Balance de masa en el proceso de elaboracion de azucar

balance de masa

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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.
e = inertes en las corrientes, viene dado en tanto por ciento.

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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= bagazo

s: 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


+

CENTRIFUG AC IÓN

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:



Alimentaci ón

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 = 22,35T m/h


M = 68,10T m /h

H= 15,5T m/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


EVAPORACIÓN


TW = 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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