UNIVERSIDAD AUTONOMA DE CHIHUAHUA

FACULTAD DE CIENCIAS QUIMICAS

Reporte de laboratorio Operaciones Unitarias II

Evaporadores

Concentración de azúcar utilizando un evaporador de una fase

Marvin Rios Soto 225666

Areli Velo Prieto 232644

Angel Uriel Lozano Parra 235911

Resumen:

Se realizó una concentración de azúcar, utilizando un evaporador de una fase, a diferentes tipos de alimentaciones, la primera alimentación fue de 14lts/h en la que se utilizó una recirculación de 10lts/h hasta llenar el tanque de producto terminado, aproximadamente 40 minutos de producción, seguido se utilizó una alimentación de 7lts/h con una recirculación de 10lts/h, por el tiempo aproximado a 55 minutos de obtención de producto, el cual no tuvo mucha relevancia debido a la velocidad del recirculado, los valores que se obtuvieron fueron puestos en tablas y gráficas, de comparación en las que se introdujeron los valores de la concentración de recirculado y la de producto terminado.

Introducción:

Se dispuso a

Evaporación como una operación unitaria:

El proceso de evaporación consiste en la eliminación de un líquido de una solución, suspensión o emulsión por tratamientos térmicos. Se dice entonces, que la solución, suspensión o emulsión se está concentrando, y para lograr dicho propósito debemos suministrar una fuente de calor externo; esta fuente calórica se logra generalmente con vapor de agua, el cual se pone en contacto con el producto a través de una superficie calefactora.

Evaporación como proceso:

El objetivo de la evaporación es concentrar una solución que contenga un soluto no volátil y un solvente volátil. En la mayoría de procesos de evaporación, el solvente es el agua. La evaporación consiste en vaporizar una parte del solvente para producir una solución concentrada de licor espeso. La diferencia entre la evaporación y el secado es que el residuo es un líquido en vez de ser un sólido.

Evaporador: Un evaporador es un intercambiador de calor entre fluidos, de modo que mientras uno de ellos se enfría, disminuyendo su temperatura, el otro se calienta aumentando su temperatura, pasando de su estado líquido original a estado vapor (cabiendo la posibilidad de un calentamiento ulterior, con lo que se dice que alcanza el estado de vapor sobrecalentado). A fin de cuentas un evaporador, es un intercambiador de calor más complejo, en el que además de producirse el cambio de fase pueden darse otros fenómenos asociados a la concentración de la disolución, como la formación de sólidos, la descomposición de sustancias

Factores a considerar para la evaporación:

Presión y temperatura: Cuanto más elevada sea la presión de operación del evaporador, mayor será la temperatura de ebullición. Además la temperatura de ebullición también se eleva a medida que aumenta la concentración del material disuelto por la acción de evaporación. Este fenómeno se llama elevación de punto de ebullición. Para mantener un nivel bajo la temperatura de los materiales termo-sensibles suelen ser necesario operar a presiones inferiores a 1atm esto es el vacío.

Solubilidad: A medida que se calienta la solución y aumenta la concentración del soluto o sal puede excederse el límite de solubilidad del material en la solución y se forman cristales. Esto limita la concentración máxima que puede obtenerse por evaporación de la solución.

Materiales utilizados:

Fotografía 1: Evaporador de película ascendiente ARMFIELD FT22

Fotografía 2: 3 Vasos de precipitados 250 ml

Fotografía 3: Refractómetro

Agua (liquida) 20 lts.

Solida (hielo triturado)

Procedimiento:

Se procedió a precalentar el equipo. Se abrió la válvula de vapor y se fijan las presiones con las que se procederá a operar (ver tablas de resultados).Tanto el precalentado como en el evaporador.

Todo el condensado formado en esta primera etapa se envía al drenaje. La duración aproximada duro entre 20-30 minutos, y finalizo cuando los flujos de condensado permanecen constantes.

Se comenzó a medir el tiempo gasto de condensado sin carga.

Transcurridos de 10 -15 minutos se midió la concentración mediante un refractómetro.

En un principio la concentración de soluto variara; durante esta etapa se deja correr el concentrado y el condensado a través de los receptores hasta los recipientes de concentración.

Se comenzó a medir las temperaturas en intervalos de 5 minutos al igual que el flujo que transcurría entre esos intervalos.

Resultados:

Al realizar el experimento se obtuvieron los siguientes resultados:

Recirculada (%)

Producto (%)

3 3

2.9 3

2.8 2.7

2.8 3

2.75 2.8

2.5 3

Tabla 1. Muestreo de densidades en grados brix fresca a 3% aporx. con flujo de 14 lts/h.

Recirculado (%)

Producto (%)

2.9 2.92.9 33 3.13.2 33.2 33.0 33.1 3.13.2 3.13.1 33.2 3.23.2 3.2Tabla 2. Muestreo de densidades en grados brix fresca a 3% aporx. con flujo de 7 lts/h

Grafica 1: Muestreo de densidades en grados brix. Con flujo de 14 lts/h, un recirculado a 10lts/h. con medición del tiempo en minutos

Grafica 2: Muestreo de densidades en grados brix. Con flujo de 7 lts/h. y medición de tiempo en minutos

Temperatura entrada flujo

nuevo

Temperatura de

Recirculado

Temperatura de entrada

Temperatura de salida

64 94 73 105

66 97 81 106

67 98 80 106

58 98 78 106

65 98 80 107

69.5 99 83 106

Medición de la temperatura a intervalos de 5 minutos a 14 lts/h en °C (La temperatura de entrada es en la entrada del evaporador y la de salida, a la salida del evaporador)

Temperatura entrada flujo

nuevo

Temperatura de

Recirculado

Temperatura de entrada

Temperatura de salida

57 99 83 107

70 97 86 106

69 98 85.5 107

67 98 85.5 107

70 98 86 107

69 97 86 107

66 98 85 107

70 98 85 108

70 98 86 107

67 98 86 107

70 98 86 108

Medición de la temperatura a intervalos de 5 minutos a 6 lts/h en °C (La temperatura de entrada es en la entrada del evaporador y la de salida, a la salida del evaporador)

Conclucion:

La evaporación a 14lts/h se dio de manera más rápida, y menos concentrado por litro, debido a que la velocidad de alimentación de 14 lts/hora y la temperatura a la que se estaban manejando.

La segunda concentración que se realizó a 6 lts/h se realizó un margen más pequeño al anterior debido a la recirculación que era de 10lts/h. el cual no dejaba que el producto terminado fuera en grandes cantidades a lo que llevo a la toma de un número mayor de muestras las cuales no tuvieron un cambio notorio en su concentración

Bibliografia:

http://www.espaqfe.com.ar/evaporacion/evaporacion1.htm

http://1additiqigrupod.wordpress.com/2009/10/27/evaporacion-definicion-de-la-operacion-unitaria/

http://evaporacion21.blogspot.mx/

http://www.explorearmfield.com/data/ft22/?js=enabled

Principios de transporte y operaciones unitarias

Geanloplis, Christine.

Mexico

Ed. Cecsa

3ra edicion

1998

Pp. 545- 550.