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  • Biopolímero para alimentos funcionales

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          Patente Nª: US8642296B2 (Estados Unidos)  

    Contexto o problema a resolver

    Los polímeros naturales se pueden encontrar en algunas plantas y microorganismos, siendo estos usados en la industria de alimentos y farmacia como estabilizantes, espesantes y lubricantes entre otros.  La producción de  biopolímeros se realiza a partir de un sinnúmero de especies de  microorganismos, sin embargo, existen algunos reportes de producción de biopolímeros a niveles muy bajos y de baja pureza para ser empleados industrialmente.

    Solución

    Producción de un biopolímero puro y libre de contaminantes polisacáridos, a partir de una cepa de Lactococcus Lactis aislada del suelo mediante un proceso selectivo. Esta cepa tiene alta actividad de transferencia, obteniendo el biopolímero mediante un proceso sencillo, y con una pureza mayor al 95%.

    Aplicaciones

    Puede ser empleado en la Industria Farmacéutica como espesante, agente estabilizador, dispersante, como formador de películas, como desintegrante, como sustituto de plasma sanguíneo, como agente de lubricación como agente prebiótico.

    El biopolímero puede ser empleado en la Industria de Alimentos como espesante, estabilizador, dispersante, como fibra y como sustituto de grasas, aceites y carbohidratos basados en éteres y ésteres.

    Puede ser empleado en productos obtenidos por extrusión, para formar películas aptas para producir empaques flexibles y biodegradables y en la obtención de productos desechables biodegradables, obtenidos por inyección o por moldeo y en la producción de agentes floculantes para el tratamiento de aguas.

    Ventajas

    • Método de producción sencillo y fácil de escalar.
    • Variedad de usos y costos potencialmente bajos.

    Estado de desarrollo

    TRL (Technology readiness level): 5

    Campo

    Industria de alimentos, industria farmaceútica.
  • Producción continua de biodiesel (Proceso en paralelo)

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          Patente Nº: 07-116822  

    Contexto o problema a resolver

    A nivel mundial, las naciones promueven políticas para aumentar el uso de biodiesel como opción energética que desplace el uso de combustibles fósiles alcanzando un aumento de alrededor del 300% entre el 2007 y el 2014.

    Los procesos más usados a nivel mundial para producir biodiesel emplean catalizadores alcalinos homogéneos por su alta actividad catalÍtica y bajo costo.  Sin embargo, la combinación de usar este tipo de catalizadores y la presencia de ácidos grasos libres de las materias primas, generan problemas de formación de jabones y geles.

    Los jabones y geles formados aumentan los tiempos de residencia de las sustancias dentro de los equipos, hacen difícil la separación, aumentan la pérdida de productos, aumentan el reprocesamiento, disminuyen la productividad y en determinados casos exigen el uso de aceites y grasas con bajos contenidos de ácidos grasos libres y agua, lo que disminuye la rentabilidad del proceso, afectada en un gran porcentaje por el costo de las materias primas, que constituyen el 85% de los costos de producción.

    Solución

    El uso de un reactor de pelÍcula líquida descendente (dispositivo de transferencia de masa que permite crear área de transferencia sin dispersar una de las fases dentro de la otra), permite un mejor uso de los catalizadores alcalinos homogéneos y reduce los problemas de separación asociados a este tipo de catalizadores, en especial para materias primas con contenidos de agua y ácidos grasos libres elevados.

    Aplicaciones

    Producción de biodisel

    Ventajas

    • Proceso continuo
    • Evita dispersión de fases y por tanto emulsiones
    • Reduce el tiempo de residencia 
    • Disminuye la cantidad de producto arrastrado por la fase acuosa

    Estado de desarrollo

    TRL (Technology readiness level): 4

    Campo

    Industria química, Industria petroquímica.
  • Síntesis eficiente de materiales microporosos

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          Patente Nº:  07-116819 (Colombia)  

    Contexto o problema a resolver

    Las arcillas pilarizadas son populares en usos de absorción y catálisis debido a sus áreas superficiales elevadas.  El método convencional para sintetizarlas se basa esencialmente en procesos que involucran grandes volúmenes de agua y tiempos elevados lo que imposibilita su escalado a nivel industrial.

    Solución

    El resultado obtenido consiste en un novedoso procedimiento para la síntesis de arcillas pilarizadas con sistemas mixtos, el cual emplea el agente pilarizante en forma sólida y aplica ultrasonido en el proceso de intercalación, logrando una disminución considerable en el volumen de agua y en los tiempos de síntesis.

    Aplicaciones

    Las arcillas pilarizadas pueden ser utilizadas como adsorbentes de contaminantes, lo cual está relacionado con su alta capacidad de intercambio iónico.

    También pueden ser usadas en procesos catalíticos, ya que presentan estructuras bidimensionales similares a las zeolitas, constituyendo materiales termoestables por la introducción de oligocationes interlaminares a la estructura de la arcilla, lo que permite el desarrollo de micro y mesoporosidad superficial adecuada para la introducción de la fase activa.

    Ventajas

    • Disminuye los volúmenes de agua, dado que se emplea tanto la arcilla como el agente pilarizante en estado sólido.
    • Reduce los tiempos de intercalación con el uso del ultrasonido.

    Estado de desarrollo

    TRL (Technology readiness level): 4

    Campo

    Pilarizaciòn de arcillas
  • Obtención eficiente de catalizadores para la licuefacción de carbón

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          Patente Nº: 08091695 (Colombia) US8476182B2 (Estados Unidos) BRPI0917082 (Brasil)  

    Contexto o problema a resolver

    En las últimas décadas se ha visto la necesidad de reactivar los estudios sobre la transformación del carbón hacia combustibles líquidos con el fin de dar un mejor aprovechamiento de este recurso y proveer una opción viable para la obtención de productos energéticos alternativos. Tradicionalmente los catalizadores para la licuefacción del carbón se obtienen mediante un proceso costoso, que no es amigable con el medio ambiente y que usa  compuestos como CS2 y H2S que implican cuidados especiales.

    Solución

    Esta tecnología describe un catalizador útil para la licuefacción directa del carbón y el proceso para obtenerlo.  Las condiciones de obtención son más amigables con el ambiente ya que no se emplean sustancias corrosivas como el H2S y se optimizan los recursos energéticos porque requiere de condiciones de presión y temperatura menos severas.

    Aplicaciones

    Licuefacción directa del carbón 

    Ventajas

    • Este proceso incluye etapas con condiciones menos severas porque evita el paso de sulfidación con H2S, C2S o Na2S.
    • Este proceso reduce los costos de licuefacción del carbón, además de ser un  proceso ambientalmente amigable en el que no se emplean sustancias corrosivas como el H2S y se usan condiciones de reacción menos severas.
    • El soporte del catalizador, empleado en este proceso, es más afín con la macroestructura del carbón a licuar facilitando la difusión de las macromoléculas hasta los sitios activos.

    Estado de desarrollo

    TRL (Technology readiness level): 4

    Campo

    Combustibles, Energías alternativas, Catálisis

    Noticias UNimedios:

    • Producción de catalizadores para la obtención de gas de síntesis

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            Patente Nº: 08-103666 (Colombia)  

      Aliado estratégico

      Universidad de Antioquia

      Contexto o problema a resolver

      En la literatura universal se conoce que los metales nobles son activos para la reacción de reformado de metano con CO2. Sin embargo, considerando su alto costo y baja disponibilidad, otros elementos como el Níquel son más promisorios para su aplicación industrial como catalizadores.  El principal inconveniente de los catalizadores convencionales de Níquel es su pobre estabilidad causada mayormente por su gran tendencia a la coquización

      Solución

      Se propone un procedimiento para la síntesis de catalizadores de Níquel resistentes a la desactivación y que presentan altas actividades y selectividades.

      Aplicaciones

      Reformado seco de metano generando gas de síntesis con una relación H2/CO cercana a 1

      Ventajas

      • Con este proceso se obtiene un catalizador con alta actividad, largos tiempos de vida útil, económico y resistente a la coquización para preparar gas de síntesis a partir de metano mediante reformado de metano con CO2.
      • El catalizador obtenido presenta altas actividades y selectividades con niveles muy bajos de desactivación.
      • El proceso de síntesis es sencillo y fácil de llevar a escala industrial

      Estado de desarrollo

      TRL (Technology readiness level): 4

      Campo

      Reformado de metano, catalizadores.
    • Producción de alcohol amigable con el ambiente

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            Patente Nº: 10-051897 (Colombia)  

      Contexto o problema a resolver

      La producción convencional  de alcohol  genera unos residuos acuosos llamados vinazas que contienen una alta carga de compuestos orgánicos que no permiten realizar su aprovechamiento  de manera eficiente.  Además, estas vinazas representan una carga contaminante importante por su composición y volúmenes generados (en la producción de un litro de alcohol se pueden generar hasta 14 litros de vinazas).

      Solución

      El procedimiento planteado busca la producción de etanol sin el descarte de vinazas, mediante un proceso de oxidación y recirculación total.  Con esto se puede conseguir una producción limpia de alcohol, aumentando el rendimiento y reduciendo los impactos ambientales. El proceso es adaptable a plantas existentes.

      Aplicaciones

      Industria de producción de alcohol a partir de mieles azucaradas ya sea de caña de azúcar, remolacha azucarera o fuentes semejantes.

      Ventajas

      • Mayor rendimiento alcohólico
      • Puede adaptarse a destilerías ya existentes
      • Solución sencilla y económica pues sólo requiere oxígeno como insumo quimico para el tratamiento de las vinazas
      • No se requiere ajuste de PH de las Vinazas
      • El dióxido de carbono puede ser recuperado para su comercialización
      • Obtención de un subproducto sólido inerte que puede ser usado como insumo agricola.

      Estado de desarrollo

      TRL (Technology readiness level): 4

      Campo

      Industria productora de alcohol

      Noticias UNimedios:

      • Optimización para la producción de biodiesel (Proceso en contracorriente)

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              Patente Nº: 13-016083 (Colombia) US9765283 (Estados Unidos)  

        Contexto o problema a resolver

        En los procesos de producción de biodiesel que emplean catalizadores alcalinos solubles en el alcohol se usan reactores de tanque agitado para poner en contacto las fases reaccionantes: la fase alcohólica, que es una solución del catalizador en el alcohol, y la fase oleosa, que inicialmente está conformada por el aceite o la grasa. 

        La sinergia entre la formación de jabones por la reacción entre el catalizador y los ácidos grasos libres, y la agitación requerida para generar área interfacial para la transferencia de masa, genera emulsiones y geles que prolongan los tiempos de residencia en los equipos, dificultan las etapas de separación, aumentan la pérdida de productos y la necesidad de reprocesamiento, y disminuyen la productividad. 

        El uso de un reactor de película líquida descendente operado en co-corriente genera área interfacial sin dispersar una fase dentro de la otra, lo que reduce el tiempo necesario para la separación de los productos en la alcohólisis de aceites y grasas, y permite la separación simultánea con la reacción.  En general, teniendo en cuenta el carácter reversible de la reacción, se requieren por lo menos dos etapas de reacción con una separación intermedia de las fases ricas en alquil ésteres de ácidos grasos y glicerol, para desplazar la reacción hacia los productos.

        Solución

        En esta invención, el esquema de alimentación de los reactantes y la configuración del reactor desplaza el equilibrio químico hacia los productos, lo que incrementa el rendimiento hacia ésteres metílicos de ácidos grasos y elimina la necesidad de la separación intermedia y de una segunda etapa de reacción. Lo anterior se traduce en un incremento en la productividad del proceso.

        Aplicaciones

        Producción de biodiesel 

        Ventajas

        • Elimina etapas del proceso
        • Incrementa la productividad del proceso

        Estado de desarrollo

        TRL (Technology readiness level): 4

        Campo

        Industria química, Industria petroquímica

        Noticias UNimedios:

        • Pulverización de panela por extrusión

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                Patente Nº: no aplica  

          Contexto o problema a resolver

          Actualmente en Sudamérica, la panela granulada es un producto de alta comercialización.  Las técnicas usadas para su elaboración muestran excelentes resultados a nivel laboratorio,  pero presentan baja adaptabilidad en trapiches de mediana capacidad por sus altos costos en el escalado de los equipos, grandes requerimientos en infraestructura, materia prima, modificaciones del proceso tradicional y capacidades operativas para el manejo  de nuevos equipos.

          Solución

          Proceso para la obtención de un producto de panela pulverizada  instantánea de alta solubilidad mediante extrusión, sin el uso de aditivos químicos, usando la “panela batida” obtenida del proceso convencional de elaboración de panela donde  se limpia, clarifica y evapora el jugo de caña.

          Aplicaciones

          Se puede implementar en trapiches que quieran diversificar sus productos con panela instantanea.

          Ventajas

          • No requiere productos químicos adicionales
          • Implementación económica.

          Estado de desarrollo

          TRL (Technology readiness level): 4

          Campo

          Producción de endulzantes, trapiches
        • Remoción de colorantes empleando desechos de café

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                Patente Nº:  no aplica  

          Contexto o problema a resolver

          Existen muchos procesos industriales, especialmente en la industria química, textil y curtiembres que generan efluentes líquidos con una gran cantidad de agentes contaminantes entre los cuales se encuentran compuestos orgánicos como colorantes que son particularmente resistentes y difíciles de eliminar en plantas de tratamiento convencionales.

          Solución

          Utilizando los residuos de la industria del café, específicamente las borras, se pueden conseguir  rendimientos superiores al 95% en la eliminación de colorantes por lo que además del beneficio propio del proceso de tratamiento se estaría haciendo uso de un residuo de la industria cafetera. 

          Aplicaciones

          Industria textil, industria alimenticia para reutilizar los desechos del café o borras, tratamiento de aguas industriales.

          Ventajas

          • Reducción de costos 
          • Alta efectividad
          • Biocompatible
          • Reutilizable

          Estado de desarrollo

          TRL (Technology readiness level): 4

          Campo

          Industria textil, Industria alimenticia, Industria Química
        • Remoción de cationes empleando desechos de café

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                Patente Nº: no aplica  

          Contexto o problema a resolver

          Los metales pesados se encuentran en forma natural en la corteza terrestre y se pueden convertir  en contaminantes, si su distribución en el ambiente, se altera mediante actividades humanas, principalmente la minería. El agua es el recurso natural que se va más afectado por este tipo de actividades y si se tiene en cuenta que solo el 3% del agua en el planeta es potable, es necesario tener técnicas de absorción de residuos peligrosos para evitar su contaminación.

          Solución

          Utilizando los residuos de la industria del café, específicamente las borras, se pueden conseguir  rendimientos superiores al 95% en la eliminación de colorantes por lo que además del beneficio propio del proceso de tratamiento se estaría haciendo uso de un residuo de la industria cafetera. 

          Aplicaciones

          Tratamiento de aguas residuales contaminadas con metales.

          Ventajas

          • Biotecnología, efectividad y bajo costo

          Estado de desarrollo

          TRL (Technology readiness level): 4

          Campo

          Industria alimenticia, Industria minera, Gobierno
        • Optimización del proceso para producción de emulsificantes

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                Patente Nº: 13-300366  

          Contexto o problema a resolver

          El glicerol es el principal subproducto del proceso de producción de biodiesel alcanzando un 10% de la producción total.  La difusión del biodiesel como alternativa energética para los combustibles fósiles ha saturado el mercado mundial de glicerol, generando la necesidad de encontrar usos para este subproducto.  La importancia económica del glicerol está dada por sus características fisicoquímicas y su potencial para ser usado en la síntesis de diferentes bienes de interés comercial en la industria alimenticia, cosmética, química y de combustibles.  Adicionalmente, el uso del glicerol representaría también una ventaja ambiental al no tener que disponerlo o quemarlo.

          Solución

          La tecnología corresponde a un sistema de reacción en continuo en el que el empaque de los equipos aumenta el área superficial de contacto para que ocurran las reacciones.  El sistema se compone de tres módulos (alimentación y mezclado; reacción; separación y almacenamiento) que buscan aumentar la eficiencia del proceso reutilizando las diferentes corrientes para direccionar los procesos de reacción.

          Aplicaciones

          Producción de monoglicéridos

          Ventajas

          • Proceso intensificado de producción continua
          • Mejor productividad
          • Alto porcentaje de monoglicéridos totales en el producto final

          Estado de desarrollo

          TRL (Technology readiness level): 4

          Campo

          Industria química, Industria alimentos, Industria cosmética
        • Materiales para remover el flúor del agua potable

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                Patente Nº: 14-245766

          Contexto o problema a resolver

          El fluoruro es un ión tóxico presente en concentraciones peligrosas en el agua potable de algunas poblaciones, aguas subterráneas, abonos agrícolas, enjuagues, jugos de uva, gaseosas, te, enlatados, etc. Debido a la abundancia de fuentes de fluoruro, el insumo diario real excede la dosis diaria recomendada, lo que representa un problema de salud y origina casos crónicos de fluorosis dental, esquelética, insuficiencias respiratorias y otras afecciones relacionadas. 
          La principal desventaja de las técnicas actuales de desfluoración es que se debe contar con personal técnico especializado, contar con instalaciones, equipos y productos químicos de uso especial.

          Solución

          Para desfluorar el agua para tomar o cocinar se propone remover el fluoruro del agua potable haciendo uso de materiales basados en metales alcalinotérreos que lo capturan y lo transforman en fases insolubles. 

          Aplicaciones

          Filtro de fluoruros para remover iones disueltos en agua para consumo humano. Purificadores para desfluorar el agua. Purificación de agua potable

          Ventajas

          • El costo del material es muy bajo, dado que se parte de productos baratos, abundandantes y comunes.
          • El método de fabricación del material es simple, no requiere de personal técnico ni de fuentes de energía.
          • El material es sencillo de usar, ya que en su aplicación solo es necesario colocar el material en el agua durante cierto tiempo y después se separa por medio tradicionales.
          • El material presenta alta capacidad de remoción de fluoruros, no tiene mal olor, esta libre de iones tóxicos, no contiene aluminio ni sulfatos, no requiere el uso de insumos especiales, no requiere de productos químicos riesgosos.
          • El agua purificada con este nuevo material sale remineralizada y con pH potable.
          • Los desechos de purificación son todos minerales naturales como: carbonatos sin contaminantes y fosfatos naturales.

          Estado de desarrollo

          TRL (Technology readiness level): 4

          Campo

          Purificación de agua; Materiales; Energía y tecnologías limpias
        • Empaque activo que retarda el proceso de maduración de frutas y vegetales

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                Patente Nº: Colombia Patente pendiente (14-245775)  

          Contexto o problema a resolver

          Preservar los alimentos en las mejores condiciones tanto sensoriales como fitosanitarias ha sido un desafío a lo largo de la historia.  El diseño y creación de empaques para alimentos es una pieza muy importante dentro de las técnicas de aseguramiento de la calidad alimentaria. En la atmósfera circundante de los alimentos de origen vegetal, se encuentran gases como oxígeno (O2), dióxido de carbono (CO2) y etileno (C2H4) que afectan su proceso de maduración generando cambios de color, sabor y aroma.

          Solución

          Se propone un empaque polimérico que prolonga la vida útil de productos vegetales frescos, que además de retardar el proceso de maduración mantiene inalteradas las propiedades organolépticas del producto de origen vegetal.

          Aplicaciones

          La invención puede ser usada  en las cadenas comercializadoras de frutas, vegetales y follajes para preservarlos durante su transporte y almacenamiento.

          Ventajas

          • Esta invención ofrece un producto de facil implementacion agroindustrial y producción, capaz de reemplazar tecnologías existentes tales como el uso de materiales de empaque especializado con atmósfera modificada.
          • Se modifica la velocidad de transmisión de O2 y CO2 y además la concentración de etileno, sin necesidad de elementos adicionales.

          Estado de desarrollo

          TRL (Technology readiness level): 7

          Campo

          Industria de alimentos
        • Termo reductor hidrogenador

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               Patente Nº: Patente Pendiente (Colombia)  

          Contexto o problema a resolver

          Para mejorar la eficiencia de los procesos de hidrogenación de aceites, es necesario la generación de catalizadores. Para generarlos, es esencial la hidrogenación de precatalizadores, siempre bajo condiciones particulares que garanticen la formación de estructuras cristalinas del catalizador. Las variables más importantes a controlar durante este proceso son la temperatura, el tiempo del proceso, la composición de la atmósfera del reactor, el tamaño de las partículas del precatalizador y el movimiento dentro del interior del reactor.

          Solución

          Se desarrolló un reactor con movimiento axial para la reducción de precatalizadores que permite controlar las variables más importantes del proceso (temperatura, presión y composición de la atmósfera), a la vez que permite determinar y controlar la cinética de la reacción de hidrogenación al controlar la presión del gas hidrógeno dentro del reactor, y eliminando la presión por agua y otros gases que se produzcan.

          Aplicaciones

          Producción de sistemas reactivos

          Estudio de sistemas reactivos

          Ventajas

          • Funciona en un rango de temperatura entre 300 K y 800 K.
          • Permite la eliminación de vapores y gases indeseados.
          • Permite hacer seguimiento a la cinética de reacción. 

          Estado de desarrollo

          TRL (Technology readiness level): 4

          Campo

          Ciencia de materiales, Ingeniería química
        • Proceso para la disolución catalítica de ferroníquel

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                Patente Nº: patente pendiente (Colombia)  

          Contexto o problema a resolver

          Las aleaciones que en condiciones comunes son inoxidables resultan muy costosas para transformar en sales inorgánicas de sus componentes. Por lo general, su tratamiento se lleva a cabo con ácidos oxidantes como el ácido nítrico o sus mezclas con ácido fosfórico, ácido clorhídrico, o ácido sulfúrico. Los ácidos utilizados, las condiciones de reacción y los subproductos indeseados hacen que el proceso resulte muy costoso. En la transformación del ferroníquel se busca generar sales de níquel, las cuales tienen un valor agregado conveniente y son materia prima para la producción de otros materiales. Al disolver el ferroníquel con ácido nítrico, el hierro resulta en un hidróxido hidratado de textura de gel difícil de separar, lo que hace de este proceso una tarea engorrosa, costosa y no rentable.

          Solución

          Se desarrolló un procedimiento de 4 etapas donde se logra la disolución del ferroníquel con ácido nítrico en un proceso continuo. De esta manera se evita la pasivación, y se obtiene nitrato de níquel en solución acuosa y lodo de sesquióxido férrico finamente dividido.

          Aplicaciones

          Disolución de materiales metálicos para la obtención de sales inorgánicas de los componentes. 

          Transformación de materiales contaminantes (chatarra) con características metálicas.

          Ventajas

          • Permite la disolución de ferroníquel con ácido nítrico.
          • Reduce la contaminación durante el proceso de obtención de sales metálicas al recuperar los gases residuales de la disolución.

          Estado de desarrollo

          TRL (Technology readiness level): 4

          Campo

          Ingeniería química, Química
        • Extractores líquido-líquido para compuestos orgánicos presentes en matrices acuosas

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                Patente Nº: Modelo de utilidad (Colombia)  

          Contexto o problema a resolver

          Los procesos de extracción líquido-líquido utilizados en escala de laboratorio requieren equipos que permitan el contacto entre dos fases inmiscibles. El embudo de decantación es uno de los equipos más utilizados, sin embargo el proceso de extracción es discontinuo. Los equipos diseñados por Drawert y Rapp en 1968 permiten realizar extracciones líquido-líquido de manera continua, sin embargo poseen aspectos susceptibles de mejora.

          Solución

          Se desarrollaron 4 configuraciones novedosas de elementos que resultan en aparatos extractores líquido-líquido, donde cada uno presenta una mejoría en algún aspecto frente a los diseños de Drawert y Rapp.

          Aplicaciones

          Extracciones líquido-líquido

          Ventajas

          • Extracciones continuas y seguras con bajo consumo energético y tiempo de extracción relativamente corto.
          • Atenuación de transformaciones térmicas de solutos termolábiles.
          • Permite la utilización de solventes de extracción más o menos densos que la matriz.

          Estado de desarrollo

          TRL (Technology readiness level): 4

          Campo

          Química, Ingeniería química