“Producción industrial de bioetanol a partir de

residuos de la producción de ate de tejocote”

Presentan: Hernández Toscano Lisha Patricia.Fuentes Martínez Axel Tecpatl.

 Asesor: D.C. Raúl Cortes MartínezM.C. Yadira Belmonte Izquierdo

Docente: IBQ Yolanda Patricia García AguirreSemestre Agosto – Diciembre 2015

Introducción

La activad antropogénica a generado un alto nivel de contaminación han generado la necesidad de aprovechar al máximo cada una de las materias primas así como el reducir, reciclar y reutilizar los residuos (Orozco y col, 2008).

Definición del proyectoActualmente los residuos ricos en pectina son vendidos a bajo precio para la alimentación animal, sin embargo, han surgido estudios que demuestran la viabilidad de utilizar biomasa rica en pectina como sustrato para la fermentación alcohólica (Edwards y Doran, 2012).El bioetanol obtenido tiene como fin ser usado como reactivo de laboratorio en instituciones educativas del estado de Michoacán, debido a que tendrá un costo menor comparado con el etanol convencional.

JustificaciónCrecimiento de la industria del

ate en Michoacán

Reducción de materia orgánica en cuerpos de agua

Ofrecer un producto de buena calidad y accesible a las

instituciones de educación en el estado

ObjetivosRealizar el diseño de una planta

productora de etanolDiseñar el proceso de

la fermentaci

ón alcohólica

del efluente de la cocción

del tejocote.

Planificar la

distribución de las

instalaciones de la planta.

Determinar las

medidas de

seguridad necesarias

para el personal

de la planta.

Establecer la logística

para la distribució

n del producto.

Estudio inicial

80%

20%

1. ¿De qué volumen compra el envase de etanol?

a) 1 Lb) 5 Lc)20 Ld) Otro

Se realizaron 15 encuestas a universidades de la ciudad de Morelia, de las encuestas realizadas resaltan las siguientes preguntas:

13%

53%

33%

2. ¿A qué precio compra el litro de etanol?

a) $25-$30b) $30-$35c) más de $35

Producto

• Envases de plástico con tapa hermética de rosca los cuales tendrán una capacidad de 1 y 20 l

• Precio por litro $25• NORMA OFICIAL MEXICANA NOM-076-SSA1-

1993, "QUE ESTABLECE LOS REQUISITOS SANITARIOS DEL PROCESO Y USO DEL ETANOL (ALCOHOL ETILICO

Análisis de demanda-oferta

Con un factor de la demanda de 10 % se determinó la siguiente cantidad en litros para el estado de Michoacán:

106,900 L/año etanol 9607 escuelas X L/año etanol requerido 960 escuelas

• X=10,690 L/añoPosteriormente se calcula la capacidad productiva como la producción diaria de bioetanol:

10,690 L/ 304 días laborables= 35.16 L diarios

Educación Número

Demanda (L)

Secundarias

1240 14,400

Bachillerato

9310 21,600

Superior 57 70,900 Total 106,900

Alcances

Se busca el posicionamiento de la empresa como la principal proveedora de etanol en las instituciones educativas del estado con una proyección a 15 años.La producción inicial será de 10,690 L anuales, 8552 mil envases de 1L y 107 de 20 L esperando un crecimiento del 2% anual

Datos de la empresa• BIOINOVATEC S. de R.L. • Giro: 468419 Comercio al por

menor de otros combustibles• En la etapa inicial de la empresa

se espera tener 1 turno de producción por día de lunes a viernes y el sábado será destinado al mantenimiento de las instalaciones trabajando un total de 304 horas por año.

Organigrama

Localización de la planta

Calle Sta María de los Urdiales #266 , Col. industrial, Morelia,

Michoacán.Clima: templado sub-húmedo

Descripción: Bodega en esquina con entradas con cortina para

camión por ambas calles, oficina y baños en el interior. Calles de acceso amplias, zona segura.

600 metros cuadrados.

Factor Peso Zona ACalificación Ponderación

Materia Prima Disponible 0.55 9 4.95

Cercanía Mercado 0.1 7 0.7Costo Insumos 0.2 6 1.2Clima 0.05 9 0.45Mano De Obra Disponible 0.1 9 0.9Total 1   8.2

Distribución de la planta

Ingeniería de proceso

Recepción de materia

primaClarificació

n Filtración Acidificación

Esterilización

Sacarificación

Fermentación

Centrifugación

Destilacion Embalaje

Diagrama de procesos

Balance de Materia y energíaNumero Flujo Componentes Flujos (L/h) Balances de energía

Temperatura de control

S-101 Jarabe de tejocote Xjarabe=0.97Xsólidos=0.03 439.56    

S-102 Jarabe sin solidos Xjarabe=1 402.64 Hentrada= 8.5*10^4 KJ/hHsalida=1.03*10^6 KJ/h

Q=262.372 Kw

30°CS-103 cal Xcal=1 0.60  S-104 Materia organica Xsólidos=1 36.92  

S-105 Jarabe con calXjarabe=0.9685Xcal=0.0015Xsól.suspendidos=0.03

403.24   85°C

S-106 Jarabe filtrado Xjarabe=1 35.88    

S-107 cal con sólidos suspendidosXcal=0.05Xsól.suspendidos=0.95

367.36    

S-108 Ácido Xácido=1 348.01 Calentamiento EnfriamientoHentra=9.84*10^5 KJ/h Hentra=1.4*10^6Hsalida=1.39*10^6 KJ/h Hsalida=8.2*10^4Q=113.92 Kw Q= -370.33 Kw

 S-109 Pectinasa Xpectinasa=1 14.08  

S-110 Jarabe sacarificado y esterilizado Xmedioferm=1 397.97 30°C

S-111 Jarabe sacarificado y esterilizado Xmedioferm=1 39.80 Hentrada= 8204.37 KJ/ h

Hsalida= 1.6*10^4 KJ/ hQ= 2.2789 Kw

30°C

S-112 Inoculo   39.80 30°C

S-113

Jarabe sacarificado y esterilizado Xmedioferm=1 358.17

Hentrada= 8.2*10^4 KJ/ hHsalida= 1.6*10^5 KJ/ h

Q= 22.785 Kw

30°C

S-114 Fermento

Xmedioferm=0.95Xbiomasa=0.01Xmat.org.=0.04

397.97  

S-115 fermento sin biomasa

Xmedioferm=0.85Xetanol=0.15

303.65 Hentrada= 3.5*10^4Hsalida= 1.3*10^6

Q= 92.38 Kw

37.5°C

S-116

Materia organica y Biomasa

Xmat.org.=0.8Xbiomasa=0.2 94.32  

S-117 Mezcla etanol y agua Xetanol=0.63

Xagua=0.37 48.51 Hentrada=2.6*10^4Hsalida=1.7*10^6

Q= 104.59 Kw

78.2°C

S-118 Medio de fermentación Xmedioferm=1 255.14  

S-119 Etanol 96% Xetanol=0.956

Xagua=0.044 31.84 Hentrada= 8503.32 KJ/hHsalida= 2.61*10^5 KJ/h

Q= 36.47 Kw

37.5°C

S-120 Agua Xagua=1 16.68  

Distribución de equipos

Instrumentación y control Producto: BIOETANOL Empresa/planta:   BIOINOVATEC Fecha: 21/10/2015 Marca: BIOCOM Preparado por: GERENTE DE PRODUCCION Revisión Nº: 1     

Proceso / Etapa / Paso Límites Críticos

   ACCIONES

CORRECTIVAS    

Responsable de Implementación de Medidas Correctivas

Definir las Medidas para Identificar y Eliminar la

Causa del Desvío

Definir Medidas para tener el PCC bajo

Control

Definir y Establecer

Medidas para Prevenir la Ocurrencia

Retiro del Producto

Esterilización de equipos y tuberías

Vapor a 121°C MANTENIMIENTO

Uso de manómetro Asegurando la temperatura y presión adecuados, mediante

un manómetro

Antes de cada corrida,

realizar la esterilizacion de los equipos

 

AcidificaciónpH 4.8 PRODUCCION

Uso de potenciometro para matener pH

establecido

La adicion de acido sulfurico o hidroxido de

sodio según el caso

Adición paulatina del acido sulfúrico

A altas concentraciones de acido o

bases

Esterilizacióncalentamiento 110°C y enfriamiento a 30°C PRODUCCION

Toma de muestra Control constante de temperatura

Buenas practicas de manofactura

Cuando no cumpla las

especificaciones

Tanque de acondicionamiento de inoculo

Grados brix entre 10 y 20° y conseguir concentración de 300-500 millones de células/ml PRODUCCION Y CALIDAD

Toma de muestra Control de todos los parámetros

Verificar temperatura y

UFC

Cuando no cumpla las

especificaciones

Fermentacióntemperatura de 30°C, pH entre 4.5-5 y agitación constante. PRODUCCION Y CALIDAD

Toma de muestra Control de todos los parametros

Verificar temperatura y

UFC

Cuando no cumpla las

especificaciones

Centrifugación  PRODUCCION

Toma de muestra analisis fisicoquimicos mantener las rpm

adecuadas

Cuando no cumpla las

especificaciones

Requisitos sanitarios

MODIFICACION a la Norma Oficial Mexicana NOM-076-SSA1-1993, Salud ambiental-Que establece los requisitos sanitarios del proceso del etanol (alcohol etílico) para quedar como NOM-076-SSA1-2002, Salud ambiental.- Que establece los requisitos sanitarios del proceso del etanol (alcohol etílico)