Instrumentacion_azucar

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Instituto politécnico nacional
Escuela superior de ingeniería química e industrias extractivas
Proyecto:
Instrumentar el proceso de producción del bioetanol
Alumno:
NÉSTOR BARTOLO HERRERA
Profesora.
Materia:
Instrumentación y control
Grupo: 3IM82
Semestre 2016/1
FABRICACIÓN DEL BIOETANOL
INTRODUCCIÓN
Se conoce con el nombre de biocombustible al conjunto de combustibles líquidos resultantes de distintas transformaciones de la materia vegetal o animal. Bajo esta denominación se recogen dos líneas de productos totalmente diferentes: bioetanol y biodiesel. Ambos pueden ser utilizados en los motores de los vehículos, en sustitución de los derivados de los combustibles fósiles convencionales.
El bioetanol se obtiene a partir de cultivos tradicionales, como los de cereal, maíz, caña de azúcar o remolacha, mediante procesos de adecuación, fermentación y destilación de la materia prima. 
Para el presente trabajo se analizará la obtención del bioetanol a partir del cultivo de la caña de azúcar. Es así que a continuación se describe el proceso y condiciones de operación que se requieren para dicho producto.
1) Cosecha 
El periodo de crecimiento de la caña de azúcar varía entre 11 y 17 meses, dependiendo de la variedad de caña y de la zona. Es un cultivo plurianual y se corta cada 12 meses, y la plantación dura aproximadamente 5 años, aunque este período puede ser muy variable. La caña tiene una riqueza de sacarosa del 14% aproximadamente, aunque varía a lo largo de toda la recolección. El rendimiento del proceso de caña de azúcar llega hasta un 11 % de extracción en promedio
2) Entrada a la fábrica 
La caña que llega a la fábrica se descarga sobre las mesas de alimentación por medio de viradores de caña con capacidad de 50 TM. Para tener un proceso más limpio, en las mesas de caña se aplica agua entre 110 y 120 °F para lavado, eliminando así sólidos o materia extraña como la tierra, sales, minerales, piedras y otros que se adhieren a ella en el campo durante el alce a las jaulas que la transportan hacia la fábrica. Después pasan a través de unas cuchillas que ocasionan que la caña de azúcar se convierta en pequeñas fibras.
3) Molienda 
Se realiza haciendo circular la caña desmenuzada, entre los filtros y mazas de seis molinos consecutivos, a los cuales se los llama TRAPICHES; utilizando molinos de rodillo o mazas y todos los 
molinos son de cuatro masas rayados en forma de “V”. Para hacer más eficiente el proceso de molienda, los jugos pobres de los molinos posteriores se aplican nuevamente en el proceso (proceso de maceración) y en el último molino se aplica agua caliente con temperatura entre 155-179 °F para aumentar la extracción. Este es un proceso continuo en el que obtiene un primer subproducto: el BAGAZO o fibra de caña, que se usa como combustible en las calderas para generar vapor y energía o como materia prima en la elaboración de papel.
4) Clarificación 
El jugo proveniente de los molinos pasa por calentadores, que llegan a temperaturas entre 140 y 155 °F. El jugo de la caña se mezcla con hidróxido de calcio y ácido fosfórico. Este proceso se llama encalado, que precipita sales insolubles y fosfato de calcio. Además se logra el PH deseado evitando pérdidas de sacarosa por inversión. La forma más apropiada de conseguir estos objetivos es por calentamiento, con posterior decantación y filtración de los barros. El calentamiento del jugo se realiza en tres etapas; la primera por vapor vegetal de 5.0 psi alcanzando temperaturas entre 175 y 185 °F; la segunda por vapor de 5.0 psi alcanzando temperaturas entre 205 y 215 °F y la última con vapor de 
10 psi para rectificación del jugo en forma automática. 
El barro decantado, llamado CACHAZA constituye un segundo subproducto que se filtra para recuperar el jugo que aún pueda contener y se envía por canales al campo como abono.
5) Evaporación 
Cuando el jugo ya se encuentra limpio, a través de máquinas especializadas se evapora hasta que el 80 % del líquido desaparece. Esto lo hace más concentrado, como si fuese una especie de jarabe.
Este proceso se realiza en 3 etapas para lograr economía de vapor. 
El control global de un evaporador se ejecuta a través de la estabilización de cinco factores muy importantes: 
i) La concentración del producto final 
ii) La presión absoluta en el último cuerpo 
iii) La alimentación de vapor y jugo al primer evaporador 
iv) Remoción de condensados y gases incondensables 
v) El control de incrustación en cada evaporad
6) Cristalización 
La cristalización o crecimiento de la sacarosa que contiene el jarabe se lleva a cabo en tachos al vacío. Los tachos trabajan con vacío para efectuar la evaporación a baja temperatura y evitar así la caramelización del azúcar. Este es un proceso demorado que industrialmente se acelera introduciendo al tacho unos granos microscópicos de azúcar, denominados semilla.
7) Centrifugación
El tambor cilíndrico suspendido de un eje tiene paredes laterales perforadas, forradas en el interior con tela metálica, entre éstas y las paredes hay láminas metálicas que contienen de 400 a 600 perforaciones por pulgada cuadrada. El tambor gira a velocidades que oscilan entre 1000-1800 rpm. El revestimiento perforado retiene los cristales de azúcar que puede lavar con agua si se desea. El licor madre, la miel, pasa a través del revestimiento debido a la fuerza centrífuga ejercida (de 500 hasta 1800 veces la fuerza de la gravedad), y después que el azúcar es purgado se corta, dejando la centrífuga lista para recibir otra carga de masa cosida.
Se separan los cristales del azúcar crudo de la MELAZA, es aquí donde se obtiene como un producto principal el azúcar, que después es refinada y secada para su posterior envasado y distribución. El tercer subproducto (melaza) se procesa para obtener alcohol mediante fermentación del azúcar remanente.
Las melazas de caña son ligeramente ácidas, tienen un pH entre 5.5 y 6.5; un pH bajo es atribuible a la presencia de ácidos alifáticos y al bajo pH de la clarificación, si es ácida.
8) Fermentación 
 
9) Envasado 
 
Finalmente el jugo es esterilizado a 105ºC en un intercambiador y luego enfriado a 31ºC para ser llevado a la fermentación.
Fuentes de información 
http://www.bdigital.unal.edu.co/1043/1/mariaisabelmontoyarodriguez.2005.pdf.pdf
http://imsa.com.gt/sitio/proceso_azucar.pdf
http://www.azucarledesma.com.ar/Produccion.php
http://www.ecured.cu/index.php/Proceso_de_fabricaci%C3%B3n_del_az%C3%BAcar_de_ca%C3%B1a#Purificaci.C3.B3n_del_Guarapo:_Clarificaci.C3.B3n
http://www.javeriana.edu.co/biblos/tesis/ciencias/tesis26.pdf
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