balance de masa en el proceso de elaboracion de azucar
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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.
1
1
2
5
4
e = inertes en las corrientes, viene dado en tanto por ciento.
a = composición de agua en las corrientes, viene dado en tanto por ciento.
1. EXTRACCIÓN DEL JUGO DE CAÑA.
F = 300Tm/hs: 13%
ns: 12%A= agua
a: 75%
EXTRACCIÓNE= 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 claros: 11,7% s: 12,6%ns: 3,3% ns: 2,0%a: 85%
PURIFICACIÓNa: 85,4%
L = 18Tm/h P= espumas: 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):
2
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 = 125ºCV = agua
EVAPORACIÓN evaporada
M = meladuraMs
MnsMaTM
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:
3
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+
CENTRIFUGACIÓNH = miel s: 32% ns: 51% a: 17%
S = azúcar s: 94% ns: 2% a:4%
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
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:
AlimentaciónF = 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
T
P= 60ºC
L = 18Tm/hs: 2,2%
B = 54,17 (Tm/h)
ns: 21,1%
s: 3%
a: 76,7%
ns: 47%
C = 281,73(Tm/h
)
T
L= 93ºC
a: 50% s: 12,6%TB = 54,8ºC ns: 2,0%
a: 85,4%
TC= 95ºC VC = 22,35Tm/h
6
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
T
H
= 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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