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PRODUCCION DE ALCOHOL ETILICO

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INTEGRANTES:

MARICELY ARTEAGA SALAZAR

DIANNE MONTTH PADILLA

DIANA BRIGITTYE HURTADO OSINAGA

2.INTRODUCCIONAntecedentes.-Alcohol es un vocablo de origen rabe. Al significa el y kohol sutil, entendiendo como sutil algo delgado, delicado, tenue; y eso era el al-kohol para los rabes, un polvo negro, muy fino y delicado, que utilizaban para delinearse los ojos.

En 1526 el qumico y mdico suizo, Paracelso, se refiri como alcohol del vino a lo que en aquella poca se conoca como espritu del vino,

Conceptos Generales.-El Alcohol Etlico: Compuesto qumico etanol, conocido comnmente como alcohol etlico. Es un alcohol que se presenta en condiciones normales de presin y temperatura como un lquido incoloro e inflamable con un punto de ebullicin de 78.4 C. El Alcohol Etlico posee la formula C2H5OH y se conoce como etanol.

El etanol es un lquido incoloro, de olor agradable, soluble de agua en todas proporciones. Este alcohol no puede concentrarse ms del 96% envolumen por simpledestilacin fraccionada, ya que forma conel agua una mezcla de punto de ebullicin constante.

Microorganismos en el proceso de produccin de alcohol etlico:Saccharomyces cerevisiae: Es la especie de levaduras utilizada por excelencia para la obtencin de etanol a nivel industrial puesto que:- Es un microorganismo de fcil manipulacin y recuperacin- No es exigente en cuanto a su cultivo- No presenta alto costo- Tolera altas concentraciones de etanol - En la fermentacin produce bajos niveles de subproductos- Es osmotolerante- Capaz de utilizar altas concentraciones de azcares- Presenta alta viabilidad celular para el reciclado y caractersticas de floculacin y sedimentacin para el procesamiento posterior

Caractersticas Principales: Las clulas son esferoidales, elipsoidales o cilndricas; Es una levadura cuya colonia es color crema o blanco, apariencia hmeda y brillante de bordes irregulares. La temperatura ptima de crecimiento es de 25 a 30 C. Puede producir ascosporas cuando hay requerimientos nutricionales adecuados. El nombre de Saccharomyces cerevisiae significa azcar de hongos. Pertenece al gnero de las levaduras de la familia Sacchaomycetaceae.

Saccharomyces cerevisiae

3. TIPOS DE MATERIAS PRIMAS3.1. Materias primas sacarosasLa melaza. - Contiene un 50-55% de material fermentable. Una tonelada podraproporcionar entre setenta y ochenta galones de alcohol.

La remolacha azucarera.- Contiene 15% de azcar, 82% de agua, y slidos.

Una tonelada de remolachas puede proporcionar 20-25 galones o ms de etanol.

Frutas con su contenido de azcar.- uva, 15%; banana, 13,8%; manzana, 12,2%; pia, 11,7%; pera, 10,0%; melocotn, 7,6%; naranja, 5,4%; higo chumbo, 4,2%; sanda, 2,5%; tomate, 2%.Con una extraccin del 75% . Una tonelada de manzanas proporcionara trece galones de etanol. Con un 80% de extraccin, una tonelada de uvas proporcionara diecisiete galones de etanol. Con un 90% de extraccin, una tonelada de sandia proporcionara entre 3 y 3,5 galones

El sorgo.- Contiene un 14% de material fermentable. Una extraccin de 65% proporcionara trece o catorce galones de etanol por tonelada.

Los tallos del maz dulce.- Contienen 7-15% de azcar. Por tonelada proporciona ocho y dieciocho galones de etanol.

3.2. Materias Primas Amilceas

Los cereales .- El contenido medio de almidn y azcar es: cebada, 50%; maz, 66%; avena, 50%; centeno, 59%; grano del sorgo, 67%; trigo, 65%. La produccin de etanol por tonelada depende de la descomposicin del almidn, pero suele ser de entre setenta y cien galones.

Las patatas.- Contienen 15-18% de material fermentable. De una media tonelada de patatas proporciona 22-25 galones de etanol.

El boniato.- Contiene 22% de almidn y 5-6% de azcar, que es en total un 27-28% de material fermentable. Una tonelada debera proporcionar cuarenta galones de alcohol.

4. TIPOS DE PROCESOSFermentacin alcohlica a partir de la melaza. Fermentacin alcohlica a partir de remolacha azucarera.Fermentacin alcohlica a partir del pltano.Fermentacin alcohlica a partir del girasol.Fermentacin alcohlica a partir de la yuca.Fermentacin alcohlica a partir del sorgo.

5. PROCESO PRINCIPAL

El proceso de obtencin de alcohol etlico, sepuede dividir en dos partes, las cuales hemos dedescribir a continuacin:5.1. Proceso de fermentacin por Batch.El proceso de fermentacin alcohlica inicia su causa con la preparacin de fermento o cultivo de levadura prensada. Este se realiza en 2 cubas de aproximadamente de 20000 lt. De capacidad.

Operario en plena funcin en prefermentador, extrayendo muestra para el control del pH. Entre otros controles,

Brixmetro o refractmetro

En esta etapa intervienen varios factores ya que durante este proceso se debe mantener ciertos parmetros que puedan intervenir en el proceso de transformacin de alcohol etlico, tales como la temperatura, pH, concentracin de azucares, aire, concentracin de grado alcohlico.De esta manera la cuba de fermentacin se lleva hasta completar su capacidad, tras lo cual se ha de esperar un tiempo hasta que la fermentacin consuma todos los azcares reductores presentes, momento en que la cuba atena y entonces est lista para procesarla.

Una vista de las cubas de fermentacin

El tiempo promedio en el que cada cuba termina de llenar es de 8 hrs. Y el tiempo en que la levadura termina de fermentar todos los azucares reductores es de 12 hrs, el tiempo de ambos puede variar segn sea la viabilidad de la levadura.

El sistema utilizado en la fermentacin es el denominado Melle Boinot, o sistema de recuperacin de levaduras. Este sistema utiliza unas mquinas Centrfugas, que en virtud de que las levaduras son las de mayor peso en el lquido que las contiene, pueden ser separadas del mismo mediante la fuerza centrfuga. La mquina ha de separar por un lado el vino limpio y la levadura es devuelta a los pre-fermentadores.

Tndem de centrifugas separadoras de levaduras del mosto fermentado.

11. El vino limpio sigue el proceso para la etapa siguiente que es la destilacin, en tanto la levadura se enva a los pre-fermentadores en dnde se realizara la reactivacin de la misma, en donde se har un tratamiento tendiente a eliminar cualquier otro microorganismo que est presente, aprovechando otra de la cualidades de la levadura que es la alta resistencia a bajos pH. Por lo tanto en el pre-fermentador se agregar cido sulfrico hasta alcanzar un pH entre 2,0 a 2,5 por espacio de una hora a hora y media, conjuntamente se agregaran nutrientes. Tras lo cual vuelve a la cuba de fermentacin para iniciar un nuevo ciclo de fermentacin.

12. Antes de pasar por las centrifugas se realiza un anlisis de viabilidad a la levadura, pH, y se determina el grado alcohlico obtenido. Tambin se realiza un anlisis para determinar el volumen de kg de la levadura

5.2. Proceso de Destilacin Fraccionada:

5.2.1.Equipos Barbet modificados: (50 m/da) El sistema esta compuesto por tres efectos (columnas), mediante las cuales se pueden obtener el alcohol de Buen Gusto de 96 % v/v. El vino que se ha separado en las centrifugas, se recibe en tanques denominados cubas volantes. Desde estas cubas volantes, el vino se enva a la columna destiladora (primera columna, que consta de 18 platos). El vapor lleva hacia el tope de la columna a los mas voltiles (alcohol etlico y otros compuestos tambin voltiles)

El vino se va agotando hasta llegar al pie de la columna totalmente agotado con trazas de alcohol que no sobrepasan el 0,05% v/v (hacia el fondo de la columna) transformado en vinaza (vino exento de alcohol).

2. alcohol sale del tope de la columna destiladora a una concentracin del 45- 50% v/v y se denomina a esta mezcla hidroalcoholica: Flema de Mal Gusto.

3. La flema de Mal Gusto se enva a una columna denominada depuradora.

4. La flema de Mal Gusto entra a la columna depuradora (consta de 40 platos) y, por la parte superior se retiraran los componentes mas voltiles (Alcohol Mal Gusto, conformado por: etanol, que es imposible evitar que algo se vaya hacia el tope, aldehdo actico, esteres acetato de etilo) quedando en la parte inferior todo el etanol y los menos voltiles que este (flema de Buen Gusto)

5. Esta flema de Buen Gusto, con una graduacin entre 30 40 % v/v, se enva a una tercera y ultima columna denominada "rectificadora.

6. La flema de Buen Gusto, se introduce a la columna rectificadora de 60 platos extrayendo de la misma, mediante la accin del vapor en contacto directo:Por la parte superior, en los condensadores: metanol Por la parte media de la columna, altura de 85% de concentracin: alcoholes superiores (propanol, butanol, isoamilico, pentanol, furfural y sus isomeros)

Por la parte inferior, altura del 60% de concentracin: aceite fuselPor el fondo de la columna rectificadora: saldr agua con algunos cidos orgnicos en concentraciones del orden de ppm, inocuos y que se envan al efluente, y que se conoce como flemazaA cinco platos del tope, se extrae el alcohol Buen Gusto de 96 % v/v, se enfra y se enva a receptores para su control y posterior almacenaje.

6. DIAGRAMA DE PROCESO

7. SERVICIOS AUXILIARES

PREFERMENTADORES.

FERMENTADORESDISEO.- Los ms habituales son aceros inoxidables de alta calidad. Para las partes en contacto con producto, se emplea desde AISI-316L hasta Hastelloy. Para el resto de partes, como patas, camisa de refrigeracin o cobertura final del aislamiento, se suele utilizar acero inoxidable AISI 304.

TIPOS DE FERMENTADORES (SEGN SU OPERACION).-

El diseo del fermentador deber garantizar en todo el volumen del equipo los siguientes aspectos:

Distribucin uniforme de clulas Temperatura constante y homognea Mnimo gradiente de concentracin de nutrientes Ausencia de sedimentacin y de floculacin Difusin de gases nutrientes fcil y controlada

PARTES DE UN FERMENTADOR .-

DESTILADORESDISEO.Se construyen con acero inoxidable. Constituido por una serie de platos; cada plato est formado por una cantidad de portacalotas y calotas.

Centrfuga clarificadoraDISEO.Las reas de contacto del producto son a base de acero inoxidable.

CARACTERSTICAS.- Centrifuga clarificadora para vino con tambor de platos y descarga automtica.

- Rendimiento de 8 a 10.000 l/h.

- Alto grado de clarificacin.

-Plataforma mvil con todos sus accesorios incorporados que nos permite el movimiento de la centrifuga por la bodega o el traslado a otras bodegas.

8. CONTROL DE CALIDADControl de Peso:Es realizado en balanzas electrnicas computarizadas y en estas se registra el peso del equipo de transporte ms la caa al momento de ingresar los camiones o chatas de acuerdo al orden de llegada, despus de descansar y al momento de salir se pesa el equipo de transporte vaco y por diferencia se obtiene el peso de la materia prima ingresada. Control de Calidad.- Se realiza en el laboratorio de anlisis individual de caa LAICA, en l se toma una muestra representativa mediante el sistema de sonda inclinada, en esta etapa se realizan los siguientes anlisis:FibraSlidos totales

Contenidos de sacarosaPurezaPHLa caa para ser procesada debe tener una pureza mnima del 75% (Brix/prel).A estos datos conjuntamente con el control de peso por carga o paquete (un paquete = 24 toneladas), se le aplica la formula de pago al caero segn peso y calidad de su caa.

Acidez del sustrato. El pH tiene una gran influencia en los productos finales del metabolismo anaerobio, por lo tanto es importante tener un control sobre esta variable durante el desarrollo del proceso de fermentacin puesto que los microorganismos poseen un pH ptimo en el cual tienen mayor velocidad de crecimiento y rendimiento. El pH es un factor limitante en el proceso de la fermentacin debido a que las levaduras se ven afectadas por el ambiente en el cual se desarrollan es decir alcalino o acido. Las levaduras tienen rango ptimo de pH que va desde 3.5 hasta 5.5. En el proceso de fermentacin, el pH tiende a disminuir debido a la produccin de cidos, formados al tomar los nitrgenos de los aminocidos perdiendo su carcter anftero. En los procesos industriales, se hace uso de soluciones tampn para mantener niveles ptimos de acidez

Temperatura. Las levaduras son microorganismo mesfilos, por lo tanto su temperatura no puede sobrepasar lo 50C, puesto que a esta temperatura o temperaturas superiores se produce su muerte. Por lo tanto debido a que la fermentacin es un proceso exotrmico, se debe mantener en el mismo un control de temperatura para mantener la temperatura en su valor optimo que es de 30C. Ritmo de crecimiento de las cepas. Durante la fermentacin las cepas crecen en nmero debido a las condiciones favorables que se presentan en el medio, esto hace que se incremente la concentracin de levaduras.

La gama amplia de las melazas que salen de las centrifugas debe ser de 85 a 92 grados Brix, lo cual equivale a aproximadamente 77 a 84 slidos por desecacin. Tratamiento previo de la melaza antes de la fermentacin. Antes de realizar el proceso de fermentacin alcohlica, es necesario someter la melaza a tratamientos previos para acondicionarla. Esterilizacin. Las melazas pueden contener microorganismos que pueden ser nocivos para la fermentacin. El ms comn es la bacteria Leuconostoc mesenteroides, el cual polimeriza las molculas de sacarosa en dextranos no fermentables.

Dilucin. La altsima concentracin de azcares y sales presentes en las melazas impiden que los microorganismos puedan fermentarlas, debido a la gran presin osmtica que generan sobre sus paredes celulares; asimismo, las melazas son altamente viscosas, y su manipulacin es difcil en estas condiciones. Por estas razones, es necesario diluir las melazas; para ello, se les agrega agua, hasta obtener diluciones de 25 Brix o menores; a valores mayores se tiene el riesgo de inicios lentos de fermentacin y contaminacin bacteriana

Adicin de nutrientes. En ocasiones es necesario aadir algunos elementos adicionales, con el fin de complementar los nutrientes necesarios para los microorganismos que realizarn la fermentacin. Para las melazas de caa de azcar, es necesario aadir algo de nitrgeno y fsforo. Para produccin de alcohol carburante, el nitrgeno puede aadirse en forma de urea. Los requerimientos en fsforo pueden cubrirse con fosfato de diamonio, con la correspondiente disminucin de urea o la fuente de nitrgeno usada.

9. APLICACIONESEN LA INDUSTRIA:Disolvente de pinturasDisolvente para perfumes

Productos de LimpiezaPreparacin de bebidas alcohlicas

Combustible

Disolvente para barnicesDisolvente para condimentosDisolvente para lacas Disolvente para perfumesRebajante de thinner

EN LABORATORIO:- Es utilizado como cosolventeIdeal para preparar solucionesMedio para reacciones qumicasMedio para recristalizaciones- Usado como solvente

EN LA MEDICINA:Como desinfectanteComo antisptico

10. PASOS FINALESENVASADO:El alcohol etlico industrial debe envasarse en recipientes cuyo material sea resistente a la accin del producto y no altere las caractersticas del mismo.Rotulado.En todos los envases deben constar, con caracteres legibles e indelebles, las indicaciones siguientes:a) razn social y direccin del fabricante,b) denominacin del producto: "Alcohol etlico industrial",c) volumen, en centmetros cbicos, o en litros,d) grado alcohlico del producto,e) nmero del lote y fecha de fabricacin, yf) leyenda: "Industria Ecuatoriana", si es procedente.

ALMACENAMIENTO:Almacenamiento en bodegas y/o cabinas, diseadas para contener iinflamables.Los alcoholes producidos son en cada caso controlados den tanques denominados receptores sobre la cuales se miden el volumen y la calidad del alcohol para luego as enviar a los correspondientes depsitos.Todo alcohol producido esa granel y se almacena en tanques cuya capacidad va desde los 98m3 a tanques de 5300m3 Lugar fro, seco y con buena ventilacin.Disponer de algn medio de contencin de derrames.Acceso controlado y sealizacin del riesgo.Cdigo de almacenaje Winkler : RojoPrecauciones Especiales : Almacenar separadamente de condiciones y productos incompatibles.Sistema elctrico y de alumbrado a prueba de explosin.Proteger contra el dao fsico.Mantener los envases cerrados y debidamente etiquetados

Autorizacin para el ejercicio del expendio de especies alcohlicasLuego de obtener la constancia de inscripcin del expendio de especies alcohlicas en el registro, los interesados en obtener la respectiva autorizacin para el inicio de las actividades, debern presentar adems de los recaudos comprendidos en los numerales 1 y 2 de la autorizacin para ejercer la Industria del Alcohol y Especies Alcohlicas y la fabricacin de aparatos de destilacin, los siguientes:1) Constancias de Residencia y domicilio expedidas por las autoridades competentes cuando se trate de extranjeros.2) Inventario del establecimiento, en el cual se refleja el capital invertido en el negocio.3) Certificacin emitida por el Cuerpo de Bomberos de la localidad, si la hubiere, en la cual se haga constar que el local destinado para el expendio rene los requisitos de seguridad industrial.

4) En caso de solicitudes para expendios al por Mayor y al por Menor, se indicar si funcionarn solos o anexos a abastos, supermercados, agencias de festejos, y si funcionarn o no conjuntamente dentro del mismo local.El Jefe de la oficina de Rentas dispondr lo conducente, despus de cumplidos todos los requisitos.Para ejercer el expendio de alcohol etlico de 90GL, o ms, en farmacias, y para ejercer el expendio de alcohol etlico desnaturalizado los interesados presentarn la solicitud, acompaada de los recaudos comprendidos en los numerales 1 y 2 del Registro para ejercer la industria y elComercio del Alcohol y Especies Alcohlicas y la fabricacin de aparatos de destilacin.

Una vez verificada la documentacin y encontrada conforme, el Gerente Regional, ordenar la inscripcin de la firma en el Registro de la Oficina del SENIAT respectiva y el otorgamiento de la correspondiente constancia, mediante la cual se autorice el ejercicio del expendio.Los Gerentes Regionales remitirn a la Gerencia de Recaudacin, en los primeros quince das de cada mes una relacin del nmero o clase de los expendios de especies alcohlicas existentes en la jurisdiccin, as como de los autorizados, retirados, cancelados, y traspasados