Usando um balanço de massa para avaliar seu processo de destilação de CBD

Se uma pessoa comum for solicitada a fazer um balanço de massa em um sistema, ela pode não entender o que é necessário. No entanto, para engenheiros químicos e químicos de processos industriais, isso é algo aprendido bem no início de seu currículo. Embora seja uma ferramenta frequentemente usada por engenheiros químicos, não há razão para que não faça parte da caixa de ferramentas de nenhum processador.

Para processos que envolvem reações químicas, o balanço de massa é escrito como:

ENTRADA + GERAÇÃO = SAÍDA + ACUMULAÇÃO + CONSUMO

Ilustração Pope Mass Balance

No entanto, quando você está apenas usando o equipamento de separação (como uma destilaria molecular de filme limpo para destilação), a equação é simplificada para:

ENTRADA = SAÍDA + ACUMULAÇÃO

Então, ao definir os limites de um sistema, torna-se possível verificar para onde está indo seu material, o que pode permitir que você tome melhores decisões e otimize seu processo.

Vamos supor que você esteja executando uma película molecular de filme limpo para criar destilado de CBD. A ENTRADA para o destilador será o material de alimentação (o petróleo bruto). A SAÍDA dessa separação será de terpenos, resíduo e destilado CBD. A ACUMULAÇÃO seria qualquer material residual deixado no destilador. Existem outras saídas; o etanol coletado na armadilha fria e qualquer material que se perca pela bomba de vácuo, entretanto, para simplificar este exercício, vamos agrupá-los no acúmulo e simplesmente definir todos como perda de material.

Embora as perdas por acúmulo sejam importantes, os stills de filme limpo não têm quilômetros de tubulação de processo, portanto, no geral, isso não deve ser uma grande preocupação para o equipamento. No entanto, adicionando alguns dados analíticos ao balanço de massa, muito pode ser aprendido sobre sua operação.

Exemplo:

Antes da destilação, você tem seu extrato bruto de CBD analisado e os resultados do laboratório voltam, indicando que o material tem 65% de CBD em massa. Você carrega o frasco de alimentação em seu sistema com 2.000 gramas do material. Você realiza sua primeira destilação e remove 160 gramas de terpenos. Em sua segunda passagem, você obtém 1.155 gramas de destilado e 635 gramas de resíduo. Quando os resultados do laboratório sobre o seu destilado voltam, eles mostram 90% de CBD em massa. Isso parece bom, mas um balanço de massa permitirá que você revise isso da melhor forma.

Para um balanço de massa muito simples, você tem:

m _bruto  =  m _terpenos  +  m _destilado  +  m _resíduo  +  m _perda   (1)

Onde:

m _crude  = massa de crude

m _terpenos  = massa de terpenos coletados

m _destilado  = massa de destilado coletado

m _resíduo  = massa de resíduo coletado

_perda m  = _{perda de} material (para acumular, transferir, etc.)

Isso rende 50 gramas de material que é considerado perdido. Que pode ser etanol escapado ou material que permanece como resíduo no sistema (uma ocorrência comum com fluidos de alta viscosidade).

Como não há uma grande quantidade de material perdido, agora é hora de ver a quantidade de CBD que você recuperou, também conhecida como seu rendimento. Primeiro, você deve determinar quanto CBD está presente para iniciar, usando a equação (2):

m _CBD-C =  m em _bruto  *  C _CBD-C (2)  

Onde:

m _CBD-C   = massa de CBD em bruto

m _crude  = massa de crude

C _CBD-C  = Concentração de _CBD em bruto (% em massa)

Esta equação mostra que 1.300 gramas de CBD estão presentes em seu petróleo. Uma equação semelhante pode ser usada para determinar a quantidade de CBD em seu destilado:

m _CBD-D =  m _destilado  *  C _CBD-D   (3) 

Onde:

m _CBD-D  = massa de CBD no destilado

C _CBD-D =  Concentração de _CBD no destilado (% em massa)

Levando a um total de 1.039,5 gramas de CBD em seu destilado. Para calcular o rendimento do seu processo, você usa a Equação 4:

% De rendimento =  m _CBD-D ÷ m _CBD-C   (4)

O rendimento percentual dessa destilação é de aproximadamente 80%, o que seria considerado suficiente. Por meio de cálculos adicionais, você também pode estimar a quantidade de CBD que permanece em seu resíduo. Assumiremos que os 50 gramas de material perdido estavam com 65% de conteúdo de CBD, como o petróleo bruto, o que significa que 32,5 g de CBD foram “perdidos”. Pelas Equações 5 e 6, você pode assumir que o resíduo restante contém 228 gramas de CBD ou é 36% CBD (% em massa):

m _CBD-R =  m _CBD-C –  m _CBD-D –  m _CBD-L  (5)    

Onde:

m _CBD-R  = massa de CBD no resíduo

m _CBD-L  = massa de CBD perdida

C _CBD-R =  m _CBD-R ÷ _resíduo m  (6)  

Onde:

C _CBD-R =  concentração de CBD no resíduo (% em massa)

Uma grande quantidade de processamento na indústria de cannabidiol é realizada sem muita atenção ao balanceamento de massa e utilizando análises antes / depois entre as etapas do processo. Em muitos desses casos, a empresa vai sobreviver, obtendo purezas adequadas e rendimentos (muitas vezes desconhecidos). Um operador um tanto cuidadoso freqüentemente será capaz de “fazer o trabalho”. No entanto, a utilização consistente dos princípios do balanceamento de massa, juntamente com a obtenção e o estudo de análises de cada lote e execução, permitirá que um operador OK se torne um excelente operador. Essa pessoa será capaz de planejar parâmetros, bem como estratégias para cada corrida, resultando em pureza e rendimento ótimos , levando a custos mais baixos, melhor qualidade do produto, com melhores preços, tudo eventualmente levando a um maior lucro para sua empresa do que seus concorrentes. Uma grande quantidade de processamento na indústria de cannabidiol é realizada sem muita atenção ao balanceamento de massa e utilizando análises antes / depois entre as etapas do processo. Em muitos desses casos, a empresa vai sobreviver, obtendo purezas adequadas e rendimentos (muitas vezes desconhecidos). Um operador um tanto cuidadoso freqüentemente será capaz de “fazer o trabalho”. No entanto, a utilização consistente dos princípios do balanceamento de massa, juntamente com a obtenção e o estudo de análises de cada lote e execução, permitirá que um operador OK se torne um excelente operador. Essa pessoa será capaz de planejar parâmetros, bem como estratégias para cada corrida, resultando em pureza e rendimento ótimos , levando a custos mais baixos, melhor qualidade do produto, com melhores preços, tudo eventualmente levando a um maior lucro para sua empresa do que seus concorrentes.