Balance de masa en el proceso de elaboracion de azucar
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El documento describe los balances de masa en las principales etapas del proceso de elaboración de azúcar: 1) Extracción, 2) Purificación, 3) Evaporación, 4) Cristalización y 5) Centrifugación. Se presentan diagramas de flujo con las corrientes de entrada y salida de cada unidad, indicando la composición en sacarosa, no sacarosa e inertes. Adicionalmente, se plantean ecuaciones de balance global y parcial para cada unidad que permiten determinar las masas de las corrientes.
Balance de masa en el proceso de elaboracion de azucar
- 1. 1 BALANCE DE MASA EN EL PROCESO DE ELABORACION DE AZUCAR Para el presente trabajo de investigación se van a realizar los balances de materia y energía para las etapas principales del proceso como son: 1. La extracción 2. Purificación 3. Evaporación 4. Cristalización 5. Centrifugación. En los siguientes diagramas mostraremos los diferentes balances de masa que se presentan de acuerdo a las siguientes referencias: s = composición de sacarosa de las corrientes, viene dado en tanto por ciento. ns = composición de no- sacarosa, es decir, sólidos solubles distintos a la sacarosa. e = inertes en las corrientes, viene dado en tanto por ciento.
- 2. 2 a = composición de agua en las corrientes, viene dado en tanto por ciento. 1. EXTRACCIÓN DEL JUGO DE CAÑA. F = 300Tm/h s: 13% ns: 12% A= agua a: 75% EXTRACCIÓN E= jugo diluido B= bagazos: 11,7% ns: 3,3% s: 3% a: 85% ns: 47% a: 50% Balance global: F + A = E + B (1) 2. PURIFICACIÓN CO2 CaO E = 319,44Tm/h C: jugo claro s: 11,7% s: 12,6% ns: 3,3% ns: 2,0% a: 85% PURIFICACIÓN a: 85,4% L = 18Tm/h P= espuma s: 2,2% ns: 21,1% a: 76,7% En este balance de masa se pueden plantear tres ecuaciones linealmente independientes, una la correspondiente al balance global y dos correspondientes a los balances parciales (por ejemplo sacarosa y no-sacarosa):
- 3. 3 Balance global: E + CO2 +CaO = C + P + L Balance de sacarosa: (XS)E * E = (XS)C * C + (XS)P * P + (XS)L * L Balance de no-sacarosa: (XNS)E * E = (XNS)C * C + (XNS)P * P + (XNS)L * L 3. EVAPORACION C = 281,73Tm/h jugo claro s: 11,6% ns: 3,0% a: 85,4% T = 95ºC W = vapor de escape TW = 125ºC V = agua EVAPO RACI Ó N evapor ada M = meladura Ms Mns Ma TM En este caso tenemos un evaporador de efecto múltiple podemos utilizar el siguiente procedimiento, con la salvedad que en el proceso se emplean 5 evaporadores:
- 4. 4 La siguiente figura muestra un evaporador de efecto triple realizado en Excel en la materia de Operaciones Unitarias, de esta forma se puede ir incrementando según los evaporadores que contenga el proceso. 4. CRISTALIZACIÓN Y CENTRIFUGACION M = 68,10Tm/h s: 48,3% ns: 12,5% a: 39,2% CRISTALIZACIÓN VC + CENTRIFUGACIÓN H = miel s: 32% ns: 51% a: 17% S = azúcar s: 94% ns: 2% a:4% Se tienen tres incógnitas y se pueden plantear tres ecuaciones linealmente independientes, puesto que hay tres componentes. Balance global: M = VC + H + S Balance sacarosa: (XS)M * M = (XS)H * H + (XS)S * S (32) Balance no-sacarosa: (XNS)M * M = (XNS)H * H + (XNS)S * S (33)
- 5. 5 Después de realizar los balances a las unidades, se sustituyen los valores obtenidos en el diagrama de Balance de Masa queda de la siguiente forma: Alimentación F = 300Tm/h s: 13% ns: 12% a: 75% TF= 25ºC 7,29Tm/h CO2 9Tm/h CaO P= 36 (Tm/h)E = 319,44 (Tm/h) s: 11,7% s: 4,1% A = 73,61 (Tm/h) ns: 3,3% ns: 3,1% a: 85% a: 92,8% TA= 65ºC EXTRACCIÓN TE= 29ºC PURIFICACIÓN TP= 60ºC L = 18Tm/h s: 2,2% B = 54,17 (Tm/h) ns: 21,1% s: 3% a: 76,7% ns: 47% C = 281,73(Tm/h) TL= 93ºC a: 50% s: 12,6% TB = 54,8ºC ns: 2,0% a: 85,4% TC= 95ºC VC = 22,35Tm/h M = 68,10Tm /h H= 15,5Tm/h s: 48,3% s: 32% ns: 12,5% ns: 51% a: 39,2% a: 17% W = 49Tm/h TM = 77,2ºC CRISTALIZACIÓN TH= 60ºC EVAPORACIÓNTW = 125ºC + CENTRIFUGACIÓN V = 213,57Tm/h S= 30,25Tm/h s: 94% ns: 2% a: 4% TS= 40ºC BIBLIOGRAFIA WARREN L. Julián Smith 1999 Operaciones unitarias en ingeniería química, editorial Mc Graw Hill GEANKHOPLIS Operaciones unitarias en ingeniería química, editorial Mc Graw Hill
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