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PLANIFICACIÓN Y CONTROL DE LA PRODUCCIÓN II
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1. INTRODUCCION
El etanol es un compuesto químico que puede utilizarse como combustible, bien solo, o bien mezclado en cantidades variadas con gasolina, y su uso se ha extendido principalmente para reemplazar el consumo de derivados del petróleo. El combustible resultante de la mezcla de etanol y gasolina se conoce como gasohol o alconafta.
El etanol también se utiliza cada vez más como añadido para oxigenar la gasolina estándar, reemplazando al éter metil tert-butílico (MTBE). Este último es responsable de una considerable contaminación del suelo y del agua subterránea. También puede utilizarse como combustible en las celdas de combustible.
La producción del alcohol etílico es realizada a través de procesos eficientes y automáticos. El proceso de manufactura no es muy complejo y es fácil de realizar. El control de la contaminación y el mantenimiento y reparación de las maquinarias y equipos también son fáciles. Aquellas naciones con climas tropicales y sub-tropicales, con abundante producción de azúcar y maíz, podrían invertir en el establecimiento de esta planta de producción que puede ser orientada tanto a la exportación como a la importación.
El mundo encara el agotamiento progresivo de sus recursos energéticos basados mayoritariamente en combustibles no renovables.
El biocombustible más importante es el alcohol carburante (etanol). Se entiende por biocombustible a aquellos combustibles que se obtienen de biomasa, es decir, de organismos recientemente vivos (como plantas) o sus desechos metabólicos (como estiércol).
Recientemente ha surgido un gran interés por los biocombustibles, principalmente debido a que gobiernos pretenden disminuir su dependencia de los combustibles fósiles y así lograr mayor seguridad energética. Además, se mencionan diversas ventajas de los biocombustibles con respecto a otras energías, como la menor contaminación ambiental, la sustentabilidad de los mismos y las oportunidades para sectores rurales.
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El sector de biocombustibles está creciendo aceleradamente. Por tratarse las cuestiones energéticas y alimentarias de suma importancia para la población mundial, es necesario prestar gran atención a la rápida expansión del sector de biocombustibles, teniendo en cuenta no solo los beneficios, sino también las posibles consecuencias negativas de la expansión del sector.
Los biocombustibles pueden reemplazar parcialmente a los combustibles fósiles. En comparación con otras energías alternativas, como la proporcionada por el hidrógeno, el reemplazo de los combustibles fósiles por biocombustibles en el sector de transporte carretero puede ser realizado con menores costos, debido a que no requieren grandes cambios en la tecnología actualmente utilizada, ni tampoco en el sistema de distribución. Utilizar otro tipo de energía, como la obtenida a través del hidrógeno, que se basa en una tecnología totalmente distinta, requeriría grandes cambios en el stock de capital. Esto no implica que se deban descartar nuevas fuentes de energía, sino que los biocombustibles serán los que tendrán más crecimiento en el corto plazo.
El petróleo es energía proveniente de fotosíntesis realizada hace millones de años concentrada. Al provenir de plantas de hace millones de años, su cantidad es limitada. En el caso de los biocombustibles, la sustancia a ser quemada proviene de fotosíntesis reciente, por eso se afirma que la utilización de biocombustibles no tiene impacto neto en la cantidad de dióxido de carbono que hay en la atmósfera. Algunos la consideran energía renovable en el sentido que el ciclo de plantación y cosecha se podría repetir indefinidamente, teniendo en cuenta que no se agoten los suelos ni se contaminen los campos de cultivo.
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2. OBJETIVOS
2.1. Objetivo General
Diversificar e incrementar las exportaciones en el sector hidrocarburífico y
agroindustrial aprovechando la expansión del mercado mundial, produciendo
600000 litros de alcohol-etanol diariamente.
2.2. Objetivo Específico
o Realizar un estudio de localización de planta, para la implementación de
una destilería de alcohol que logre satisfacer la demanda del mercado nacional e
internacional.
o Establecer la localización de tierras aptas para el cultivo de caña de
azúcar.
o Planificar, programar y controlar la producción de alcohol-etanol, materia
prima, insumos, recursos humanos, hectáreas, maquinarias y equipos de la
Destilería de alcohol-etanol “ ”
o Realizar la planificación del sistema de producción para que de esta
manera se pueda abastecer eficientemente el requerimiento de la demanda del
país y de los Estados Unidos.
o Concientizar a nuestro país para utilizar el alcohol etílico como carburante,
pues este resulta ser una alternativa para reducir la contaminación del medio
ambiente.
o Impulsar las exportaciones para permitir el ingreso de mayores divisas e
incrementar el ingreso Per-cápita en nuestro país, para que ayuden al desarrollo
de nuestra economía.
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3. DATOS GENERALES DE LA ORGANIZACIÓN
3.1. Razón Social
La razón social de nuestra empresa es ” S.A.”
3.2. Localización
La planta de alcohol etílico podría ser ubicada cerca de un suministro de caña de azúcar y del mercado de alcohol etílico con buenas facilidades de transportación.
3.3. Superficie de asentamiento
Superficie Cubierta
Nuestra Planta de alcohol etílico cuenta con una superficie de 1800 m2
Superficie Total
La superficie total de nuestra planta superficie total es 3000 m2
La planta cuenta con su propio suministro de materia prima
(caña de azúcar), el cual tiene una superficie de
4. ESTUDIO DE FACTIBILIDAD
4.1. Definición del problema
Con la finalidad de diversificar e incrementar las exportaciones en el sector
hidrocarburifico y agroindustrial aprovechando la expansión mundial del mercado
Norteamericano, se tiene como objetivo producir 600000 litros de alcohol-etanol
por día.
4.2. Análisis del Problema
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Si consideramos que un buen terreno rinde unas 90 Ton. de caña de azúcar por
hectárea. Se quiere determinar el lugar adecuado donde se debe instalado la
planta de alcohol etanol.
Deberá planificar, programar y controlar adecuadamente la producción diaria, los
requerimientos de insumos tanto como materia prima, equipo, materiales y
humanos.
4.3. Vías de transporte posibles
Transporte y Comunicaciones: Santa Cruz tiene un sistema vial que lo
conecta con los otros departamentos y con países vecinos a través de
carreteras, ferrocarriles, transporte aéreo y fluvial. (Ver anexos)
Por Carretera : se tienen acceso, por el oeste, a los puertos del Pacífico
(Arica, Iquique en Chile, Ilo, Matarani en Perú); pro el Sur, con la argentina
y el Paraguay; por el Sudeste, está la carretera a la frontera con el Brasil,
que se constituye en un proyecto prioritario a nivel nacional para ser
asfaltado puesto que conecta con los puertos del Atlántico del sur de
Brasil, del Uruguay y de la Argentina, estos últimos a través de la hidrovía
Paraguay-Paraná. (Ver anexos)
Por Ferrocarril: se tiene, por un lado el tramo Santa Cruz - Puerto Suárez
(Corumbá-MS (Brasil) -591 Km.) que se interconecta con la red brasileña,
y por otro, el tramo Santa Cruz - Yacuiba,(Pocitos (Argentina) - )
conectado con la red argentina. Por Argentina también se puede ingresar
a Antofagasta (Chile), que es otra alternativa de puerto sobre el Pacífico.
(Ver anexos)
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4. DESARROLLO DEL PROCEDIMIENTO
4.1. DEFINICIÓN DEL PROBLEMA
Descripción de la materia prima
La materia prima que se utiliza en la fabricación del alcohol orgánico es la miel de azúcar de tercera, más conocida como melaza orgánica, obtenida en el proceso de centrifugado continuo en la producción azucarera. Para poder producir alcohol con la denominación de orgánico es necesario prescindir de agregar sustancias químicas obtenidas por síntesis, tales como ácido sulfúrico, penicilina, urea, fosfato y antiespumante, en algunas etapas del proceso de producción del alcohol.
El alcohol es empacado en barriles plásticos de 200 litros de capacidad
origen Caña de azúcar
sabor típico
apariencia incoloroGrado alcohólico. 96º Acidez total, (el exp. En el alcohol de g/hl de ácido acético a 100% vol.)
Máx. 1.5
Ésteres, (el exp. En el alcohol de g/hl de ethylacetate a 100% vol)
Máx. 25.0
Aldehídos, (el exp. En el alcohol de g/hl de etanol a 100% vol)
Máx. 2.0
alcoholes superiores, (en alcohol g/hl a 100% vol) Máx. 9.0 Metanol (en alcohol g/hl a 100% vol.) rastro Residuo seco (en alcohol g/hl a 100% vol.) Máx. 6.0 Furfural ausencia El benceno ausencia prueba de Barbet, minutos 14:00
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5. Proceso de obtención de la caña de azúcar y la destilería de alcohol
FLOR
Zona superior ----------------- 15% Sac. Zona central ----------------- 60% Sac. Zona inferior ----------------- 25% Sac.
Rendimiento ----------------- 100% = Sacarosa en planta
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HOJASac. 15%
Sac. 60%
Canuto
Semilla
brote
Cicatriz
Zona cerosa
Zona de corte
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5.1. VARIEDADES DE CAÑA ACONSEJABLE EN NUESTRO MEDIO.-
En base de mucha experiencia y en búsquedas de nuevas mejoras variedades para Bolivia (Sta. Cruz) según experimentos en la granjas de Saavedra y Facultad de Tucumán bajo la dirección de técnicos ingenieros Agrónomos, aconsejan el cultivo especifico para cada tipo de suelo, recomienda el cultiva de las siguientes variedades como 1º punto tendríamos el campo Brasil (C.B.) conocidas vulgarmente otras veces de color blanco o verde amarillo ligero puede ser cultivado en suelos medianos o livianos medios suelo arenoso dando buenos resultados en escala comercial. Y es de maduración temprana o mediana es caña blanda por su bajo contenido de fibra y tiene un contenido exuberante hace que las plantas se tienden, y tienen buena longitud y grosor de tallo y es macollaje regular y tiene buena germinación.
COIMBATORE 421.-
La variedad de caña de (C.O. 421) tiene a un rendimiento aceptable que da en suelos donde mas condiciones tiene la humedad y teniendo buenas condiciones de fertilidad es una caña bastante dura en su elevado contenido de fibra (15%) y una de las más tolerantes a la sequía y florece profundamente es caña de maduración temprana.
COIMBATORE 527.-
La variedad de caña (C.O. 527) ocupa buenos puestos en relación de otras durante varios años en los ensayos regionales han demostrado tener buenas germinación, buen macollaje bastante jugo que mantiene unos tres meses ósea Junio, Julio y Agosto y vuelve a bajar el peso y contenido de sacarosa y bastante contenido de fibra estimación buen rendimiento fabril promedio 11% Rto. Fabril pureza jugo alta y de planta es delgada y mediana.
C.O. 617.-
La variedad (C.O. 617) también a ocupado buenos puestos en varios años de observación en relación a otras tiene germinación regular poca floración buen rendimiento fabril.Las demás variedades en Bolivia no dan resultados como ser la carta vio jara oro verde botella son de poca duración tanto en paso como en sacarosa pero se mantiene todo el año en cambio la canal Poen (C.P.) tiene muchas desventajas
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crece inelidado cae al suelo y se pierde tiempo en su cosecha en Rto. Sumamente buena pero no superior a la listada o cayana tampoco no se aconseja por razones de que su fibra es muy frágil y fácil de prenderse en los molinos ocasionando fracturas en los peines y cilindros últimamente se recomienda a los cañeros tomar nota sobre la caña quemado preocupa muchos en los ingenios y tiene mucho cuidado y rápidamente el proceso por el que el jugo es ormentocible en el calor ocasiona inversiones de drogas como ser fosfato trisódico para neutralizar la acidez ocasionada el calor contaminada. Luego en los tachos también se utiliza Pana id o blanquid objeto de evitar viscosidad y color rojo amarillo persistentes en el grano de azúcar y difícil la separación de las mieles del grano la tela viscosa impermeabilizada el lavado en la centrífugas.
5.2. Producción de alcohol
El proceso productivo se inicia en el área de Campo con la preparación de los terrenos, trazado y construcción de vías de riego, drenaje y elaboración de surcos, labores previas a la siembra de la caña. Una vez concluida esta etapa, continúa la selección de la semilla y se procede a la siembra y riego de germinación, actividades que se complementan con la aplicación de abonos, control de plagas y de malezas.
Una vez tiene lugar la maduración de la caña entre los 12 y 14 meses, se procede a su cosecha, involucrando la labor agrícola del corte manual de la caña. Se alza mecánicamente y se conduce a la fábrica por medio de modernos y eficientes equipos de transporte, para dar comienzo al proceso de elaboración de alcohol.
En la Fábrica, tiene lugar como fase inicial, el muestreo, pesaje y lavado de la caña. De ahí, el material pasa a las picadoras y los molinos. El bagazo resultante en la molienda se emplea en las calderas para la producción del vapor utilizado en el proceso y la generación eléctrica para atender las necesidades de la planta y generándose excedentes para su consumo en la región. Para el desarrollo de la ingeniería del proceso, la planta de producción de etanol anhidro se divide en cinco secciones:
1. Sección de molienda.2. Sección de clarificación y preparación del jugo.3. Sección de fermentación y desorción del CO2.4. Sección de destilación y deshidratación de alcohol.5. Sección de tratamiento de las vinazas.
Sección de molienda
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La caña preparada por las picadoras llega a los molinos y mediante presión se extrae el jugo que se recolecta en tanques. En el recorrido de la caña por el molino, se le agrega agua para insaturar los jugos y maximizar la extracción de la sacarosa que contiene el material fibroso que pasa a través de todas las unidades que componen dicho molino. El bagazo que sale de la última unidad de molienda se conduce a las calderas como combustible. El vapor de escape de las turbinas se emplea en las operaciones de preparación, fermentación y destilación de los jugos. El bagazo puede tener otros usos en fábricas de papel o producción de tableros aglomerados.
Sección de clarificación y preparación del jugo
En esta unidad se recibe y almacena el jugo de caña, que alimenta la planta. El jugo proveniente de la sección de almacenamiento, se precalienta para facilitar su paso por el regulador de densidad y evitar al mismo tiempo la formación de microorganismos, posteriormente se añade ayudante de floculación, con el fin de favorecer la formación de flóculos y así retirar por precipitación los sólidos suspendidos y algunas sustancias como sales de cal y material protéico, que son nocivos en la fermentación y aumentan los problemas de incrustaciones en la destilación.
El jugo pasa por un filtro para retener las partículas más gruesas antes mencionadas, antes de pasar al recipiente de acidificación donde se adiciona ácido sulfúrico para mantener el pH entre 4.0 a 5.0. Este jugo clarificado se esteriliza calentándolo a 110°C por un tiempo de 10 minutos; se enfría intercambiando calor en el proceso y luego enfriándolo con agua hasta 33°C que es la temperatura apropiada para pasar a la sección de fermentación.
Sección depuración de jugos.-
Para tener una buena calidad de producto depende el buen trabajo que se efectúe en la sección, como ser de importancia tanto de separar cuerpos extraños o impurezas o sales o orgánicas, bagacillos y eliminar la clorofila contenida en el jugo.
a. BALANZA DE JUGO.-
Cuando se reciben los jugos del primer molino y segundo que no precisa ninguna mezcla de agua se llama jugo mixto con este producto se debe tener mucho cuidado en tomar las muestras puras que esto
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influye en los análisis para determinar el contenido de sacarosa % y su pieza.
Se llama jugo mixto a la extracción del primer molino los demás molinos reciben aguas de inhibición o tras veces caliente con objeto de ayudar a extraer mayor porcentaje de sacarosa que ocasiona pérdidas en el bagazo que también se debe controlar en los laboratorios, es necesarios para los cálculos del mismo laboratorios.
b. SULFITACIÓN.-
Una vez pasado el jugo pasa a la sección sulfatación la cual consiste en poner en contacto el jugo con los gases de azufre quemado (SO2) lo que se consigue por medio de una columna elevada cae el jugo amortiguando en los platos que contiene las torres donde contamina el gas del jugo en el anhídrido sulfuroso (SO2)b es combustión de azufre quemado en un horno rotatorio que debe absorber a la inversa, o sea el jugo cae y el gas sube.
El SO2 tiene su formación ácido sulfuroso: (SO3H2) con el agua del
jugo proceda el descenso del PH. Además elimina los huevos de rana, precipitando otras impurezas y elimina la clorofila así queda el jugo más brilloso, este producto observamos en el jugo cloroficado.
c. ESCALACIÓN.-
Luego del jugo sulfatado se someta a la lechada de cal con una concentración de 5 grados BE, esta mezcla proporciona un tanque de 1000 litros y es agitado mecánicamente llamándose Encaladoras, tiene la propiedad de neutralizar la acidez natural del jugo incrementando de la sulfatación y de esta manera reaccionar el ácido sulfuroso para formar el precipitado de sulfato de calcio durante el recorrido la sedimenta y arrastra todas las impurezas en suspensión que contiene el jugo extraído por el trapiche.
Siguiendo el proceso el jugo pasa a unos calentadores como tercer
paso, el jugo ese calienta hasta 100ºC a través de unos tubos especiales, y tener cuidado de mantener sus límites de temperatura, la baja temperatura, perjudica la clasificación como cuarto punto tenemos la sección:
d. CLASIFICACIÓN.-
El jugo ya tratado, es depositado en dos tanques de capacidad 200000 litros cada uno de estos recipientes se llama clasificadora o
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decantadora o graberis que tiene por misión de separar todas las impurezas o cachazos. También tiene control estricto a través de unos tubos de ensayo, en este caso interviene el laboratorio sobre clasificación para determinar los coeficientes óptimos en su trabajo.
e. FILTRACIÓN.-
El quinto paso es el depurar el jugo para recuperar la sacarosa contenidas en las impurezas (cachaza) que son separadas en los clasificadores, o filtración y para evitar la perdida de sacarosas estas impurezas debe ser mezcladas con bagazo fino una cantidad adecuada hasta que forme un fluido que pueda pasar por los tambores rotativos y estos tambores cuentan con telas metálicas con perforaciones fina donde separa la torta de cachazo esta separación es por medio de un vacío (o succión) que interiormente tiene muchas cañerías.
El jugo seccionado se sobreentiende así quedando la torta con un espesor de un centímetro de espesor y es ayudada con unos pulverizadores de agua caliente así ayuda a rescatar lo máximo la perdida de sacarosa que contiene luego la torta lavada con poca cantidad es desecha da al campo. Este residuo rico al final tiene sustancias orgánicas con unos 80% de humedad y sirve como abono de primera calidad.
Sección de fermentación y desorción del CO2
En esta unidad se efectúa, por acción biológica de la levadura, la transformación de los azúcares fermentables contenidos en el jugo, en alcohol etílico y gas carbónico. Se ha seleccionado el proceso de fermentación continua con recirculación de la levadura, el cual presenta las siguientes ventajas:
Eliminación de la limpieza de cada fermentador a la finalización de cada ciclo, lo cual permite facilidad de operación, eliminación del desecho de agua de lavado, y por tanto un menor tamaño de la planta de tratamiento de efluentes.
Facilita el control del proceso, y en consecuencia, mejor calidad y características más uniformes del mosto fermentado.
Flexibilidad de operación en lo que concierne a cambios en concentración de levadura, grado alcohólico del vino, tiempo de fermentación, etc.
El vino es mezclado, en el paso hacia la fermentación, con la levadura proveniente del sistema de recuperación de levadura y luego se transfiere secuencialmente a través de fermentadores. El proceso fermentativo ocurre entre 12-16 horas, las condiciones de operación normal se fijan para producir
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alcohol de 8°GL. El calor de fermentación se elimina circulando el vino externamente a través de intercambiadores de placas.
Con este sistema se evita la sedimentación de la levadura, sobre todo en las últimas dos cavas, en donde por ser la conversión en alcohol muy reducida, casi no hay producción de gas carbónico. Las dos primeras cavas están equipadas con detectores de nivel de espuma, que automáticamente controlan la dosificación de antiespumante.
La centrífuga tiene como objetivo separar la levadura y enviarla al tanque de tratamiento ácido en donde el pH es ajustado entre 2.6-3.0, después del cual se recircula directamente a los fermentadores. El gas carbónico procedente de los fermentadores es enviado a una columna absorbedora equipada con platos perforados.
Por la cima de la columna se inyecta agua en una proporción de 1:1. El CO2, ya removido del arrastre de etanol, se ventea a la atmósfera. La masa fermentada sigue por gravedad desde las centrífugas hasta un tanque, desde donde se bombea a la destilería.
Sección de destilación y deshidratación de alcohol
El vino obtenido con 8% de etanol en peso es bombeado hacia las destiladoras a través de una serie de intercambiadores parara llevarla hasta 93°C. Esta mezcla entra a la sección de despojo de la columna de vino, la cual permite que el dióxido de carbono escape. En esta columna el etanol es removido de las sustancias que no fermentaron y del agua.
El etanol y vapor de agua dejan la parte superior de la columna con un 75% en peso y entran a la rectificadora. Los líquidos y sólidos residuales conocidos como vinaza, salen por el fondo de la columna y se bombean al sistema de tratamiento.
En la rectificadora el alcohol es llevado a su punto azeotrópico (96%v) y abandona la torre por la parte superior, como vapor saturado, para entrar a la sección de deshidratación. Desde la base de la columna rectificadora se extrae la vinaza restante, no recuperada en la columna anterior, y es enviada a la planta de tratamiento.
La deshidratación se realiza por un proceso de adsorción sobre un tamíz molecular. Los vapores de regeneración condensados son recalentados y retornados a la columna de rectificación. El efluente de los secadores se condensa y se enfría intercambiando calor con agua y acondiciona para el
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almacenamiento, luego de realizada la desnaturalización para cumplir con las disposiciones legales.
Una vez llegada la planta de la caña a los ingenios según las maquinarias son transportados a unas mesas alimentadoras que tienen una caída a unas transportadoras sin fin donde allí espera una cuchilla para desmenuzar, con el objeto de facilitar el buen trabajo de los molinos, una vez producido el caldo de caña primeramente conduce a unas balanzas automáticas, para facilitar la contable azucarera en los laboratorios y crear factores de extracción que es muy importante para el rendimiento fabril.
Teniendo en cuenta que la fábrica está conformada por las siguientes secciones: depuración de jugos, evaporación, cristalización, centrifugación, secado y envasado.
SECCIÓN EVAPORACIÓN.- El jugo clasificado contenido un 85% de agua y un 15% de sólidos disueltos entre los que se encuentra la sacarosa o azúcar. Es necesario eliminar una gran parte de esta agua. Que se encarga de la evaporización mediante vapor hasta el punto de ebullición con unos aparatos tubulares denominados evaporadores los cuales evaporan el exceso de agua que contiene el jugo permitiendo obtener un producto viscoso y denso de concentración adecuada, este producto se denomina con el nombre de MELADO que posteriormente será utilizado como producto virgen en la sección cristalización.
Los trabajos de evaporización trabajan según la capacidad de los ingenios puede ser 6 cuerpos 8 – 10 - todos trabajan en serie, primeramente le jugo entra en el 1er. Cuerpo suministrando vapor una vez hierva el jugo generando de esta forma un vapor vegetal. El jugo que sale del evaporador 1 parcialmente semiconcentrado para luego entrar en la caja Nº 2 en ella el jugo calentado llega a ebullición con vapor vegetal que se utilizara para calentar el evaporador Nº 3 así sucesivamente el jugo saldrá del ultimo cuerpo debidamente concentrado a 33º Bé Brix 19oo Pza. 85 que es el Melado listo para entrar en la etapa de cristalización la utilización del vapor producido por un evaporador para calentar los siguientes cuerpos es solo posible por un hecho importante de producir el vacío en los dos cuerpos últimos, este se transmite de forma decreciente hasta la última caja mientras en el 1 forma depresiones que hacen bajar la temperatura de ebullición del jugo que contiene evaporador Nº 2 es menor que del primero y la del3 es menor que la del 2, la del 4 es menor que la del 3 y así sucesivamente , el vapor generado de los dos últimos cuerpos es enviado a un condensador barométrico donde se concentra al mezclado con el agasafris.
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Los gases inconfesables o aire que contienen las cajas son extraídas por las bombas de vacío parte de los de los vapores producidos por las cajas 2 y 1 son utilizados para calentamiento de tachos de cocimiento A-C y varios.
Las aguas condensadas provenientes de los vapores de los calentamientos también se utiliza una parte, para alimentar las calderas que tienen por finalidad de producir vapor de alta precisión y temperatura o usos varios en fábrica como ser disoluciones de azúcar para jarabes, lavados de azúcar o limpiezas.
GENERACIÓN Y APROVECHAMIENTO DEL VAPOR.-
Las calderas generan vapor directo de alta precisión y temperatura utilizando las aguas condensadas por tenientes de los vapores de baja presión usados en los diversos sistemas de calentamiento de la fábrica y como combustible utiliza el bagazo de la caña.
Uso de los vapores. El vapor directo es de 25 kilos con de presión y temperatura de 325º C que se utiliza para accionar los turbogeneradores y a su vez transforman esta energía en corriente eléctrica la cual, se utiliza para la eliminación y fraccionamiento de motores y equipos de fábrica. Luego para accionamiento para máquinas alternativas que mueven conductores de caña y el trapiche. Los vapores usados en la A y B luego de ser utilizados, reciben el nombre de vapores de escape. Tiene una presión de 15 Kg. Ca2 y una temperatura de 150º a 160º estos vapores tienen todavía energía suficiente y se ocupan por calentamientos en calentadoras de jugo.
Evaporización y tachos de Refinería, Secadores y Centrífugas. Las aguas condensables resultantes de estos vapores se utiliza nuevamente para alimentación de calderas que cerrando el vuelve a transformarla en vapor directo.
SECCIÓN CRISTALIZACIÓN.-
Cuando se muele la caña en el trapiche lo que hacemos es solamente separar la materia sólida (fibra o bagazo) así perdiendo 5% a 10% de azúcar que contiene la caña esto es casi estable en todos los ingenios. Luego de la evaporación el jugo diluido se transforma en melado. El melado contiene:
52% sacarosa o azúcar. 35% agua. 10% compuesto químico o sea no azucares. 3 % azucares reductores.
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La forma de separar el azúcar o sacarosa de los demás compuestos químicos que la acompañan por medio de Cristalización. Para la cristalización se utiliza unos tachos de cocimiento al vacío con superficie de calefacción tubular en los cuales se hierve el melado para concentrarlo aún más llegado a cierto punto de concentración o sobresaturación se produce la cristalización espontánea de sacarosa separando de los otros compuestos químicos formando pequeños núcleos de cristales muy menudos esto se observa mediante una lupa o microscopio y así observando los gramos o cristales luego se alimenta más melado, para bajar la sobresaturación e impedir la formación de más granos o cristales.
De esta manera la sacarosa contenida en el melado alimentado se deposita sobre los núcleos formados. Esta alimentación se continua en forma racional y bajo riguroso control para evitar algunos trastornos o caramelizar el producto por descuido del operador. Es así que el cristal va desarrollando hasta alcanzar su máximo tamaño cuando el tacho ya se llena.
La mezcla de cristales de azúcar y melado parcialmente agotado contenida en el tacho se denomina masa A se descarga sobre un recipiente que se llama cristalizador accionando por paletas y carpetin de agua fría para ayudar a cristalizar o crecer el cristal. Posteriormente se separaron los cristales de azúcar mezclada con el melado que se llama mieles y estas mieles son separadas de los cristales por unos campos que se llaman centrífuga obteniendo así azúcar “A” y miel “A” . la miel “A” separada contiene todavía residuos de azúcar con ella se efectúa el segundo cocimiento y se produce la masa cocida B, que da origen al azúcar B y la miel B. Con esta miel se elabora la masa C que a su vez produce azúcar D y su miel C contenida en el azúcar pero su concentración es pequeña a realización con los demás compuestos Químicos que le acompañan.
Luego a la miel C se denomina con el nombre de melara que sale de fábrica todo agotado con pureza de 35 a 45 de pureza que este producto es enviado a Destililería para elaborar el alcohol. También el azúcar C vuelve como semilla C este producto sirve para facilitar el cocimiento más rápido. En cuanto a Cristalización los recipientes son de 250 litros de 500 litros y cada recipiente tiene tubos de contención.
SECCIÓN CENTRIFUGACIÓN.-
Centrífugas son equipos por un motor eléctrico un sistema de transmisión y un canasto metálico perforado recubierto interiormente por telas metálicas con perforaciones grandes y medianas y pequeñas esto tiene la finalidad separar los cristales mezcladas con miel contenidas en las masas cocidas.
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El motor pone en movimiento al canasto que normalmente alcanza sus velocidades de 1000 a 1500 revoluciones por minuto.Este movimiento rotativo es generalmente con fuerza centrifugada perpendicar a las paredes del canasto que permite la eliminación del canasto que permite la eliminación de las mieles a través de las perforaciones retienen los cristales en el interior del canasto. De esta manera la masa cocida queda separada el azúcar de la miel y para obtener blanca el azúcar las centrífugas vienen en el interior unas toberas que permiten lavar con agua unos 25 segundos y vapor unos 35 a 40 segundos para semisecar. Luego se descarga para ser transportadas a la sección secadores de azúcar tratándose de un azúcar refinado o de 1º clase.
También tenemos el azúcar de 2ª clase este sistema se utiliza parar su refundición para convertir en jarabe A.
El último proceso de secado y envasado: El azúcar comercial de 15 (refinada) son directamente conducidas a secadores que deben mantener la temperatura el 50 a 60 para solo semisecar y luego en la circulación contamina aire caliente que ayuda a enfriar y a secar la humedad restante en el azúcar. Una vez seco el producto es conducida por unas transportadoras mecánicas hasta las barandas que tiene el objeto de clasificar el grano de azúcar o sea pasa por dos telas P. Tela recibe carga y dando lugar de pasar el azúcar suelto comercial.
Y así quedando el rechazo o azúcar con clorneados y este rechazo se vuelve a fundir en agua caliente para rescatar en jarabe y retorna a cocimiento.En cambio el azúcar fina y seca es cocida a los silos o depósitos listo para el embolsado y costurado para enviar al comercio.
Desarrollo.
1-Fermentación alcohólica a partir de varios sustratos azucarados.
1.1- Generalidades de la fermentación alcohólica.
La fermentación es el proceso que produce bebidas alcohólicas o producto lácteos agrios. Para una célula, la fermentación es una manera de conseguir la energía sin usar oxígeno. En general, la fermentación es degradación de substancias orgánicas complejas en más simples. La célula microbiana o animal obtiene la energía a través de la glucólisis, mientras hendiéndose una molécula de azúcar y los electrones quitando de la molécula. Los electrones se pasan entonces a una molécula orgánica como el ácido del pirúvico. Esto produce la formación de un producto desechado que se excreta de la célula. Productos
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desechados formados de esta manera incluyen alcohol etílico, alcohol del butílico, ácido láctico, acetona, etc.
Las vías de producción de etanol han variado en diferentes épocas. Antes de la segunda guerra mundial se utilizaba la vía fermentativa, luego fue desplazada por vía petroquímica que consistía en la hidrogenación catalítica del etileno.
Catalizador
CH2 = CH2 + H2 CH3 -CH2 -OH
Después de la década de los años 70, la producción de alcohol adquiere un nuevo giro debido al aumento de la demanda del etanol y el encarecimiento de los hidrocarburos y la vía fermentativa vuelve a competir nuevamente.
Como consecuencia de la crisis internacional del petróleo, el etanol pasó a ser visto como un producto de mezcla, o aún como reemplazantes de gasolinas, esto determinó el establecimiento de numerosas plantas de producción de etanol por fermentación microbiológica (Olguín E .J.; Téllez P, otros, 1988).
C6H12O6 2C2H5OH + 2CO2 + CALOR G =234.5Kj
A partir de entonces se inicia la investigación de nuevas fuentes de materias primas, así como la búsqueda de mejoras tecnológicas.
En los países productores de azúcar, resultaron ser las fuentes más prometedoras de carbono para la obtención de etanol, los productos intermedios y subproductos del proceso de producción de azúcar.
Los países no productores de esta, comenzaron a usar cereales como fuente de carbono, analizando conjuntamente varias alternativas, tales como la utilización de los residuos comunales de papel y cartón, previa separación mecánica del resto de los desechos para su hidrólisis enzimática y su posterior conversión a etanol (Blanco C. G, 1982).
Según Quintero (Quintero, R, 1981), de manera esquemática se puede representar la fermentación de la siguiente forma:
Microorganismos + Nutrientes + Cond. Ambientales Fermentación
Productos intracelulares: Proteínas, endotóxinas, etc.
Productos extracelulares: Antibióticos, alcohol, etc.
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Es el proceso mediante el cual muchos organismos extraen energía química de las moléculas de glucosa y de otros combustibles en ausencia de oxigeno molecular. La fermentación anaeróbica constituye el tipo más sencillo y primitivo de mecanismo biológico que permite la obtención de energía de las moléculas nutritivas. Las ecuaciones de la fermentación alcohólica no implica el oxigeno molecular, a pesar de lo cual tiene lugar reacciones de oxidación – reducción. Este aspecto se pone de manifiesto en que el etanol es una molécula relativamente reducida es decir, rica en hidrogeno y el CO 2 es una molécula relativamente oxidada, es esto, pobre en hidrógeno.
La fermentación alcohólica transcurre por la misma ruta enzimática de la glucólisis, pero necesita dos etapas adicionales.
En la primera parte, el átomo de carbono α del piruvato es atacado por el pirofosfato de tiamina y experimenta una descarboxilación o sea, perdida de CO2; el coenzima queda en la forma de 2-hidroxietil – derivado que puede considerarse una forma del acetaldehído activado o ligado al coenzima.
Piruvato acetaldehído + CO 2
En la etapa final al acetaldehído se reduce a etanol y el potencial de reducción es proporcionado por el NADH + H+, en una reacción catalizada por la alcohol – deshidrogenada.
Acetaldehído + NADH + H+ etanol + NAD+
Las reacciones de la fermentación alcohólica resultan completas en su visión del fenómeno cuando en las mismas se tiene en cuenta la formación de ATP a partir de fosfatos. En realidad, este proceso no puede ocurrir sin la simultánea fosforilación oxidativa del ADP.
C6H12O6 + 2Pi + 2ADP 2CH3 -CH2 -OH + 2CO2 + 2ATP + 2H2O
Durante la etapa de crecimiento de los cultivos, los mismos son sometidos a una oxigenación fuerte, mediante la aireación del medio, lo que permite la utilización de la glucosa por oxidación completa. Este proceso rinde una gran cantidad de energía que en parte es fijada mediante el sistema ADP - ATP y posibilita el desarrollo de reacciones de síntesis celular, que consumen gran cantidad de energía. Una vez que el cultivo en el fermentador ha alcanzado el número de células necesario para la degradación óptima de la materia prima se elimina la aireación y las condiciones anaeróbicas se establecen en el medio por el consumo de oxígeno remanente y el desprendimiento de CO2.
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En las condiciones anaerobias, el aporte de energía a las células es muy pequeño comparado con el de la respiración y con las necesidades energéticas de la síntesis lo que implica que en estas condiciones no se produzca el crecimiento celular. La experiencia indica, no obstante, que aún en condiciones anaerobias existe una mínima reproducción celular a expensas y acorde con el pequeño aporte energético recibido por la célula. Este fenómeno es conocido como "Efecto Pasteur" (Quintero,R.R, 1981).
1.2- Sustratos utilizados en los procesos fermentativos.
Los sustratos son componentes del medio capaz de sustentar el crecimiento de microorganismos o la producción de metabolitos secundarios. La función del medio nutriente es idéntica a la de los medios de reacción química, es decir, proporcionar los componentes químicos necesarios y en las proporciones adecuadas para que la reacción ocurra. En adición, debe asegurar los componentes que garanticen el crecimiento de los microorganismos en todas sus facetas, en la forma más accesible, o sea, en medio líquido. Solo en casos especiales se usan medios con nutrientes sólidos o gaseosos. Además de los componentes esenciales, como fuente de carbono y de energía y nitrógeno, el medio debe contener otros muchos nutrientes que se requieren para la propagación de las células microbianas. El ajuste de la composición del medio y las propiedades físico-químicas ayuda en el mantenimiento de las tasas máximas de producción y la dirección adecuada de un cierto proceso.
Para la producción de alcohol han sido utilizadas diferentes fuentes de carbono como materia prima (materiales biológicos), las cuales deben poder ser transformadas con facilidad en azúcar fermentable, almidón o celulosa. Su uso práctico estará determinado por el rendimiento en alcohol, por su costo y el tipo de microorganismo que se utilice.
Se incluye un cuarto grupo de materia prima, (Blanco C.G, 1978).
d)- Hidrocarburos gaseosos.
En las tres primeras, el alcohol se produce por fermentación de azúcares con levaduras. La materia prima de la primera clase fermenta directamente. La segunda consta de hidratos de carbono complejos, como el almidón, que primero se deben convertir en azúcares fermentables mediante la acción de enzimas.
1. Las sustancias celulósicas de la tercera clase se convierten en azúcares fermentables por hidrólisis con ácidos inorgánicos. La alternativa de emplear residuos lignocelulósicos en la producción de etanol, constituye hoy día una posibilidad altamente prometedora por su amplia disponibilidad en el mundo. La existencia en los diversos países iberoamericanos, de abundantes recursos
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lignocelulósicos, justifica la dedicación por parte de estas naciones, de un esfuerzo importante al desarrollo y adaptación de tecnologías tendientes a la utilización integral y racional de los mismos. Como materia prima, se emplean primordialmente el eucaliptos como ejemplo de madera dura, el pino como representativo de madera blanda, el bagazo como residuo agroindustrial y el cardo como ejemplo de cultivo agroenergético, (Brasil Acucareiro. Vol. 99.Ano 82 No 5). La idea de producir etanol a partir de esta vía data de las décadas de 1940 y 1950, y su producción se ha llevado a escala comercial en algunos países, principalmente del mundo desarrollado.
Existen reportes de sistemas semicontinuos en dos etapas: hidrólisis - fermentación para la producción de etanol a partir de almidón de papa usando simultáneamente Aspergillus niger y Saccharomyces cerevisiae, con resultados comparables a los del método clásico de monocultivo pero con tiempos de bioproducción inferiores. La hidrólisis del almidón y posterior fermentación produjo cantidades significativas de biomasa, azúcares simples, y enzimas como productos colaterales al etanol, (Callender,I.J;Barford,J.P, 1983).
2. Otra alternativa para la fermentación alcohólica es el suero de leche. Este tiene diferentes efectos sobre el proceso, dado por el incremento de la producción de levadura aproximadamente 0.5 toneladas por día de producción aumentando un 0.29 % del porciento alcohólico de la batición y reduciendo el ciclo fermentativo en una o dos horas, Chibata,I.Am. 106,186.1979), (Dahiya D.S;Koshy M.Dhamijass;otros, 1982).
La cuarta clase de materias primas se obtiene por hidratación del etileno o por hidrogenación del monóxido de carbono (CO). Es evidente que este grupo no es objeto de análisis del presente trabajo pues se obtienen alcoholes por vía sintética y no fermentativa.
En particular son de interés las materias primas del primer grupo, o sea, las materias azucaradas (sustancias sacarinas) dentro de las cuales están: azúcar de caña o remolacha, melazas, jugos de frutas y suero de leche, los cuales son los más fácilmente fermentables y en general basta la acción enzimática asociada al microorganismo para metabolizar el sustrato sin necesidad de tratamientos previos para la degradación de carbohidratos.
La producción de etanol a partir de estos materiales generalmente incluyen tres etapas fundamentales, Primero la conversión de carbohidratos en azúcares simples o asimilables por los microorganismos productores de alcohol, después la fermentación de estos azucares a etanol y finalmente la separación del etanol y otros productos por destilación,( Daugulis,A.J;Bbrown,N.N.;Cluctt,W.L.and Dulop,D.B, 1981).
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En Cuba siempre se ha empleado la miel final de caña (miel C) como materia prima fundamental para la producción de alcohol etílico , aunque se han realizado varios estudios donde se utilizan las mieles de blanco directo, miel B, etc, por ejemplo, Martínez y Villa, (G.P.Marcos, 1986) realizaron análisis de las mieles de blanco directo y la mezcla de las mismas con mieles finales, recomendando las mejores condiciones operacionales para aumentar la eficiencia en la fermentación alcohólica.
Se da cuenta, sobre todo en otros países, de la utilización de jugo de caña concentrado a 60 oBrix , aunque el almacenamiento de éste por largo tiempo es restringido, (Galbe,M;Zacchi,G,1994).
Se han llevado a cabo trabajos con la utilización de la harina de maíz y el salvado de arroz como suplemento nutritivo del medio fermentativo, que han mostrado que la incorporación de éste último,a escala de laboratorio ,permiten un rendimiento de alcohol más elevado,( García, R; Valdés I, 1997).
1.2.1- Miel final.
Es uno de los substratos más utilizados en los bio-procesos y uno de los más estudiados. En los últimos años la demanda excede la producción, por lo que ha sido sustituida parcialmente por otras fuentes de carbono, (González Ma D; Vázquez M; otros, 1989), (Hernández M.L,1993), (www.sicoar.com.uy/claes "Informe de la FAO, 2001"), (J. Rosevear,A, 1984), (Karsch,T;Ethal,V.and Esser K.J, 1983). Las mieles son siropes viscosos, oscuros que se obtienen como residuo final de la producción de azúcar. Los componentes principales de la miel lo constituye el agua, que se encuentra en su mayor parte como agua libre y otra parte retenida como agua de hidratación, y los hidratos de carbono. El azúcar presente en la miel se encuentra fundamentalmente como sacarosa, glucosa, fructuosa y pequeñas cantidades de manosa en mieles almacenadas. En su composición están presentes los no azucares orgánicos e inorgánicos, entre los que se pueden citar los compuestos nitrogenados, ácidos, aminoácidos, albúminas, vitaminas, ceras, esteroles, lípidos, sales minerales o cenizas etc.
La miel está constituida también por una fracción de origen mineral de gran importancia en la que se encuentran más de 20 metales y no metales en distintas proporciones. Se reportan varios trabajos sobre el estudio de la caracterización de las mieles de varias destilerías del país entre ellos el de Jover, J. y colaboradores, (Kennedy,J.F, 1979), (Klibansky M, 1985)
Las propiedades de las mieles fluctúan de acuerdo con la variedad de planta, la que a su vez cambia en función de la zona, época del año y de las condiciones climáticas. Otros factores que afectan la composición de las mieles están relacionados con el proceso fabril que es el único que puede ser modificado.
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La Tabla I muestra la composición media de las mieles de caña y de remolacha, las que no pueden considerarse de forma absoluta, ya que, son magnitudes muy variables.
Tabla I: Composición promedio de la miel final de caña y de remolacha
Componente Miel de caña Miel de remolacha
Agua (%) 15-20 16-20
Materia orgánica (%) 74 72
Sacarosa (%) 32 50
Glucosa (%) 14 1
Fructosa (%) 16 1
Azúcares totales (%) 62 52
Nitrógeno total (%) 0.51 1.7
Proteína Kjeldahl (%) 3.2 10.6
Ceniza (%) 12.4 7.4
1.2.2- Jugo de los filtros:
Además de los sustratos antes mencionados existen otros que pueden ser utilizados como por ejemplo algunas corrientes del proceso azucarero, y entre ellas del jugo de los filtros de cachaza clarificado,(Kujol P, 1979), (L Strayer,1972), (La industria de los derivados de la caña de azúcar."ICIDCA. Ed. Científico-Técnica.), el cual se puede definir como la corriente intermedia que se obtiene en las operaciones de separación de la torta de cachaza extraída del jugo clarificado en el proceso de fabricación del azúcar crudo. El jugo de los filtros (J.F.) debido a su baja retención tiene aproximadamente un 5% de sólidos insolubles, lo que obliga a recircularlos en cantidades de 10 a 20% con el jugo mezclado en el proceso de fabricación del azúcar, variando esta recirculación de acuerdo a la cantidad de materia extrañas que contenga la caña.
Este se considera conflictivo en el proceso de fabricación de azúcar crudo ya que contiene polisacáridos como el almidón y la dextrana que afectan el propio
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proceso de clarificación y operaciones posteriores a causa del aumento de viscosidad del jugo clarificado, meladura, masa cocida,etc, que afecta inclusive la calidad del azúcar crudo.
Este jugo debe ser decantado para su uso posterior como sustrato en la fermentación alcohólica. Así, en algunos trabajos realizados, (L Strayer, 1982) donde se verifican los parámetros propuestos por el MINAZ para la fermentación alcohólica de mezclas de miel final con jugo de los filtros con vista a futuras pruebas industriales, se concluye que es necesario clarificar previamente los jugos recomendando el empleo de la poliacrilamida como floculante.
En trabajos realizados posteriormente, (La industria de los derivados de la caña de azúcar. " ICIDCA. Ed. Científico-Técnica.), se reporta el empleo del jugo de los filtros clarificados en la fermentación alcohólica con similares resultados.
Se evaluó el jugo de los filtros en la obtención de etanol, llegando a la conclusión que aunque el consumo de jugo por hectolitro de alcohol referido a las mieles se incrementa debido a la disminución de azúcar presente en el mismo, su utilización reporta grandes ventajas desde el punto de vista tecnológico al proceso y como sustituto de una parte de la miel final que pudiera destinarse a otros usos.
1.2.3-Vinazas de destilería.
Las vinazas se obtienen como residuo de la destilación de la batición fermentada.
Existen diferencias significativas entre las vinazas provenientes de miel final de caña y los de remolacha. Casi siempre, los mostos de mieles finales de caña presentan un menor contenido de nitrógeno y un mayor contenido de minerales, que los de cereales o remolacha, por lo cual su utilización en la alimentación animal es más limitada a escala mundial. En la Tabla II se ilustra la composición promedio de la vinaza de destilería de miel final de caña y de remolacha. Hay diferencias que se deben a la composición de la miel final utilizada y la tecnología empleada en la destilería.
Tabla II: Composición promedio de las vinazas de destilería.
Parámetros Miel de caña Miel de remolacha
Materia seca (%)
60-65 65-70
Cenizas (%) 16-20 20-25
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Proteína bruta (%)
4-8 15-25
Carbohidratos (%)
35-42 10-15
Azúcares (%) 5 2
Potasio (%) 4-5 8
Las vinazas de destilería pueden ser utilizadas como una de las alternativas para las mezclas de sustratos en la fermentación alcohólica y es desechado de las destilerías, ( Laval CIA,1982), (Otero , MA. y otros,1990). La recirculación de la vinaza provoca una serie de beneficios al proceso de fermentación, entre los cuales se puede citar:
Fermentaciones más rápidas debido al retorno de los nutrientes, principalmente compuestos nitrogenados y sales minerales.
Mayor acidez en los fermentadores, por tanto, fermentación más sana. Recirculación de azúcares eventualmente no fermentables y de levaduras
muertas que van a servir como nutrientes, pues por el calentamiento de la columna son de fácil asimilación por otra célula (termólisis).
Tabla #1. Comparación del rendimiento alcohólico en diversos cultivos.
CULTIVO RDTO DEL ALC
(l/ton)
RDTO DEL CUL (ton/ha)
PRODUCTIVIDAD DE ALCOHOL
(l/ha)
Caña 70 70 4900
Yuca 180 20 3600
Sorgo azucarado
86 35 3010
Trigo 340 1.5 510
Trigo (alto rdto)
350 3.0 1050
Maíz 370 6.0 2220
Cebada 250 2.5 625
Papas 11 25 2750
Arroz 430 2.5 1075
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Uvas 130 25 3250
Boniatos 125 15 1875
1.3- Microorganismos utilizados en la fermentación alcohólica.
Las levaduras al igual que una larga serie de otros microorganismos viven libres e independientes en la naturaleza, se encuentran en las frutas, los granos y otras materias nutritivas que contienen azúcares, en el suelo (especialmente en los viñedos y en los huertos, en el aire, en la piel y en el intestino de los animales).
Se diseminan por intermedio de portadores y por el viento, por lo general son organismos monocelulares y se presentan en formas muy variadas desde los esféricos, ovoides y elipsoidales.
Las levaduras son los microorganismos de mas vasto y antiguo empleo por el hombre con fines utilitarios, se usan en la industria de alcohol, vino, cerveza, en todo tipo de licores y en múltiples procesos que exigen fermentación o inversión de azucares.
Las levaduras son los microorganismos más utilizados en la producción de etanol por la vía fermentativa, debido a que producen un mejor proceso de separación después de la fermentación, además producen un contenido de toxinas muy inferior a otros microorganismos, (Palacios,1956), (Pelayo O.C,1990).
Ahora bien, el tipo de levadura a utilizar industrialmente debe reunir las siguientes condiciones:
Ser capaz de fermentar el mosto eficientemente, ya que los monosacáridos no son todos igualmente fermentables y, por ejemplo, las hexosas; glucosa, fructosa y manosa, son fácilmente fermentables por numerosas levaduras, mientras que la galactosa solo lo hacen algunas especies.
Producir altas concentraciones de alcohol. Es importante desde el punto de vista económico pues es significativo la incidencia del contenido alcohólico que se obtenga en los medios con los costos de recuperación de éste por destilación.
Tolerar altas concentraciones de alcohol. Poseer características estables y uniformes, pues si varían las mismas durante el
proceso industrial (por cambios, variaciones o mutaciones), no se garantiza un eficiente proceso.
Mantener su eficiencia a valores de pH alrededor de 4, ya que, en estas condiciones elimina la posibilidad de una contaminación bacteriana.
Mantener su eficiencia a valores de temperatura alrededor de 35 oC, ya que en el proceso fermentativo se genera calor, que eleva la temperatura a valores que pueden pasar de 40 oC. Las temperaturas óptimas de producción de alcohol para
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la mayoría de las levaduras está alrededor de 30 oC. Contar con cepas que puedan ser eficientes a 35 oC es muy conveniente.
1.4 - Producción ecológica, nueva variedad con futuro.
Según un reporte de Posted, (Posted, O Jueves, 2001), en Cuba no solo se pretende producir azúcar orgánica, en varios centros del país se realizan estudios sobre la producción de derivados, entre estos se incluye la producción de pulpa para la industria de papel, filtra para la industria de cerveza, alimentación animal, medicinas veterinarias, y producción de alcohol orgánico entre otros. Cuba es uno de los pocos países que investigan sobre esta línea y ya existen resultados que pronto se pondrán a prueba al nivel de escala que abarque producciones mayores que a escala de laboratorio.
1.4.1- Sobre las producciones ecológicas.
Para nadie es un secreto los avances que existen en el mundo respecto al proceso de fermentación alcohólica y a la obtención de etanol en general, se han realizado miles de estudios y cada uno de ellos trae consigo avances y estadísticas verdaderamente impresionantes desde el punto de vista económico y técnico. Cada día se da un paso adelante en búsqueda del mejoramiento en la calidad y en la eficiencia en este proceso.
Los estudios más recientes se inclinan hacia la obtención de un producto cada vez mas sano para la salud del hombre y que coopere con el saneamiento del medio donde se promuevan estas producciones. Ya en varios países del mundo existen producciones de carácter orgánico y se han realizado varios estudios sobre la producción de azúcar orgánica y sus derivados.
Un informe de la Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación (Internet: www.sicoar.com.uy/claes,2000), indica que el consumo de alimentos producidos de manera orgánica esta creciendo cada vez más y brinda nuevas oportunidades de mercado tanto para los agricultores como para las empresas. "A pesar de que solo un pequeño porcentaje de agricultores se convierte en productores orgánicos, en algunos países desarrollados este tipo de agricultura representa una franja significativa del sistema alimentario, como 10 por ciento en Austria y 7,8 por ciento en Suecia", preciso un documento difundido por la FAO. "En otros países, como Estados Unidos, Francia, Japón y Singapur, el porcentaje de crecimiento anual es superior a 20 por ciento», añadió el informe, tras aclarar que «para los países en desarrollo no es fácil introducirse en los mercados de agricultura orgánica de las naciones industrializadas". "A los agricultores se les niega el acceso a estos mercados hasta pasados dos o tres años del comienzo de la gestión orgánica de los cultivos, ya que los países desarrollados no certifican hasta pasado ese tiempo que las tierras y el ganado
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puedan clasificarse como orgánicos, aduciendo que es necesario para la depuración de los residuos químicos". El documento también precisó que "en la mayor parte de los casos, para vender sus productos en los países desarrollados los agricultores tienen que contratar a una empresa de certificación que inspeccione y confirme anualmente que los cultivos responden a criterios de gestión orgánica". "A veces este servicio puede resultar muy caro", destacó la FAO, tras recordar que solo "pocos países en desarrollo cuentan con organizaciones propias para la certificación orgánica". Durante su reunión anual del pasado Enero, los delegados gubernamentales estudiaron las formas de incentivar la agricultura orgánica. Las dos características fundamentales de esta son obligar a la rotación de cultivos para fortalecer los suelos, y prohibir el uso de casi todos los elementos sintéticos disponibles. La reducción del uso de plaguicidas sintéticos tóxicos, que según datos de la Organización Mundial de la Salud (OMS) provocan cada año el envenenamiento de tres millones de personas, mejoraría también las condiciones de salud de las familias que viven de la agricultura. El informe concluye que "para mantener la confianza de los consumidores en la integridad de los productos orgánicos, las naciones tendrían que fomentar las empresas de certificación orgánica propias, y reforzar las reglas en materia, castigando a quienes tomen parte en actividades fraudulentas y persiguiendo y evaluando sistemáticamente el fraude y sus efectos sobre el mercado".
1.5.2- Aplicación de lacto bacterias en alcoholeras.
En la fabricación de alcohol se acidifica una pequeña cantidad de macerado a 50° C hasta un 1% de acido láctico, aproximadamente; entonces se esteriliza a 70° C, se refrigera y se mezcla con levadura a 18° C. Cuando fermente este premacerado, se añade al macerado principal, que con ello se acidifica. En ocasiones se prescinde de la esterilización a 70° C, con lo cual las bacterias vivas pasan al macerado principal.
La lacto bacterias transforma una parte de las proteínas en combinaciones nitrogenadas solubles, que la levadura puede asimilar con facilidad. Es natural que también aquí juegue un papel de desdoblamiento de la fitina. Esta función es tan valiosa que no se llega a tener en cuenta la esterilización del macerado arriba mencionada destruye la diastasa, que si no podría haber transformado algunas dextrina no fermentables en sustancias fermentecibles (Hanse – Jorgensen, 1963)
Figura No 1
ZONAS DE PRODUCCION DE LA CAÑA EN SANTA CRUZ DE LA SIERRA
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3.1 CAPACIDAD DE PRODUCCIÓN.
La planta equipada con la maquinaria y equipo descrita en la sección 3.4 de este estudio, operando tres turnos de ocho horas diarias, 200 días al año, podría ser capaz de producir 600000 del 99% (del volumen de cañas de azúcar) de alcohol etílico por año. Algunas de las informaciones del alcohol de caña es el siguiente:
Concentración: más del 98% (por volumen)
Peso específico: menos de 0.8125 (15°C)
Color: agua blanca.
Ácido (menos ácido acético): menos de 0.0015gr/ 100ml.
Aldehído (como acetaldehído): menos de 0.0015gr/ 100ml.
Aceite combustible: menos de 0.040gr/ 100ml.
Residuos no volátiles: menos de 0.0080gr/ 100ml.
Cloruro: menos de 0.0040gr/ 100ml.
Furfural: nada.
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Cobre: rastros.
Metal pesado: nada.
Tiempo de prueba del permanganato: 10-20 minutos.
3.2 MATERIAS PRIMAS.
Caña de azúcar con un contenido total de azúcar de más del 50%, con más de 84° Brix a 20 °C (usado en el proceso de este estudio) El alcohol etílico también puede ser producido por fermentación de almidón, suero y licor de desechos de sulfito.
3.3 MANO DE OBRA REQUERIDA.
CLASIFICACIÓN DEL TRABAJO PERSONAS/TURNO.
Bioquímico 1Electricista. 1Mecánico. 1Fermentación. 2Destilación 3Servicios. 2Laboratorio o control de calidad. 2Calderas y aguas blandas. 2
TOTAL 14
3.4 MAQUINARIA Y EQUIPO.
A. Equipo de fermentación:
ITEMS. Nº DE MÁQUINASFermentadores continuos 8Equipo de disolución de la melaza 1Tanque de almacenamiento del caldo 1Tanque medidor del caldo 1
B. Equipo de destilación:
ITEMS. Nº DE MÁQUINASColumna de la masa 1Columna del aldehído 1Refrigerador del producto 1
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Tanque de almacenamiento de polvo 1Refrigerador 1Máquina de entrega de residuos 1Tanque medidor de alcohol 1Columna del producto 1Columna de tratamiento 1Examinador de residuos 1Columna de aceite combustible 1Separador 1Columna A para el refrigerado 2
Precalentador de la masa 1Columna-Pu para el refrigerado 3Columna A para el refrigerador de la base
1
Columna M para el refrigerador 2Columna T para el refrigerador 2Sistema de entrega de los desechos de gas
1
Columna-Pr para el refrigerador 1
C. Equipos de servicio:
ITEMS. Nº DE MÁQUINASCaldera de vapor 1Bombas de alcohol 2Tanque de la masa 1Bomba de agua 2Panel eléctrico 1Filtros de alcohol 1
D. Equipo automático:
ITEMS. Nº DE MÁQUINASSistema de entrega automática 1Control automático de vapor 1Registrador de temperatura 1Controlador de flujo 1Regulador automático de la masa o mezcla
1
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E. Equipo de laboratorio:
Medidor de pH 1Microscopio 1Medidor de viscosidad 1Medidor de sacarina 1Fotómetro eléctrico 1Medidor de atincado 1Refractómetro 1
3.5 GASTOS GENERALES DE LA PLANTA.
Caña de azúcar: 3.65 TM.
Combustible (aceite pesado): 0.32 TM.
Potencia eléctrica: 45,000 Kwa.
Consumo de agua: 100 TM.
3.6 ÁREA DEL TERRENO Y EDIFICIO.
Área de fermentación: 528 m2.
Área de levadura pura: 144 m2.
Área de destilación: 84 m2.
Área de suministro de aire: 36 m2.
Área total de la planta: 1,200 m2.
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3.8 DISTRIBUCIÓN DE PLANTA.
Protección Ambiental.
Debe aplicarse el Reglamento de Prevención y Control Ambiental de la Ley del Medio
Ambiente (No. 1333) que busca identificar y predecir los impactos que un proyecto,
obra o actividad puede ocasionar sobre el medio ambiente, con el fin de establecer las
medidas necesarias para evitar o mitigar las medidas negativas en el proceso
ambiental.
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Es necesario, debido a la contaminación que la industria genera y que actualmente
desecha en los ríos circundantes, encarar medidas efectivas de sostenibilidad
ambiental.
CONCLUSION
El programa nacional de Alcohol es sin duda el proyecto que más contribuiría al desarrollo del país debido, entre otras cosas, a la ampliación y optimización de la frontera agrícola, llevándola incluso a las zonas de cultivos ilícitos desarrollando las obras de infraestructura necesarias, lo cual tiene un efecto positivo y sinergistico en el desarrollo de las regiones.
El alcohol y sus derivados serían muy importantes, no solamente para sustituir importaciones, sino también porque crearían nuevas exportaciones con un mayor valor agregado. Este aspecto podría ser un atractivo para la inversión extranjera y para proyectos de industrialización en el país.
Luego de realizar y analizar un estudio minucioso para la instalación de la fábrica
se llegó a la conclusión de que la implementación de una planta de producción
de alcohol etanol como carburante a partir de la caña de azúcar es factible, ya
que el consumo ha aumentado en el mundo, especialmente en estados unidos,
este último será nuestro mercado externo.
ANEXOS
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