Para el tratamiento de la intoxicación por piretrinas se recomienda [1]:
1. Uso de antihistamínicos para controlar las reacciones alérgicas.
2. Apoyo respiratorio para las reacciones de anafilaxis.
3. Aplicación de cortico esteroides tópicos para la dermatitis por contacto.
4. Enjuagado de los ojos en el caso de contaminación ocular.
“DISEÑO DE UN PROCESO PARA LA OBTENCIÓN DE PIRETRO A PARTIR DE
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2.5- EFECTOS AMBIENTALES
Las piretrinas son inestables en el agua, hidrolizándose en medios alcalinos,
además se adhieren firmemente al suelo y eventualmente son degradados por
microorganismos en el suelo y el agua [1]; generalmente no se mueven del suelo
al agua subterránea. Pero se ha estimado que poseen una semivida que varía
entre las 1-2 horas hasta 12 en exteriores. En espacios interiores cerrados puede
persistir hasta 2 meses. [2]
2.6. - EXTRACCIÓN DE PIRETRINAS CON DISOLVENTES
El extracto de piretro de las flores de Crisantemo, se obtiene generalmente por
extracción (lixiviación) con disolventes a partir de las flores molidas. Los
disolventes más usados para la extracción de piretrinas son el hexano y el éter de
petróleo. [11]
Aún cuando las piretrinas son solubles en varios disolventes, ciertas
consideraciones prácticas limitan la selección a unos cuantos.
Los siguientes criterios fundamentan a una evaluación y selección correctas del
disolvente [11]:
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18
I. Debe ser lo más selectivo posible hacia las piretrinas, o sea, debe disolver
todas las piretrinas sin disolver cantidades significativas de los demás
constituyentes naturales como: Agua, pigmentos, cera, ácidos grasos, etc.;
los cuales representan contaminantes y deben ser eliminados tan pronto
como sea posible en los respectivos procesos de purificación, así
evitándonos algún inconveniente en las demás operaciones del proceso de
extracción.
II. Deber ser lo suficientemente volátil de tal forma que pueda eliminar del
extracto concentrado, a una temperatura en la cual no resulten dañadas las
piretrinas y por lo tanto la actividad insecticida.
III. No debe ser costoso y debe ser disponible en volúmenes considerables.
IV. El disolvente debe ser seguro para el personal y para el ambiente,
preferentemente no debe ser tóxico, corrosivo, reactivo e inflamable.
Existen patentes registradas en la Oficina de Patentes y Marcas de los estados
Unidos de América, Inglaterra y Japón que incluyen procesos de extracción por
disolventes, que a continuación se muestran:
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Tabla 1. Patentes registradas de procesos de extracción con solventes [11].
Numero
de Patente
País y fecha
de registro Nombre Inventor(es) Asignada a:
Disolvente(s)
utilizados:
3083136 E.U.A
26/III/63
Proceso para la
extracción de
Piretrinas a partir de
las flores de Piretro.
Luis Werner
Levy
(Ecuador)
Éter de Petróleo.
Hexano
Acetona
1071557 G.B. 7/V/67
Proceso para la
extracción de
Piretrinas a partir de
las flores de Piretro
Luis Werner
Levy
(Ecuador)
Agua
Metanol
Isopropanol
Acetato de Etilo
Propilen glicol
1,4-Dioxabo
Alcohol
Tetrahidrofurfural
Acetona
1332962 G.B 10/X/73
La extracción de
piretrinas de
materiales que las
contienen
D.G
Alexander
A.G Forster
(Inglaterra)
Rose, Downs
&Thompson,
Ltd. Inglaterra
Hexano
Éter de Petróleo
3894073 E.U.A
8/VII/75 Extracción de Piretro
D.G
Alexander
A.G Forster
(Inglaterra
Rose, Downs
&Thompson,
Ltd. Inglaterra
Isohexano
Metanol
51-482425 JAPÓN
26/IV/76
Método para la
producción de extracto
concentrado de Piretro
Masuo
Matsumoto
(Japón)
Piretro de
Dainipon, S.A.
Japón
Acetonitrilo
Hexano
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20
DISOLVENTE
A continuación se presenta un diagrama de flujo, que de manera general muestra
el proceso a seguir para lograr la extracción del piretro, utilizando solventes:
Figura 3. Diagrama de Flujo para la extracción de Piretro con Solventes [11].
En la mayoría de las patentes, el proceso de extracción es el mismo; es una
lixiviación de varios pasos, con un disolvente designado, por lo que el diagrama
anterior puede sufrir modificaciones en cuanto al uso de solventes.
Una vez que se obtiene el extracto de Piretro, se debe agregar un agente
sinergizante, que como anteriormente ya se mencionó, será el compuesto
encargado de brindar estabilidad química a el extracto del piretro, porque si no,
éste puede perder el principio activo, antes de ser aplicado para el fin perseguido
[11].
EXTRACTO DE
PIRETRO CRUDO
AL 20 %
EXTRACTO
CRUDO EXTRACCIÓN
CON METANOL
FLORES DE
CRISANTEMO
EXTRACCIÓN
CON HEXANO
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21
El Chrysanthemum Parthenium es una variante de las flores de crisantemo que
puede crecer bajo el sol o en la sombra y no requiere muchos cuidados para su
crecimiento, además se sabe que el rendimiento aproximado de piretrinas por
kilogramo de dicha flor seca va de un 15 hasta un 20%.
En México, la flor del Chrysanthemum Parthenium no sólo se encuentra en
grandes cantidades de manera silvestre sino que además se cultiva en lugares
como: Puebla, Morelos, el Estado de México y Veracruz [11].
El estado de México es productor importante de flores de Crisantemo; cifras
indican que para el año 2007 el volumen físico de producción de dichas flores fue
de 2366.19 toneladas, de las cuales, 989 toneladas son de Chrysanthemum
Parthenium y el resto se refiere a flores de otras especies también de crisantemo
[25]; teniendo un precio aproximado al público de $30.00 la docena de
crisantemos (Chrysanthemum Parthenium) [26]. En el estado de Veracruz se
desarrolla zonas como Córdoba, Fortín y Orizaba; según datos recabados, en
nuestra entidad en 2008 hubo una producción de 49 toneladas en 140 hectáreas
cultivadas, habiendo un rendimiento de 0.35 ton/Ha [27].
Una información importante es que, en nuestro país no se sintetizan ingredientes
activos nuevos; la mayor parte de los ingredientes activos para la formulación de
productos plaguicidas se importan de otros países, sin embargo la cantidad de
plaguicidas formulados en México es mínima, ya que estos, al igual que los
ingredientes activos, son importados. Por lo anterior, la evaluación de la
peligrosidad de dichos plaguicidas se realiza en el país de origen.
“DISEÑO DE UN PROCESO PARA LA OBTENCIÓN DE PIRETRO A PARTIR DE
Chrysanthemum Parthenium A USARSE COMO INSECTICIDA DOMÉSTICO EN MOSQUITOS”
22
Solo los estudios de eficacia se efectúan en México en las condiciones previstas
para su uso [28].
De esta manera, con el proceso que se plantea, puede llevarse a cabo el diseño
de una planta que, no sólo emplearía un recurso natural para obtener un producto
que ayude en el combate a un problema de salud importante: Los mosquitos, los
cuales lejos de ser molestos para las personas, son transmisores de muchas
enfermedades. Sino que puede considerarse como una alternativa que contribuye
en la disminución en el uso de productos insecticidas y/o repelentes sintéticos que
pueden generan no sólo daños al ambiente, sino a nosotros mismos en un largo
plazo.
Por lo anterior, es de interés diseñar un proceso para obtener insecticida a partir
de la flor crisantemo (Chrysanthemum Parthenium) como una herramienta más
para el combate a los mosquitos.
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Chrysanthemum Parthenium A USARSE COMO INSECTICIDA DOMÉSTICO EN MOSQUITOS”
23
3. - HIPÓTESIS.
“Con el diseño de un proceso a base de la extracción de piretro de las hojas de las
flores de crisantemo (Chrysanthemum Parthenium) se obtendrá un insecticida
para combatir los mosquitos.”
4.- OBJETIVOS
4.1.- OBJETIVOS GENERAL.
Diseño de la ingeniería basica para la obtención de extracto de piretro a partir de
la flor de crisantemo (Chrysanthemum Parthenium).
4.1.1.- OBJETIVOS ESPECÍFICOS.
Diseño del proceso para la obtención de extracto de piretro a partir de la flor
de crisantemo (Chrysanthemum Parthenium).
Selección del equipo para la obtención de extracto de piretro a partir de la
flor de crisantemo (Chrysanthemum Parthenium).
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24
5.- MATERIAL Y MÉTODOS.
CAPITULO 1. CHRYSANTHEMUM PARTHENIUM.
La planta de crisantemo es un arbusto perenne que se adapta a una extensa
variedad de condiciones climáticas. Cuando se destinan a la producción de piretro,
se secan y se muelen. La planta se cultiva con estos fines principalmente en
Japón, Brasil y en escala más reducidas, en algunas otras partes del mundo.
En cuanto a su exposición biológica, se sabe que las piretrinas son muy tóxicas
para los mosquitos, produciendo en ellos una acción rápida de parálisis conocida
como efecto derribe. Las piretrinas se han venido identificando como insecticidas
de uso doméstico, particularmente rociados y en aerosoles.
DESCRIPCIÓN DE LA FLOR:
Es una flor pequeña y plana de color blanco, con el centro de color amarillo y con
un tallo grande; las hojas se presentan en forma alternada de un color verde que
aún en invierno se puede apreciar; la flor se ocupa normalmente como flor de
ornato. Una característica particular de la flor, es que presenta un olor fuerte y
penetrante, lo que mantiene alejadas a las abejas.
Esta flor puede crecer bajo el sol o en la sombra y no requiere muchos cuidados.
En México, se encuentra en grandes cantidades de manera silvestre y además es
conocida por sus propiedades curativas para dolor de estómago y cabeza.
También se le conoce como pediculicida.
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25
En nuestro país se produce en lugares con baja temperatura, por ejemplo: En
Veracruz en las regiones de Córdoba y Orizaba; en los estados de Puebla,
Morelos y México [11].
CONDICIONES DE CULTIVO [29]
La Santa María es una flor perenne y herbácea. Una vez sembrada florece al año;
después del año provee abundantes flores. La siembra de las semillas se puede
hacer en otoño, pero la mejor temporada es finalizando abril.
Cualquier tierra bien abonada es suficiente, pero se obtienen mejores resultados
cuando dicha tierra está bien drenada, plana, libre de hierba y enriquecida con un
buen abono.
El escarbado del lugar de sembrado se debe hacer a mano, se debe tener cuidado
de que el tallo de las plantas salga, haciendo una pequeña presión para que
quede bien enterrado.
Hay cuatro métodos de propagación:
Por la semilla.
Por la división de raíces.
Por cortes.
Por micropropagación.
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26
Si es sembrado por la semilla, debe ser sembrada en febrero o marzo, los tallos
deben ser cortados hasta alcanzar un tamaño de 2 a 3 pulgadas entre las planta, y
ser plantada en junio, dejando un espacio de un pie o más entre columnas y 2 pies
entre las filas. Se establecerán rápidamente.
Para propagar la flor por la división, retire de la tierra las flores en marzo, o
siempre que las raíces estén en condiciones óptimas; y con un cuchillo, divídalas
en tres ó cinco pedazos bastante grandes. Los cortes se deben hacer de los tallos
jóvenes que empiezan en la base de la planta y se deben tomar con un talón de la
vieja planta, que ayudará fuertemente a su re-siembra.
Figura 4. Chrysanthemum Parthenium [11].
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27
CAPITULO 2. LAS PIRETRINAS.
CARACTERÍSTICAS DE LAS PIRETRINAS
Figura 5. Estructura de las piretrinas [11].
Tabla 2. Radicales que forman parte de la estructura de las piretrinas [11].
R1
R2
PIRETRINA I
-CH3
PIRETRINA II
O
O R
Las piretrinas (figura 5) son una mezcla de compuestos orgánicos que se
encuentran de modo natural en las de plantas del género , como Chrysanthemum
cinerariaefolium (denominado o pelitre) o Chrysanthemum coronarium. [3]
Aproximadamente de un 25-30% del extracto seco de estas flores está formado
por piretrinas, cuyos constituyentes se clasifican en dos grupos: las piretrinas I
(CnH28O3) y las piretrinas II (CnH28O5), donde n puede ser 20, 21 ó 22.
H
HR
O
OR2
O
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28
O
OH
O
O
O
OH
Cuando se hace referencia al término Piretrinas I, nos referimos a la mezcla de:
Piretrina I, Jasmolina I y Cinerina I; de igual modo al decir Piretrinas II, se hace
referencia a la mezcla de: Piretrina II, Jasmolina II y Cinerina II [18]. Todas estas
serán esquematizadas más adelante.
CARACTERÍSTICAS FÍSICAS Y QUÍMICAS.
Dentro de las piretrinas se conocen seis sustancias biológicamente activas con
propiedades insecticidas. Estas moléculas se clasifican en los dos grupos antes
señalados y sus propiedades se recogen en la tabla 3 (presentada en la página
siguiente).
Las moléculas del grupo piretrinas I son ésteres del ácido crisantémico y las del
grupo piretrinas II son ésteres del ácido pirétrico [5], los cuales se muestran a
continuación:
Figura 6. Estructura de los ácidos crisantémico y pirétrico [11].
ÁCIDO CRISANTÉMICO ÁCIDO PIRÉTRICO
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29
Tabla 3. Características de las propiedades del Chrysanthemum Parthenium [11].
PROPIEDAD EFECTO
CORROSIVIDAD
No son sustancias corrosivas ni inflamables.
SOLUBILIDAD
Son prácticamente insolubles en agua. Pero son solubles en
solventes orgánicos: Alcoholes, hidrocarburos clorados,
nitrometano, queroseno.
MODO DE
ACCION
Por contacto.
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Tabla 4. Propiedades físicas y químicas de las piretrinas.
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31
Capitulo 3. Proceso de obtención de las piretrinas.
El proceso propuesto para la obtención de piretrinas a partir de la flor de
crisantemo, esta descrito del siguiente modo:
Primero se reducirá el tamaño de las flores, es decir, se cortaran todo el cuerpo de
la flor a utilizar como bien será el botón que forma el cuerpo de la flor, así como
los tallos de las flores, esto con la finalidad de aumentar la eficiencia en la
operación de procesos posteriores.
Se secara todas las flores ya cortadas, para separar agua en un tanto por cierto
para facilitar el proceso de extracción, esto con la finalidad de que sea menor el
contenido de agua a la cual deba de emigrar la solución, para así después pasar
al solvente y por ultimo obtener el soluto disuelto en el solvente. Mediante
procesos mecánicos, se pretende separar las piretrinas disueltas en el solvente,
esta mencionada etapa incluye filtrar el producto de la extracción para separar los
sólidos agotados de las piretrinas de la solución extracto o solución de interés.
Por se empleara el uso de un tanque, que tendrá el propósito de cumplir de alguna
manera, el lograr sedimentar a las piretrinas, esto aprovechando el beneficio de la
alta densidad que tienen las piretrinas contra la baja densidad que tiene el
solvente; el solvente usado será hexano.
Se estableció una base de cálculo para realizar el diseño del equipo, siendo así se
emplearan 800 kilogramos de flores.
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Capitulo 4. Diagrama de flujo.
Filtrado
Extracción
Secado
Molienda
Selección de
flores.
(Segregación).
Materia prima
(Base de cálculo)
A = ¿? (salida de agua)
Flor húmedo molida.
F = 800 Kg
TF1 = 28 °C
70 % Agua contenida en la flor
Aire (a)
T=60°C
Solido seco
10 % Agua contenida en la flor
A = ¿? Kg
S = ¿? Kg
TF2 = 60°C
Solución extracto (Piretro-solvente)
S = ¿?
A = ¿?
Solv = ¿?
P = ¿? (Piretro).
Solución extracto
P ¿? Kg
Solv = ¿? L
Solución
concentrada
(Piretrinas)
Almacenamiento
Flor húmeda.
F = 800 Kg (alimentación)
A = 560 Kg (Agua)
S = 240 Kg (Sólidos)
70 % Agua contenida en la flor
Aire (a) T= 60°C
Solvente orgánico (Hexano) (Solv)
¿? Litros
Solución extracto
(Piretro-solvente)
S = ¿?
A = ¿?
Solv = ¿?
P = 0.150 Kg (Piretro)
Hexano
¿? L
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6.1. DISEÑO DEL PROCESO DE
OBTENCIÓN DE PIRETRINAS.
6.1.1 SISTEMA DE SELECCIÓN PARA FLORES DE CRISANTEMO
(Chrysanthemum Parthenium).
La selección de las flores se realizara de forma manual. Se recibe al material en
los patios donde personal seleccionara sin ayuda de ningún dispositivo mecánico;
donde dicha selección se llevara a cabo bajo los siguientes criterios:
Que la flor no se encuentre marchita, es decir que la flor se encuentre fresca.
Consultar con el proveedor que el tiempo de corte de la flor no sea mayor a
cuatro días, con fines de no afectar el tiempo de vida de los componentes
activos contenidos en la flor, en este caso las piretrinas.
Asegurar que la flor este libre suciedad, con el propósito de evitar
complicaciones en partes posteriores del proceso.
La flor entrara al proceso sin tallo, para cual el personal encargado de la
selección así como también retirar el tallo con unas tijeras.
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6.1.2. REDUCCIÓN DE TAMAÑO PRIMARIA
Con la finalidad de hacer más eficiente del proceso de secado, se optó por una
reducción de tamaño de las flores de crisantemo (con la finalidad de aumentar la
superficie de contacto, evitando a la vez que el material de interés adquiriera una
consistencia pastosa, complicando o haciendo menos eficiente el proceso antes
mencionado) desde su tamaño original (12 cm aproximadamente de diámetro)
hasta un tamaño promedio de partícula de 10 mm aproximadamente. Todo lo
anterior, la selección del equipo más apropiado para realizar la reducción de
tamaño quedara detallado de la siguiente manera:
Tabla 5. Equipo de reducción de uso general en las industrias de procesos químicos
[30].
Material Equipo
Asbesto Triturador de rodillo, triturador de martillos.
Cemento Triturador de quijadas, triturador de rodillo.
Arcilla Molino de granos.
Carbón Triturador de rodillos, de bolas, pulverizadores.
Pigmentos Triturador de martillos.
Cosméticos Molinos de granos.
Algodón Cortador de cuchillas rotatorio.
Harina Triturador de martillos.
Grafito Triturador de bolas.
Caucho Triturador de bolas.
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Material Equipo
Minerales Triturador de quijadas.
Papel, Materia orgánica. Cortador de cuchillas rotatorio.
Fosfatos Triturador de bolas.
De acuerdo a la tabla 5, el equipo indicado para reducción de tamaño de las flores
de crisantemo es una cortadora de cuchillas.
Para definir la potencia del motor necesaria para el triturador, se empleara la
ecuación final de Bond, en términos de unidades inglesas.
Ecuación para determinar la potencia para triturar del motor, a partir de la teoría de
bond [31].
𝑃
𝑇= 1.46 ∗ 𝐸𝑖 ∗
1
𝐷𝑝−
1
𝐷𝑓
Donde para la ecuación las variables quedan expresadas de cómo sigue:
P = Potencia en Hp
T= Velocidad de alimentación en Ton/min
Df = Tamaño de la alimentación en ft
Dp = Tamaño del producto en ft
Ei = Índice de trabajo (work index).
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36
Consideraciones para determinar la potencia necesaria para el motor son:
- Diámetro promedio aproximado: 12 cm = 120 mm
- Un tercio del diámetro real aproximado: 4 cm = 40 mm
Df = 120 mm si 𝐷𝑓 = 120𝑚𝑚 ∗1𝑐𝑚
10𝑚𝑚∗
1𝑓𝑡
30.48𝑐𝑚= 0.3937 𝑓𝑡
Dp = 40 mm si 𝐷𝑝 = 10𝑚𝑚 ∗1𝑐𝑚
10𝑚𝑚∗
1𝑓𝑡
30.48𝑐𝑚= 0.0328 𝑓𝑡
T = 50 kg/min si 𝑇 = 50 𝐾𝑔
𝑚𝑖𝑛∗
1
1000
𝑇𝑜𝑛
𝐾𝑔= 0.050
𝑇𝑜𝑛
𝑚𝑖𝑛
El índice de trabajo de este tipo de material (work index) donde la fuente tomada:
Wallas, S. M. (1987). Chemical Process Equipment, Selection and Design, Tabla
12.2 Valores típicos del índice de trabajo se tiene que:
𝐸𝑖 = 𝑊𝑖 = 13.81
Sustituyendo y resolviendo la ecuación de la ley de bond.
𝑃 = 1.46 ∗ 𝐸𝑖 ∗ 1
𝐷𝑝−
1
𝐷𝑓 ∗ 𝑇
𝑃 = 1.46 ∗ 13.81 ∗ 1
0.0328−
1
0.3937 ∗ 0.050
𝑃 = 3.96 𝐻𝑃 ≈ 4 𝐻𝑃
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37
De acuerdo a esto la potencia necesaria del motor para reducir de tamaño las
flores de crisantemo es de 4 HP.
La potencia mínima requerida del motor para trituración es baja, debido a los
tamaños aproximados de partícula (Diámetro promedio de las flores de
crisantemo). Si la producción diaria esperada es cortar 800 Kg diarios como parte
del pre tratamiento la reducción de tamaño esperada se alcanzara en un tiempo
menor a una hora.
6.1.3 DIMENSIONAMIENTO DEL SISTEMA DE SECADO
Como en párrafos anteriores se mencionó, previo a este proceso se optó por una
reducción de tamaño para aumentar la superficie de contacto del producto de
interés. Por lo tanto se debe hacer un dimensionamiento del equipo adecuado
para retirar la cantidad de agua necesaria de la flor, preparándola así para
tratamientos posteriores.
Para un apropiado dimensionamiento y elección del equipo a utilizar, deben
considerarse algunos puntos, tales como:
Capacidad del equipo
Características fisicoquímicas del producto a secar, en este caso las flores
de crisantemo.
Condiciones de operación del equipo.
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Chrysanthemum Parthenium A USARSE COMO INSECTICIDA DOMÉSTICO EN MOSQUITOS”
38
Estableciendo Criterios de Selección para equipo de secado
Tomando como base la tabla 9.1 (a) Classification of Dryers by Several
Criteria [32], para un proceso tipo bacth de secado por convección y de
acuerdo a las características físicas de la alimentación (se puede
considerar que la consistencia del material es fibrosa), se tiene que, a
primera vista, aplica un secador de lecho fluidizado.
Ahora, para acercar más el criterio de selección, se considera lo establecido
en la tabla 9.1 (c) Classification of dryers by scale of production [1].
Ya que en el proceso establecido se hará un secado de aproximadamente 50 kg/h,
entonces la tabla indica que para una escala pequeña (20-50 kg/h), en un proceso
tipo Batch se presentan tres opciones diferentes:
Secador de tanque agitado
Secador con circulación
Secador de lecho fluidizado
De esta manera se sabe entonces que, para este segundo criterio de selección,
también cabe un secador de lecho fluidizado.
Ahora, de acuerdo con la consistencia del material a la entrada al secador,
que como anteriormente se definió, se considerará de tipo fibroso; se acude
a la tabla 9.1 (b) Classification of dryers based on physical form of feed
[1], en la cual se brindan opciones convenientes de secadores a utilizar
para los diferentes materiales.
“DISEÑO DE UN PROCESO PARA LA OBTENCIÓN DE PIRETRO A PARTIR DE
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39
Para este caso, se presentan las siguientes opciones de secadores a utilizar para
este material:
Secado por lecho fluidizado.
Secador de bandejas al vacio.
Secado neumático.
Secado por lotes a través de la circulación.
Y como se puede observar, la consulta de esta tabla, vuelve a generar la
tendencia a que el secado se efectúe mediante un secador de lecho fluidizado.
Finalmente, otro criterio importante a considerar es, la fragilidad del
material sometido a secado, es decir, si el material debido a su naturaleza,
debe ser tratado con condiciones especiales; para ello, se cuenta con la
tabla 9.1 (d) Classification of dryers by suitability for special features
[1]. Para este caso, este tabular, maneja materiales que posean las
características siguientes:
Productos peligrosos
Productos sensibles
Productos con formas especiales
Productos con bajo costo por unidad producida
Puesto que el material que se está manejando, no es peligroso, tampoco posee
alguna peculiaridad en su morfología, y sólo es considera como material sensible
“DISEÑO DE UN PROCESO PARA LA OBTENCIÓN DE PIRETRO A PARTIR DE
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40
a condiciones de temperaturas altas y prolongados tiempos de exposición a las
mismas, entonces, las opciones que presenta la tabla 9.1 (d) son las siguientes:
Secador con agitación tipo batch
Secador de banda de vacío
Secador neumático
Secador de lecho fluidizado.
Al igual que los tres criterios de selección anteriores, éste también da la tendencia,
por influencia de los anteriores, a que el secado se lleve a cabo con un secador de
lecho fluidizado.
6.1.3.1 SECUENCIA DE CÁLCULO PARA DIMENSIONAMIENTO DE UN
SECADOR DE LECHO FLUIDIZADO
Consideraciones de Diseño
Un método simple y conciso para estimar un tamaño preliminar del secador de
lecho fluidizado, ha sido propuesto por Clark (Richardson, 2002), el cual será
considerado para realizar el diseño del secador para este proceso.
El diámetro mínimo del lecho es función de la velocidad de operación, las
características de la partícula y la humedad del gas para el secado.
A continuación se anota un balance de materia, el cual nos proporcionará la
cantidad de aire requerido para alcanzar las condiciones de secado que se
desean:
“DISEÑO DE UN PROCESO PARA LA OBTENCIÓN DE PIRETRO A PARTIR DE
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41
Balance de Materia [2]:
Donde:
R= Humedad relativa del gas a la salida. (por ciento)
Pw = Presión de vapor del agua a la temperatura de salida del gas (Pa)
P= Presión estática total del gas al abandonar el lecho (Pa)
W= Capacidad de evaporación. (kg/s)
G= Flujo de entrada del aire (kg/s)
H= Humedad del aire a la entrada (kg/kg aire seco)
De la ecuación anterior, se desea conocer el parámetro “G” que nos dará la
cantidad de aire que debe entrar al secador para retirar el agua que se desea
de las flores de crisantemo.
Se conoce:
Material a secar
ρ material= 1520 kg/m3
Dp= 10 mm
𝑅 𝑃𝑤𝑃
=𝑊 +
𝐺1 + 𝐻 𝐻
𝑊 + 𝐺
1 + 𝐻 0.625 + 𝐻
“DISEÑO DE UN PROCESO PARA LA OBTENCIÓN DE PIRETRO A PARTIR DE
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42
F= 50 kg/h (0.014 kg/s)
TF= 30 ° C (303.15 K)
Tm1= 60 °C (333.15 K)
Aire
Tm1= 60 °C (333.15 K)
Tamb=28 °C (301.15 K)
Agua a evaporar
W= 7.77 x10-3 kg/s (28 kg/h)
Con los datos anteriores, se pueden determinar algunas otras propiedades
necesarias para el dimensionamiento del secador, requeridas a su vez, dentro
del balance de materia:
Puesto que dentro del balance de materia se solicita el valor de la Presión de
Vapor del agua a la Temperatura de Salida del Gas (Pw), ésta se obtiene a una T
de 60 °C (333. 15 K) ya que a esa temperatura el aire abandonará el secador.
PW(60°C)=19.92 kPa
“DISEÑO DE UN PROCESO PARA LA OBTENCIÓN DE PIRETRO A PARTIR DE
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43
Para determinar la Humedad Relativa del gas a la salida (R) se puede utilizar la
siguiente ecuación:
El valor de PA se puede conocer mediante la Humedad Absoluta (H), siendo
despejada de la ecuación siguiente
Donde el valor de la Humedad Absoluta (H) se conoce mediante el uso de la
figura 16.28 [2] y con la temperatura del aire (60°C) obteniendo el siguiente
resultado:
Fuente: Coulson and Richardson´s (2002), CHEMICAL ENGINEERING Vol. 2:
Particle Technology and Separation Processes. Fig. 16.28. Contenido de
Humedad en el Aire de Entrada
Si este valor lo sustituimos en la ecuación anterior y consideramos una presión
atmosférica (101.325 kPa) despejamos el valor de:
Ya con este valor, se sustituye en la ecuación Inicial de R quedando como sigue:
𝐻 =𝑃𝐴
𝑃𝑇 − 𝑃𝐴
18
29
𝑅 =𝑃𝐴𝑃𝑤
∗ 100
𝐻 ≈ 0.013 𝑘𝑔
𝑘𝑔 𝑎𝑖𝑟𝑒 𝑠𝑒𝑐𝑜
𝑃𝐴 = 2.0787 𝑘𝑃𝑎
𝑅 =2.0787 𝑘𝑃𝑎
19.92 𝑘𝑃𝑎∗ 100
“DISEÑO DE UN PROCESO PARA LA OBTENCIÓN DE PIRETRO A PARTIR DE
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44
Con todas estas variables definidas, se puede hacer la sustitución en el balance
Másico, para conocer el flujo de aire que entrará al secador, quedando:
0.1043 19.92 𝑘𝑃𝑎
101.325 𝑘𝑝𝑎 =
7.77 𝑥10−3 𝑘𝑔𝑠 +
𝐺
1 + 0.013 𝑘𝑔
𝑘𝑔 𝑎𝑖𝑟𝑒 𝑠𝑒𝑐𝑜 0.013
𝑘𝑔𝑘𝑔 𝑎𝑖𝑟𝑒 𝑠𝑒𝑐𝑜
𝑊 + 𝐺
1 + 0.013 𝑘𝑔
𝑘𝑔 𝑎𝑖𝑟𝑒 𝑠𝑒𝑐𝑜 0.625 + 0.013
𝑘𝑔𝑘𝑔 𝑎𝑖𝑟𝑒 𝑠𝑒𝑐𝑜
Simplificando términos, y resolviendo la ecuación, se obtiene que:
De igual manera, se asume que, la temperatura máxima que puede alcanzar el
lecho es la máxima con que entra el aire al lecho, es decir, 60°C, por tanto:
Ahora, para conocer la velocidad con que esa masa de aire se moverá en el
secador (Vf), de acuerdo a la figura 16.26 [2], y con el diámetro promedio de la
partícula (Dp), así como la gravedad específica de la misma:
𝑅 = 10.43 % (0.1043)
𝐺 = 18.427 𝑘𝑔
𝑠
𝑇𝑏 = 60°𝐶 = 333.15 𝐾
“DISEÑO DE UN PROCESO PARA LA OBTENCIÓN DE PIRETRO A PARTIR DE
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45
Fuente: Coulson and Richardson´s (2002), CHEMICAL ENGINEERING Vol. 2:
Particle Technology and Separation Processes. Fig. 16.26 Velocidad de Operación
superficial en secadores de lecho fluidizado.
Para determinar el diámetro del equipo, se puede conocer mediante la ecuación
16.41 [2], la cual establece que:
Sustituyendo:
𝐷 =
18.427
𝑘𝑔𝑠 + 1.58 7.77 𝑥10−3 𝑘𝑔
𝑠 333.15
278 8 𝑚 𝑠
Siendo entonces el diámetro:
𝑉𝑓 = 8 𝑚 𝑠
𝐷2 = 𝐺 + 1.58 𝑊 𝑇𝑏
278 𝑉𝑓
𝐷 = 1.662 𝑚
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46
6.1.4.- ETAPAS NECESARIAS PARA LLEVAR A CABO LA EXTRACCIÓN
Al realizar la extracción del Piretro contenido en la flor seca y triturada de
crisantemo se requiere realizar una operación en la cual se tenga como producto
al soluto bien la sustancia de interés (Piretro) en el solvente.
Para analizar una lixiviación en una etapa y en etapas a contracorriente se
requiere, una ecuación de línea de operación o relación de balance de materia y
las relaciones de equilibrio entre ambas corrientes. Supone ser que el sólido libre
de soluto es insoluble. Si hay suficiente disolvente presente para que todo el
soluto del sólido de entrada pueda disolverse en el líquido, el equilibrio de la
lixiviación se alcanza cuando se ha disuelto el soluto. Por tanto, todo el soluto se
disuelve por completo en la primera etapa. En general, existe suficiente tiempo
para que esto ocurra en la primera etapa. También se supone que no hay
adsorción del soluto en el sólido durante la lixiviación. Esto significa que la
solución de la fase líquida que sale de una etapa es la misma que la que
permanece con la matriz sólida en la suspensión sedimentada que abandona la
etapa. No es posible (ni práctico) separar todo el líquido del sólido en el
sedimentador de una etapa; por consiguiente, el sólido sedimentado que sale de
una etapa siempre contiene algo de líquido en el cual hay presente soluto disuelto.
La corriente sólido-líquido se llama flujo inferior o corriente de la suspensión. En
consecuencia, la concentración de aceite o soluto en el líquido o corriente de
“DISEÑO DE UN PROCESO PARA LA OBTENCIÓN DE PIRETRO A PARTIR DE
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47
derrame, es igual a la concentración del soluto en el líquido que acompaña a la
suspensión o flujo inferior.
Los datos de equilibrio se pueden graficar en un diagrama rectangular como
fracciones de peso de los tres componentes: soluto (A), solido inerte o lixiviado (B)
y disolvente (C).Las dos fases son la de derrame (líquido) y la de flujo inferior
(suspensión) [33].
La concentración del sólido insoluble o inerte B en la mezcla de la solución o en la
mezcla de la suspensión, se expresa en unidades de kg (lbm).
𝑁 =𝐾𝑔 𝑑𝑒 𝐵
𝐾𝑔 𝑑𝑒 𝐴 + 𝐾𝑔 𝑑𝑒 𝐶=
𝐾𝑔 𝑑𝑒 𝑠𝑜𝑙𝑖𝑑𝑜
𝐾𝑔 𝑑𝑒 𝑠𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖ó𝑛 =
𝐿𝑏𝑚 𝑑𝑒 𝑠𝑜𝑙𝑖𝑑𝑜
𝐿𝑏𝑚 𝑑𝑒 𝑠𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖ó𝑛
Hay un valor de N para el derrame en el que N = 0 y, en el caso del flujo inferior, N
tendrá valores diferentes que dependerán de la concentración del soluto en el
liquido. Las composiciones del soluto A en el líquido se expresan como fracción en
peso:
𝑋𝐴 =𝐾𝑔 𝑑𝑒 𝐴
𝐾𝑔 𝑑𝑒 𝐴 + 𝐾𝑔 𝑑𝑒 𝐶=
𝐾𝑔 𝑑𝑒 𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡𝑜
𝐾𝑔 𝑑𝑒 𝑠𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖ó𝑛 (𝑙𝑖𝑞𝑢𝑖𝑑𝑜 𝑑𝑒 𝑑𝑒𝑟𝑟𝑎𝑚𝑒)
𝑌𝐴 =𝐾𝑔 𝑑𝑒 𝐴
𝐾𝑔 𝑑𝑒 𝐴 + 𝐾𝑔 𝑑𝑒 𝐶=
𝐾𝑔 𝑑𝑒 𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡𝑜
𝐾𝑔 𝑑𝑒 𝑠𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖ó𝑛 (𝑙𝑖𝑞𝑢𝑖𝑑𝑜 𝑒𝑛 𝑙𝑎 𝑠𝑢𝑠𝑝𝑒𝑛𝑠𝑖ó𝑛)
Donde, XA en la fracción en peso del soluto A en el liquido de derrame, y YA es la
fracción en peso de A libre de solido B en el liquido asociado con la suspensión o
flujo inferior.
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Chrysanthemum Parthenium A USARSE COMO INSECTICIDA DOMÉSTICO EN MOSQUITOS”
48
Para la alimentación del solido de entrada que se va a lixiviar N es Kg de solido
inerte/ Kg de soluto A, y YA = 1.0. Para la entrada del disolvente puro N=0 y XA=0.
Las etapas ideales se numeran en la dirección de la corriente de sólidos o flujo
inferior. La fase disolvente (C) soluto (A) o fase V, representa la fase líquida de
derrame continuo de una etapa a otra a contracorriente con la fase sólida y que
disuelve soluto al recorrer el sistema. La fase de suspensión L constituida por
sólidos inertes (B) y una fase líquida de A y C, representa el flujo inferior continuo
de una etapa a otra [29].
La composición de la fase V se denota como x y la de L como y.
De todo lo anterior el flujo de proceso para la lixiviación a contracorriente en
etapas múltiples, es presentado de la siguiente manera. Por todo lo anterior, se
establecieron las siguientes condiciones para definir el número de etapas
necesarias, para llevar a cabo la extracción, con base al siguiente diagrama:
Figura 7. Flujo de proceso para lixiviación a contracorriente en etapas múltiples [29].
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49
Cada término corresponde a lo siguiente:
V1= Corriente de extracto (Solvente mas piretrinas).
Lo= Corriente de solido seco (Inertes y piretrinas).
LN= Corriente que exhibe al solido agotado.
VN+1= Corriente que exhibe al solvente a la entrada.
De acuerdo con los datos de rendimientos obtenidos de piretro utilizando al
hexano como solvente se tiene que:
0.063 𝑔𝑟 𝑑𝑒 𝑝𝑖𝑟𝑒𝑡𝑟𝑖𝑛𝑎
100 𝑔𝑟 𝑑𝑒 𝑐𝑟𝑖𝑠𝑎𝑡𝑒𝑚𝑜
0.1 𝑔𝑟 𝑑𝑒 𝑝𝑖𝑟𝑒𝑡𝑟𝑖𝑛𝑎
1 𝑚𝑙 𝑑𝑒 𝑠𝑜𝑙𝑣𝑒𝑛𝑡𝑒
Para realizar esta operación se tiene como base de entrada 240 Kg de flor seca
mismo que decir 240 000 gr de flor seca, por lo tanto
0.1 𝑔𝑟 𝑑𝑒 𝑝𝑖𝑟𝑒𝑡𝑟𝑖𝑛𝑎
240 000 𝑔𝑟 =
0.1𝑚𝑙 𝑑𝑒 𝑒𝑥𝑎𝑛𝑜
𝑥
Siendo así los valores para las condiciones de entrada y salida para efectuar el
proceso de extracción son las siguientes:
V1= 2400 L Hex = 660 kg/m3 V1=1584 Kg
Lo= 239.85 Kg
LN= 240 Kg
VN+1= 2400 L + 0.15 Kg piretrinas VN+1= 1584.15 Kg
“DISEÑO DE UN PROCESO PARA LA OBTENCIÓN DE PIRETRO A PARTIR DE
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50
Figura 8. Número de etapas para lixiviación a contracorriente en etapas múltiples. [29]
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51
Para establecer las fracciones de entrada y salida de acuerdo a las masas
alimentadas y masas de salida consideradas, son las siguientes:
Fracción en la alimentación
YAo= ¿?
YAo =Kg de Piretrinas
Kg de Piretrinas + Kg de hexano
YAo =0.15 Kg
0.15 Kg + 0 Kg = 1
XA1= ¿?
XAo =Kg de Piretrinas
Kg de Piretrinas + Kg de hexano
XAo =0.15 Kg
0.15 Kg + 1584 Kg= 0.001
YAN= ¿?
YAN =Kg de Piretrinas
Kg de Piretrinas + Kg de hexano
YAN =0 Kg
0 kg + 1.854 Kg= 0
XAN+1= ¿?
XAN +1 =Kg de Piretrinas
Kg de Piretrinas + Kg de hexano
XAN +1 =0 Kg
0 Kg + 1584 Kg= 0
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52
Para realizar el método sugerido para determinar el número de etapas necesarias
haciendo uso del diagrama de equilibrio, es necesario fijar un punto pivote con los
puntos coordenados 𝑥𝐴𝛥 y 𝑁, que vienen dados por las siguientes ecuaciones:
𝑥𝐴𝛥 =𝐿0 ∗ 𝑌𝐴0 − 𝑉1 ∗ 𝑥𝐴1
𝐿0 − 𝑉1=
𝐿𝑁 ∗ 𝑌𝐴𝑁 − 𝑉𝑁+1 ∗ 𝑥𝐴𝑁+1
𝐿𝑁 − 𝑉𝑁+1
𝑁𝛥 =𝐵
𝐿0 − 𝑉1=
𝑁0 ∗ 𝐿0
𝐿0 − 𝑉1
Sustituyendo para cada ecuación, las coordenadas del punto pivote serán:
𝑥𝐴𝛥 =240 𝐾𝑔 ∗ 1 − 1584.15 𝐾𝑔 ∗ 0.001
240 𝐾𝑔 − 1584.15 𝐾𝑔= −0.178
𝑁𝛥 =239.85 𝐾𝑔
240 𝐾𝑔 − 1584.15 𝐾𝑔= −0.1784
Figura 9. Diagrama de equilibrio hexano-piretrinas [3].
-0.2 -0.1 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1
Curva de equilibrio Piretrina-Hexano
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53
La línea de operación trazada desde el punto pivote no permite seguir trazando
mas líneas hasta un siguiente punto, considerando que el primer punto enlazado
con la línea de origen al punto pivote es Lo con la concentración de 0.0001, dado
esto se determinar que para este proceso se utilizaran solo una etapa para realizar
la extracción que alcance el rendimiento previamente indicado. Con relación al
tiempo de extracción, se asume un promedio del tiempo alcanzado con base al
rendimiento obtenido de manera experimental, siendo así el tiempo fue de cuatro
horas de extracción.
6.1.4.2 Selección del equipo para extracción.
Como se determinó anteriormente a partir de la curva de equilibrio hexano
piretrinas, solo se pueden producir 0.15 Kg de piretrinas con 2400 L de hexano
como solvente (asumiendo la relación obtenida en laboratorio) el proceso puede
realizarse en una sola etapa, esto puede ser debido a la relación que existe entre
ambos compuesto y el rendimiento que se alcanza. Siendo así, la extracción se va
a llevara a través de un equipo de lixiviación de lecho fijo; el equipo empleado
comúnmente para realizar este tipo de extracción es un tanque de percolación o
tanque tipo batch.
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54
Figura 10. Tanque batch para extracción solido-liquido [34].
6.1.5.- SEPARACIÓN DE SÓLIDOS AGOTADOS DE LA SOLUCIÓN
EXTRACTO.
En esta etapa del proceso, donde el producto de interés aun se encuentra disuelto
en conjunto con los sólidos agotados o las flores de crisantemo cortadas, es
necesario realizar una separación de estos sólidos agotados y la solución liquida
que contiene piretrinas y el solvente en este caso el hexano.
Para realizar esta separación física de ambas fases que comprenden la mezcla,
dado esto se opto por una filtración de la solución.
La selección del equipo indicado para realizar esta separación es con un filtro tipo
prensa debido, al factibilidad que ofrece para retener los sólidos agotados.
“DISEÑO DE UN PROCESO PARA LA OBTENCIÓN DE PIRETRO A PARTIR DE
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55
Para dimensionar al filtro prensa, así como también el número de placas
necesarias para realizar el filtrado y el volumen que tendrá como capacidad para
retener, se tomaron variables como: la cantidad en galones que procesara en un
ciclo de 8 horas, el contenido de sólidos en peso por galón expresado en libras y
se determinó el peso por ft3 base seca en libras [32].
Haciendo estas consideraciones las variables quedaran definidas del siguiente
modo:
Galones que procesara en un ciclo de 8 horas (A).
Contenido de sólidos en peso por galón expresado en libras (B).
Peso por pié cúbico (ft3) base seca en libras (C).
Peso del agua en lbm por galón por ft3 (D).
Figura 11. Filtro prensa ACS modelo - Capacidad - Área de filtración [35].
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56
La ecuación que expresa la capacidad del filtro prensa está establecida como
sigue:
𝐴 ∗ 𝐵 ∗ 𝐶
𝐷= 𝐶𝑎𝑝𝑎𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑒𝑛 𝑓𝑡3
Se deben procesar 2400 L mas los 0.15 Kg de piretrinas, si la densidad promedio
de las piretrinas es de 1520 Kg/m3, el volumen corresponde a una cantidad de
0.0987 L de piretrinas, entonces si el volumen total refiere a una sumatoria de
2400.0987 L total y cada ciclo comprende 8 horas, se procesaran 1200.0493 L por
ciclo misma cantidad que 634.0819 gal (1 gal = 3.785 L). El contenido de sólidos
en peso por galón son equivalentes a los 240 Kg (157.89lbm) contenidos en 2400
L (634.0819 gal) de hexano mismo que 1584 Kg si la densidad del hexano es 660
Kg/m3, siendo así, el peso de sólidos por galón viene dado como sigue:
634.0819 𝑔𝑎𝑙
1𝑔𝑎𝑙=
108.8623 𝑙𝑏𝑚
𝑥 𝑥 = 0.069 𝑟𝑒𝑝𝑟𝑒𝑠𝑒𝑛𝑡𝑎𝑛𝑡𝑖𝑣𝑜 𝑑𝑒𝑙 % 𝑒𝑛 𝑝𝑒𝑠𝑜 𝑝𝑜𝑟 𝑔𝑎𝑙𝑜𝑛
De acuerdo a tablas el valor común peso por ft3 base seca en libras para mezcla
de materiales de este tipo es 15 lbm.
Peso del agua en lbm por galón por ft3, se calcula de la manera siguiente, si hay
contenido a la salida de la extracción 160 kg de agua (72.5749lbm).
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57
637𝑔𝑎𝑙
1𝑔𝑎𝑙=
72.5749𝑙𝑏𝑚
𝑥 𝑥 = 0.1139
Sustituyendo en la ecuación para determinar la capacidad
634.0819 ∗ 0.069 ∗ 0.1139
15= 0.3322𝑓𝑡3
Ahora bien si la capacidad del filtro es 0.3322 ft3, el equipo tendrá las
características de dimensión mostradas en la figura 11, con esto las dimensiones
del filtro son:
Área (ft2) 7
Cámaras 2
Largo (pulgadas) 48
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58
6.1.6.- DIMENSIONAR UN TANQUE DE ALMACENAMIENTO PARA
RECUPERACIÓN DE SOLVENTE Y OBTENCIÓN DE PRODUCTO FINAL.
Finalizado el proceso de filtración, en el cual se logró separar a la solución-
extracto de los sólidos agotados, así como del agua que aún permaneció después
del secado; el producto de interés será dispuesto en un tanque de
almacenamiento que poseerá las siguientes dimensiones.
De antemano se conoce la cantidad de solución que saldrá del proceso de
Filtrado, la cual es de un volumen aproximado de 2560 litros.
Se asumirá que el tanque es de forma cilíndrica, por tanto, para el cálculo
del volumen del tanque será mediante:
𝑉 =𝜋𝐷2
4∗
Se supone una altura para el tanque, para que éste no sea tan elevado; y
se hace la consideración de que el volumen será de 2660 L para dejar un
margen.
h=2.5
Sustituyendo y despejando a “D” de la ecuación anterior, tenemos:
𝐷 = 4𝑉
𝜋
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59
𝐷 = 1.16 𝑚
De esta manera, tendremos un tanque de:
D=1.16 m h=2.5m
6.1.6.1. CALCULO DE PRESION DENTRO DEL TANQUE:
𝑃 = 𝜌 ∗ ∗ 𝑔
Donde:
Ph= Presión Hidrostática (Pa)
ρ= Densidad (kg/m3)
h=Altura (metros)
g= Aceleración Gravitacional (9.81 m/s)
Puesto que se requiere de la densidad de la mezcla, a continuación se hará el
cálculo de la densidad del Hexano, ya que la cantidad de Piretrinas en
comparación al Hexano es mucho menor.
Para determinar la densidad del hexano, se utiliza la ecuación proporcionada por
Perry:
𝜌 =𝑐1
𝑐2 1+ 1−
𝑇𝑐3
𝑐4
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60
Donde los valores de C1,C2,C3 y C4 son contantes experimentales, los cuales para
el Hexano son los siguientes:
C1=0.70824
C2=0.26411
C3=507.6
C4=0.27537
Si se sustituye en la ecuación de densidad, a una Temperatura de 60°C que es la
temperatura máxima de operación, tenemos:
𝜌𝑒𝑥 =0.70824
0.26411 1+ 1−
333.15507.6
0.27537
𝜌𝑒𝑝 = 7.227𝑘𝑚𝑜𝑙
𝑚3= 622.8 𝑘𝑔/𝑚3
Ya con el dato de densidad, se determina la Presión dentro del tanque:
𝑃 = 622.8 𝑘𝑔/𝑚3 2.5 𝑚 9.81 𝑚/𝑠
𝑃 = 15,274 𝑃𝑎
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61
DIAGRAMA DE BLOQUES
Filtrado
Extracción
Secado
Molienda
Selección de
flores.
(Segregación).
Materia prima
(Base de cálculo)
A = 14 kg (salida de agua)
Flor húmedo molida.
F = 800 Kg
TF1 = 28 °C
70 % Agua contenida en la flor
Aire (a)
T=60°C
Solido seco
10 % Agua contenida en la flor
A = 160 Kg
S = 240 Kg
TF2 = 60°C
Solución extracto (Piretro-solvente)
S = 239.85 Kg
A = 160 Kg
Solv = 2400 L
P = 0.150 Kg (Piretro)
Solución extracto
P = 0.150 Kg
Solv = 2280 L
Solución
concentrada
P = 0.150 Kg
Almacenamiento
Flor húmeda.
F = 800 Kg (alimentación)
A = 560 Kg (Agua)
S = 240 Kg (Sólidos)
70 % Agua contenida en la flor
Aire (a) T= 60°C
Solvente orgánico (Hexano) (Solv)
2400 L
Solución extracto
(Piretro-solvente)
S = 239.85 Kg
A = 160 Kg
Solv = 120 L
P = 0.150 Kg (Piretro)
Hexano
2280 L
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6.2 SELECCIÓN DE EQUIPO
Las flores seleccionadas al iniciar el proceso cumplieron con las características de
tener una aspecto fresco, que la flores no estuvieran sucias a primera vista con
motivo de que no se planteo una etapa en el proceso que implicara el lavado, así
también se debió cortar el tallo de las flores, esta etapa del proceso se planteo
hacerla de manera manual por el personal que la recibe en patios las flores.
Una vez que la flores han pasado por la etapa de segregación, las flores sin tallo,
pasaron a un reductor de tamaño, con el propósito de facilitar operaciones
posteriores en el proceso como lo son el secado y el corte de las flores; se
tomaron 10 de flores para tener un estimado de cuál era el diámetro promedio de
las flores tomando en consideración el botón y los pétalos que la conforman. Las
medidas realizadas se llevaron a con una balanza analítica y la medición se
realizo de manera manual.
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63
Tabla 6. Tamaño, peso flores del crisantemo (Chrysanthemum Parthenium).
Número de flor de crisantemo Peso (gr) Diámetro (cm)
1 59 12
2 57 11.5
3 61 12.2
4 60 12
5 65 12..5
6 58 11.8
7 60 12.2
8 60 12
9 64 12
10 56 11.8
De tal modo se calculo el valor del peso y el diámetro promedio de las flores de
crisantemos de tal modo los resultados fueron los siguientes:
Peso promedio aproximado de flor de crisantemo: 60 gr
Tamaño promedio de flor de crisantemo: 12 cm
De tal manera, para realizar la trituración o más bien siendo este caso corte de la
flores, se selección un cortador de cuchillas rotario que ofrece la opción de tratar
del modo más adecuado a las flores, debido a que de entre los equipos
disponibles para la reducción de tamaño una cortadora de cuchillas no tiene
complicaciones como pueden ser aglomeración del las flores de cortadas en el
interior o de baja eficiencia, es decir, que se puedan obtener toda la masa de
flores cortadas al salir del equipo.
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64
Así pues, el equipo se selecciono en base al tamaño de flor ó partícula, es decir, el
diámetro promedio de las flores de crisantemo hasta el tamaño necesario para
seguir con las etapas necesarias del proceso.
Siendo así se empleo la ley de bond, con dicha ecuación se determino la potencia
del motor y en base a dicha potencia se determino en base a fabricante el tipo de
cortador indicado para realizar esta operación.
Ahora bien, la potencia calculada quedo en 6 HP de potencia, para realizar un
corte de las flores de 12 cm de diámetro hasta un cm de diámetro.
La potencia requerida fue de 6 HP debió evaluarse en base a la potencia del
motor que dispone la empresa en este caso SIPEC teniendo como mínimo un
motor de 7 HP, el equipo seleccionado es el mostrado en la figura 11, mismo
equipo que consta con 36 cuchillas para efectuar el cortado. [36]
Figura 12. Cortadora de cuchillas rotatorias [33].
“DISEÑO DE UN PROCESO PARA LA OBTENCIÓN DE PIRETRO A PARTIR DE
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65
Pasado de la trituración, la etapa siguiente del proceso fue el secado, esta
operación tuvo la finalidad de realizarse para reducir la cantidad de la humedad
contenida en las flores.
Dicha humedad tiene un valor aproximado al 70 % contenido en la flor, mientras
que para el proceso de extracción mientras menos agua se encuentre dispuesta
en las flores, mejor será, ya que de alguna manera se obtendrán mejores
rendimientos, es decir, menor cantidad de agua implica que el soluto (piretrinas),
deberán migrar primero hacia el agua, ya contenidas en el agua migrar al solvente,
por lo tanto menor cantidad de agua implica un extracción más rápida ya que
habrá menores cantidad de agua como sustancia frontera entre las piretrinas y el
solvente. Siendo así, el equipo de secado se selecciono en base criterios que
poseen las flores, la consistencia que presentaron, la carga másica con las que se
opero, la sensibilidad a la cual presenta el producto de interés sometido al secado
quedando estas tales puntos se presenta a continuación:
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66
Tabla 7. Criterios establecidos para la selección del equipo de secado [28].
CRITERIO SELECCIÓN O CARACTERÍSTICA REQUERIDA.
En base escala de
producción.
Pequeña escala entre 20
y 50 Kg/hr
Secador en operación
tipo batch.
Método de operación. Secador en operación
tipo batch.
Consistencia del
material fibrosa.
En base la forma física al
alimentar.
Material molido. Consistencia del
material fibrosa.
Características especiales. Producto sensible a la oxidación.
Considerando estos aspectos mostrados con los que debe de cumplir el secador,
el equipo seleccionado fue un secador de lecho fluidizado, mismo que brinda
todas las posibilidades necesarias para operar con las flores de crisantemo.
Hay que tomar en cuenta que la operación de secado no se realizo a una
temperatura mayor a los 60 °C, debido a la sensibilidad que tienen las piretrinas,
es decir, el compuesto activo en este caso al ser sometidas al secado.
Pendiente poner consideraciones de diseño para el secador. Descripción.
En la extracción de las piretrinas, primero se definió el tipo de operación necesaria
o más bien el numero de etapas necesarias para llevar a cabo la extracción de las
piretrinas, usando como solvente al hexano; el hexano se empleo como solvente
“DISEÑO DE UN PROCESO PARA LA OBTENCIÓN DE PIRETRO A PARTIR DE
Chrysanthemum Parthenium A USARSE COMO INSECTICIDA DOMÉSTICO EN MOSQUITOS”
67
para realizar la extracción debido a que a nivel laboratorio fue seleccionado como
el mejor para realizar este tipo de extracción.
La extracción se realizo en base a los rendimientos obtenidos a nivel laboratorio,
es decir que se considero para la determinación del número de etapas que por
cada gr de piretrinas obtenidas se utilizo un mililitro de hexano.
Con estos datos se establecieron las condiciones iniciales para esta operación y
las condiciones finales esperadas debido a este dato rendimiento. Los resultados
presentados al inicio tanto como al final fueron los aquí presentados:
V1= 1584 Kg --- Corriente de extracto (Solvente mas piretrinas).
Lo= 239.85 Kg --- Corriente de solido seco (Inertes y piretrinas).
LN= 240 Kg --- Corriente que exhibe al solido agotado.
VN+1= 1584.15 Kg --- Corriente que exhibe al solvente a la entrada.
Estos datos son los que se utilizaron para determinar el número de etapas
necesarias para hacer la extracción a contracorriente, además de estos datos fue
necesario el diagrama de equilibrio que mostrara la relación hexano-piretrinas. Se
realizaron los trazos presentados con anterioridad indicados en bibliografía y se
obtuvieron resultados tales como no puede realizarse la extracción en más de una
etapa, hay factores que están a favor de mostrar cual es la causa de esto y
concurre a decir que la relación experimental alcanzado entre el hexano con la
piretrinas esta aproximadamente 10:1, mismo situación que afecta directamente al
“DISEÑO DE UN PROCESO PARA LA OBTENCIÓN DE PIRETRO A PARTIR DE
Chrysanthemum Parthenium A USARSE COMO INSECTICIDA DOMÉSTICO EN MOSQUITOS”
68
proceso debido a la cantidad en masa necesaria de solvente contra las piretrinas
obtenidas en base seca.
Los resultados de la extracción revelan que a partir de 240 Kg de piretrinas solidas
a la entrada se obtuvieron 0.150 Kg de piretrinas o pelitre, estimando que se
usaron 2400 litros de solvente para llegar a este rendimiento con tiempo d
extracción aproximado a las 4 horas.
El equipo seleccionado para completar la extracción en una sola etapa, además
de tomar en consideración que se emplearan un equipo batch o discontinuo,
siendo el equipo indicado un tanque para extracción de percolación.
La confirmación de aparición de piretrinas es que se mostro una coloración azul
obscuro en la solución extracto.
Para poder obtener el producto final o de interés fue necesario separar toda la
materia con ausencia de piretrinas o sólidos agotados, debió realizarse una
separación física de ambas fases, donde el equipo utilizado para completar esta
operación deberá presentar rendimiento altos, debido a la baja concentración de
piretrinas contenidas en la solución extracto.
El equipo seleccionado para dicha operación fue un filtro prensa, de entre las
opciones de equipos disponibles para filtrar este tipo de materiales , que a pesar
del tamaño de partícula ofrece la posibilidad de retener en tiempo comprendido de
8 horas todos los sólidos agotados.
“DISEÑO DE UN PROCESO PARA LA OBTENCIÓN DE PIRETRO A PARTIR DE
Chrysanthemum Parthenium A USARSE COMO INSECTICIDA DOMÉSTICO EN MOSQUITOS”
69
Para determinar el diseño del filtro prensa, se habrá que determinar la capacidad
que debe tener el mismo, de tal manera se ocuparon variables calculadas como
Galones que procesara en un ciclo de 8 horas, contenido de sólidos en peso por
galón expresado en libras, peso por pié cúbico base seca en libras, peso del agua
en lbm por galón por ft3, mismo donde la capacidad calculada fue de 0.03322 ft2,
de acuerdo a la empresa, las dimensiones del filtro prensa son que el área
transversal es de 7 ft2, además de tener una longitud de 48 pulgadas.
“DISEÑO DE UN PROCESO PARA LA OBTENCIÓN DE PIRETRO A PARTIR DE
Chrysanthemum Parthenium A USARSE COMO INSECTICIDA DOMÉSTICO EN MOSQUITOS”
70
7.-DISCUSIONES
El uso de productos insecticida para combatir mosquitos ha ido en aumento,
siendo que muchos de estos productos son de origen sintético, los cuales son una
fuente de contaminación para el ambiente, y de igual manera al desechar los
excipientes que los contienen, aumenta de manera importante el volumen de
desechos.
Por los daños que causan los insecticidas domésticos al hombre y al ambiente,
está resurgiendo el uso de insecticida de origen vegetal, principalmente las
piretrinas, que controlan numerosos insectos y ácaros; poseen efecto rápido,
inducen poca resistencia en organismos tratados, no son inflamables, son de
mínima residualidad, y principalmente son de baja toxicidad al hombre y animales
de sangre caliente.
Diseñar un proceso industrial para la extracción de Piretro o pelitre de un producto
natural genera una alternativa importante que ayuda a reducir la presencia de los
mosquitos que pueden ser transmisores de enfermedades, así como reducir el
consumo de los productos que pueden generar problemas de salud y
contaminación importantes.
Pruebas realizadas en laboratorio han demostrado que trabajando con Flores
Chrysanthemum Parthenium obtenidas en Tecamachalco, Puebla, en una
cantidad de 20 kg, con un peso promedio por flor de 65 g, fueron puestas en
condiciones idóneas para el tratamiento como:
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71
Desprovistas de impurezas y materiales extraños
Almacenadas en bolsas de plástico a una temperatura de 4 °C
Previo al procesamiento, las flores fueron secadas en un secador de charolas a
temperaturas menores de 60°C, para retirar la humedad natural de la flor de un
80% hasta un 20%, esto en un tiempo de 30 horas.
Una vez secas las flores, éstas son molidas de manera manual hasta obtener
tamaños de partícula promedio de 10 mm.
Para la extracción, las flores se colocaron en un extractor soxhlet, utilizando como
disolvente acetato de etilo en un tiempo de extracción de 4 horas, se obtuvo un
rendimiento de 10 %; los extractos obtenidos se concentran en un rotavapor hasta
retirar la totalidad del solvente.
Basados en los datos experimentales se diseñó un proceso industrial,
considerando ciertas condiciones de operación iguales que la metodología antes
mencionada, pero modificando otros.
Al igual que en le metodología expresada en literatura, las flores antes de entrar a
proceso se le retiran impurezas o suciedad. Las flores aptas se hacen entrar en
una cortadora de cuchillas con el fin de reducir el tamaño incrementando así la
superficie de contacto y hacer más eficientes procesos posteriores; a diferencia
que en el procedimiento convencional primero se realizó el secado y
posteriormente la reducción de tamaño.
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Chrysanthemum Parthenium A USARSE COMO INSECTICIDA DOMÉSTICO EN MOSQUITOS”
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Después de la reducción de tamaño, las partículas se sometieron a un secado en
un equipo de lecho fluidizado, en el cual el secado se efectúa en un tiempo
estimado de 210 minutos, siendo este menor comparado con el convencional.
Con el producto a un 20% humedad, se realiza la extracción, que se llevó a cabo
mediante una lixiviación de lecho fijo en un tanque percolador; el tiempo empleado
para la extracción en este equipo es de 4 horas, empleando hexano como
disolvente, en una relación de 0.1 g de sólidos/100 mL de disolvente, obteniendo
un rendimiento en la extracción de piretrinas de un 15%.
Realizada la extracción, la solución-extracto, junto con los sólidos agotados, se
separan en un filtro-prensa, retirando en este proceso 160 kg de agua y 2400 litros
de solvente, quedando una torta de 240 kg.
El filtrado, se lleva almacenar a un tanque cilíndrico de un volumen aproximado de
2560 L, y de dimensiones de 2.5 m de altura y 1.16 m de diámetro.
Puede establecerse que el proceso establecido para la extracción de Piretro de las
flores de crisantemo, siguiendo la metodología establecida en el laboratorio, es un
proceso en el que existe un mayor control sobre las variables, como lk es la
presión, ya que durante la extracción que se realiza en el laboratorio, no existe un
control riguroso de la Temperatura en el proceso, siendo ésta una variable
importante, ya que si ésta llega a aumentar puede verse afectadas las piretrinas,
siendo degradadas.
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73
La cantidad de solvente utilizado es mucho mayor comparada con la utilizada a
nivel laboratorio, generando esto mayor requerimientos de espacios, puesto que
aumentan las dimensiones de los equipos.
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8.-CONCLUSIONES
El uso de una dosis de Piretrinas a partir de un porcentaje de 0.1% ejerce acción
exitosa como insecticida en mosquitos.
Una dosis considerada letal para mosquitos es una concentración 0.4% de
piretrinas.
Concentraciones del 0.10 % de piretrinas ejerce acción insecticida residual hasta
por 25 días siendo utilizada en espacios cerrados.
Con base en la dosis letal para la acción insecticida de Piretrinas en mosquitos se
propone utilizar estas condiciones para ser utilizada dicha solución como un
insecticida doméstico, puesto que es un producto de origen natural que no es
dañino para el hombre ni para otro tipo de fauna doméstica.
Un proceso para la obtención de Piretro de las flores de crisantemo, permite tratar
mayor cantidad de materia prima para obtener mayor cantidad de Piretrinas a ser
utilizadas como insecticidas, ya que las dosis requeridas de piretrinas son muy
bajas; es decir, para combatir mosquitos en un espacio de 300 m3 se requieren 2
mg de piretrinas.
Aplicando una reducción de tamaño previa a un secado permite que sea más
eficiente éste último, ya que se genera una superficie de contacto mayor.
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Chrysanthemum Parthenium A USARSE COMO INSECTICIDA DOMÉSTICO EN MOSQUITOS”
75
El tiempo de secado se ve reducido utilizando un secador de lecho fluidizado, y se
conservan de igual manera en buen estado las piretrinas puesto que se trabaja en
temperaturas inferiores a 60 °C. La extracción que se realiza en un tanque
percolador permite un control adecuado de la temperatura, puesto que en un
laboratorio, no es tan riguroso éste control; aunque los requerimientos de
solventes son mucho mayores, pudiendo hacer más costoso el proceso.
De esta manera, si el proceso que se ha establecido se analiza desde un punto de
vista ambiental proceso para extraer la piretrinas es conveniente ya que el uso del
producto no genera consecuencias de tipo ambiental; pero contraponiendo lo
anterior desde un punto de vista ingenieril éste resultaría inoperante, ya que los
rendimientos de Piretrinas son bajos en la extracción, así como las cantidades tan
altas de solvente requerido para llevar a cabo dicha extracción.
Es conveniente hacer un balance en el cuál se establezca qué resulta más
costoso a la larga: si seguir utilizando productos insecticidas sintéticos que
producen daños al ambiente, aunque el producirlos en grandes cantidades o
establecer un proceso que monetariamente puede ser costoso, pero que el
producto de interés permita ya no sanear la problemática actual de contaminación
del medio, si no al menos contribuir en pequeña proporción a la reducción del
mismo.
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76
9. REFERENCIAS
1 NIELSEN COMPANY MEXICO. Tomado de la pagina:
http://mx.nielsen.com/press/acn200510_2.shtml
2 Miyamoto J. 1976. Degradation, metabolism and toxicity of synthetic pyrethroids.
Environmental Health Perspectives.
3 Pascual-Villalobos MJ. 1996. Evaluación de la actividad insecticida de extractos
vegetales de Chrysanthemum coronarium.
4 Trujillo-M, Lázaro. (2000) “Diseño de una planta productora de un bioinsecticida
a partir del Chrysanthemum Parthenium por extracción con co2 liquido” trabajo
profesional de Tesis. Instituto Tecnológico de Veracruz.
5 Agency for Toxic Substances & Disease Regestry. (11 de Febrero de 2009).
Obtenido de http://www.atsdr.cdc.gov
6 Ponce, G., & C. Cantú, P. a. (2006). Modo de Acción de los Insecticidas. Revista
Salud Pública Nutrición , VII (4).
7 Montalvo R, E. e. (1996). Determinación de Rendimientos de Extracción de
Piretrinas en Residuos de Cultivo de Crisantemo. Tecnol. Ciencia , XII (1-2), 3-4.
8 De Santiago Sntiago, A., & Rodríguez Maciel, J. C. (2005). Producción de
Inflorescencias y Tallos Florales de Piretro (Tanacetum Coccineum) en Montecillo,
México. Revista Fitotecnia Mexicana , XXVIII (003), 279-285.
“DISEÑO DE UN PROCESO PARA LA OBTENCIÓN DE PIRETRO A PARTIR DE
Chrysanthemum Parthenium A USARSE COMO INSECTICIDA DOMÉSTICO EN MOSQUITOS”
77
9 Pascual Villalobos, M. J. (1996). Evaluación de la actividad insecticida de
extractos vegetales de Chrysanthemum coronarium L. Boletín de Sanidad Vegetal
y Plagas. , XXII, 411-420.
10 A. A. Goldberg, S. H. (2006). Action of heat on pyrethrum extract: The
isomerisation of pyrethrins to isopyrethrins. Journal of the Science of Food and
Agriculture , XVI (1), 43-51.
11 Esteve Turrillas, F. A. (2007). Preparación De Muestras Para El Análisis De
Plaguicidas Mediante Microondas Y Fluidos Presurizados. Servei De
Publicaciones , 2.
12 A. J, E. (1987). Patente nº 4798825. Estados Unidos de América.
13 Nielsen Company México. (2007). Recuperado el Septiembre de 2009, de
Nielsen: http://www.nielsen.com
14 Lilia de Arce, M. (27 de Agosto de 2009). Aumento en casos de dengue. El
Universal .
15 Trujillo M., L. (2000). Diseño de una planta productora de un bioinsecticida a
partir del Chrysanthemum Parthenium por extracción con CO2 líquido. Publicación
de Tesis . Veracruz, Veracruz: ITV.
16 Narahashi, T. (2000). Mode of action of pyrethroids. Bulletin of Word Health
Organization , 337-35.
“DISEÑO DE UN PROCESO PARA LA OBTENCIÓN DE PIRETRO A PARTIR DE
Chrysanthemum Parthenium A USARSE COMO INSECTICIDA DOMÉSTICO EN MOSQUITOS”
78
17 Yamamoto, I. (2001). Mode of action of pyrethroids, nicotinoids and rotenoids.
Annual Reviews of Etimology , 257.
18 J.E., Casida. (1990). Pyrethrum flowers and pyrethroind insecticides.
Environmental Health Perspectives , XXXIV, 189-202.
19 Kitamura, Y. (2000). Pyrethrins. Tokyo,Japan: Agricultural Chemicals Inspection
Station.
20 Agency, E. P. (2009). Pesticidas Diversos, Solventes y Adyuvantes. Estados
Unidos de América: FAO.
21 Kitamura, Y. (2000). Pyrethrins. Tokyo,Japan: Agricultural Chemicals Inspection
Station.
22 MK, R. &. (2006). Hydrolytic metabolism of pyrethroids by human and other
mammalian carboxylesterases. PubMed , V (71), 657-659.
23 Reigart., R. R. (2000). Insecticidas de origen biológico (Quinta edición ed., Vol.
VII). Estados Unidos de América: Office of Pesticide Programs.
24 BG, O. T. (2009). Mode-of-action analysis for induction of rat liver tumors by
pyrethrins: relevance to human cancer risk. Critical reviews in toxicology , 501-511.
25 Secretaria de Agricultura, Ganadería, Desarrollo Rural, Pesca y Alimentación.
(2008). Recuperado el Septiembre de 2009, de SAGARPA:
http://www.sagarpa.gob.mx
“DISEÑO DE UN PROCESO PARA LA OBTENCIÓN DE PIRETRO A PARTIR DE
Chrysanthemum Parthenium A USARSE COMO INSECTICIDA DOMÉSTICO EN MOSQUITOS”
79
26 Filobello García, N. (3 de Septiembre de 2009). Precio de flores en el mercado.
(R. Filobello Murrieta, Entrevistador).
27 Campo Mexicano. (2008). Recuperado el 5 de Septiembre de 2009, de
OEIDRUS: http://www.campomexicano.gob.mx
28 Asociación Mexicana de la Industria Fitosanitaria, A.C. (AMIFAC), . (2007).
Recuperado el 2009, de AMIFAC: http://www.amifac.org.mx
29 INFOJARDIN. (2005). Recuperado el Septiembre de 2009, de INFOJARDIN:
http://www.infojardin.net
30 Wallas. (1987). Chemical Process Equipment. Estados Unidos de America:
Butterworth-Heinemann series in chemical. pág. 342-344.
31 Geankoplis, C. J. (1998). Procesos de transporte y operaciones unitarias.
México: Contiental S.A. de C.V.,pág. 931
32 Wallas, S. M. (1987). Chemical Process Equipment, selection and desing.
Estados Unidos de Norteamérica: BUTTERWORTH-HEINEMANN SERIES IN
CHEMICAL ENGINEERING. Pág(s) 241-243
33 Geankoplis, C. J. (1998). Procesos de transporte y operaciones unitarias.
México: Contiental S.A. de C.V.,pág. 805-815.
“DISEÑO DE UN PROCESO PARA LA OBTENCIÓN DE PIRETRO A PARTIR DE
Chrysanthemum Parthenium A USARSE COMO INSECTICIDA DOMÉSTICO EN MOSQUITOS”
80
30 Obtenido de la página
http://www.acsmedioambiente.com/equipos/filtro_prensa.htm
31 Obtenido de la página
http://www.sipecsl.com/entrar/maquinaria/azul/azul2/index.htm