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Páginas: 10 (2462 palabras)
Publicado: 5 de mayo de 2014
Diseño de un proceso de producción de etanol anhidro a partir de
jugo de caña.
Escuela de Ingeniería Química - Universidad del Valle
INTRODUCCIÓN
El sector privado Colombiano esta interesado en desarrollar un proyecto de producción masiva de alcohol (etanol carburante) para oxigenar las gasolinas, con el fin de potenciar las posibilidades que tienen en diferentes regiones delpaís los cultivos de caña de azúcar, yuca, maíz, papa, entre otros, como materias primas para la producción de alcohol. La iniciativa permitirá cumplir lo dispuesto en el artículo 1º de la resolución 898 de 1995 del Ministerio del Medio Ambiente, con altos beneficios económicos y sociales. Según este artículo, a partir del primero de enero del año 2001 las gasolinas en Colombia deben incorporaroxígeno en proporciones de 2% en peso o 6% en volumen como mínimo, para reducir la contaminación ambiental.
La alternativa de diseño propuesta plantea la producción de 1.000.000 L/día de gasohol a partir de 1000 toneladas/día de jugo de caña, el cual es fermentado con la levadura Sacharomices cerevisae, la cual transforma los azúcares reductores (sacarosa, glucosa y fructosa) presentes en el jugo aetanol; posteriormente se recupera el etanol en una etapa de destilación multiefecto (con reutilización del vapor) que contiene dos columnas para obtener un alcohol azeotrópico el cual se deshidrata con el uso de membranas en la preevaporación. Este alcohol anhidro se utiliza para la producción de gasohol, el cual tiene una composición final de 10% de etanol anhidro.
DESCRIPCIÓN DEL PROCESO
Laruta seleccionada para la obtención de gasohol a partir de jugo de caña, se compone de cuatro pasos fundamentales:
1. Producción de etanol vía fermentativa.
2. Recuperación del etanol por destilación multiefecto.
3. Obtención de alcohol anhidro.
4. Elaboración del gasohol.
1. PRODUCCIÓN DE ETANOL VÍA FERMENTATIVA:
Tratamiento del Jugo de Caña
El jugo después del procesode molienda presenta la siguiente composición, tal como se muestra en la Tabla 1:
Tabla 1. Composición del Jugo.
Componentes
% p/p
Agua
78-86
Sacarosa
10-20
Azúcares Reductores
0.1-2
Ceniza
0.3-0.5
Compuestos Nitrogenados
0.5-1
PH
5.2-6.8
El jugo que proviene de la molienda se tamiza para eliminar impurezas de flotación y se bombea a un clarificador donde se somete a unproceso de encalado mediante la adición de lechada de cal. La mezcla se calienta y se deja sedimentar en un tanque aclarador. Los lodos sedimentados se filtran al vacío con tambores rotatorios continuos para recuperar la sacarosa que se encuentra en ellos.
El jugo limpio, que tiene una composición de 14% de sólidos solubles (14ºBrix), se somete a un proceso de esterilización en el cual secalienta hasta una temperatura de 121ºC con vapor en un intercambiador de tubo y carcaza durante 15 minutos. Este proceso de esterilización contribuye a la destrucción de todos los organismos patógenos, así como de todos los organismos que causen degradación del producto, y de aquellos que compitan posteriormente en la etapa de fermentación con la Sacharomices cerevisae por el alimento (azúcaresreductores).
El jugo esterilizado se bombea hacia un tanque, en donde se agrega ácido sulfúrico para ajustar el pH a 4.5 y de esta manera dar unas condiciones de acidez óptimas para la reproducción de la levadura y la fermentación posterior del jugo; además actúa como agente precipitante de materia inorgánica y mantiene bajas las poblaciones de microorganismos contaminantes. El material sedimentado seretira por el fondo del tanque.
El flujo que sale del tanque se bombea a través de una tubería donde se divide en dos. Uno de los flujos se transporta hacia un mezclador estático en donde se diluye con agua deionizada hasta una concentración de 6 a 7% en peso de azúcares reductores (ºBrix) y posteriormente se enfría en un intercambiador de tubo y carcaza hasta una temperatura de 28º C;...
jugo de caña.
Escuela de Ingeniería Química - Universidad del Valle
INTRODUCCIÓN
El sector privado Colombiano esta interesado en desarrollar un proyecto de producción masiva de alcohol (etanol carburante) para oxigenar las gasolinas, con el fin de potenciar las posibilidades que tienen en diferentes regiones delpaís los cultivos de caña de azúcar, yuca, maíz, papa, entre otros, como materias primas para la producción de alcohol. La iniciativa permitirá cumplir lo dispuesto en el artículo 1º de la resolución 898 de 1995 del Ministerio del Medio Ambiente, con altos beneficios económicos y sociales. Según este artículo, a partir del primero de enero del año 2001 las gasolinas en Colombia deben incorporaroxígeno en proporciones de 2% en peso o 6% en volumen como mínimo, para reducir la contaminación ambiental.
La alternativa de diseño propuesta plantea la producción de 1.000.000 L/día de gasohol a partir de 1000 toneladas/día de jugo de caña, el cual es fermentado con la levadura Sacharomices cerevisae, la cual transforma los azúcares reductores (sacarosa, glucosa y fructosa) presentes en el jugo aetanol; posteriormente se recupera el etanol en una etapa de destilación multiefecto (con reutilización del vapor) que contiene dos columnas para obtener un alcohol azeotrópico el cual se deshidrata con el uso de membranas en la preevaporación. Este alcohol anhidro se utiliza para la producción de gasohol, el cual tiene una composición final de 10% de etanol anhidro.
DESCRIPCIÓN DEL PROCESO
Laruta seleccionada para la obtención de gasohol a partir de jugo de caña, se compone de cuatro pasos fundamentales:
1. Producción de etanol vía fermentativa.
2. Recuperación del etanol por destilación multiefecto.
3. Obtención de alcohol anhidro.
4. Elaboración del gasohol.
1. PRODUCCIÓN DE ETANOL VÍA FERMENTATIVA:
Tratamiento del Jugo de Caña
El jugo después del procesode molienda presenta la siguiente composición, tal como se muestra en la Tabla 1:
Tabla 1. Composición del Jugo.
Componentes
% p/p
Agua
78-86
Sacarosa
10-20
Azúcares Reductores
0.1-2
Ceniza
0.3-0.5
Compuestos Nitrogenados
0.5-1
PH
5.2-6.8
El jugo que proviene de la molienda se tamiza para eliminar impurezas de flotación y se bombea a un clarificador donde se somete a unproceso de encalado mediante la adición de lechada de cal. La mezcla se calienta y se deja sedimentar en un tanque aclarador. Los lodos sedimentados se filtran al vacío con tambores rotatorios continuos para recuperar la sacarosa que se encuentra en ellos.
El jugo limpio, que tiene una composición de 14% de sólidos solubles (14ºBrix), se somete a un proceso de esterilización en el cual secalienta hasta una temperatura de 121ºC con vapor en un intercambiador de tubo y carcaza durante 15 minutos. Este proceso de esterilización contribuye a la destrucción de todos los organismos patógenos, así como de todos los organismos que causen degradación del producto, y de aquellos que compitan posteriormente en la etapa de fermentación con la Sacharomices cerevisae por el alimento (azúcaresreductores).
El jugo esterilizado se bombea hacia un tanque, en donde se agrega ácido sulfúrico para ajustar el pH a 4.5 y de esta manera dar unas condiciones de acidez óptimas para la reproducción de la levadura y la fermentación posterior del jugo; además actúa como agente precipitante de materia inorgánica y mantiene bajas las poblaciones de microorganismos contaminantes. El material sedimentado seretira por el fondo del tanque.
El flujo que sale del tanque se bombea a través de una tubería donde se divide en dos. Uno de los flujos se transporta hacia un mezclador estático en donde se diluye con agua deionizada hasta una concentración de 6 a 7% en peso de azúcares reductores (ºBrix) y posteriormente se enfría en un intercambiador de tubo y carcaza hasta una temperatura de 28º C;...
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