Diseño de una planta de producción de vinagre a partir de melazas de remolacha azucarera

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Diseño de una planta de producción de vinagre a partir de melazas de remolacha azucarera

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Title: Diseño de una planta de producción de vinagre a partir de melazas de remolacha azucarera
Author: González Alba, Almudena
Director/Advisor: Cantero, Domingo; Ramírez Muñoz, Martín
Departments: Ingeniería Química y Tecnología de Alimentos
Abstract: Según el Real Decreto 56/2002, de 18 de enero, se describe a la melaza de remolacha como “un subproducto constituido por el residuo de jarabe recogido durante la fabricación o el refinado del azúcar procedente de remolachas azucareras”. Es interesante destacar la gran cantidad de nutrientes presentes en las melazas, haciéndolas aptas como suplemento alimenticio en gran variedad de piensos animales. Las melazas de remolacha serán el sustrato en la primera etapa de fermentación alcohólica, donde las levaduras del género Saccharomyces, en concreto las de la especie Saccharomyces cerevisiae, llevarán a cabo dicho proceso anaeróbicamente para obtener etanol. Debido al alto porcentaje de azúcares presentes en las melazas (alrededor de un 50%), hacen de ellas un medio no fermentable, por lo que es necesario realizar una dilución de las mismas para rebajar dicho porcentaje (24%) y aumentar la actividad del agua posibilitando el crecimiento de Saccharomyces cerevisiae. Según el Real Decreto 661/2012, de 13 de abril, el vinagre se define como “el líquido apto para el consumo humano resultante de la doble fermentación alcohólica y acética de productos de origen agrario”. La fermentación acética se lleva a cabo mediante las bacterias del género Acetobacter, un género de bacterias aerobias, que transformarán el etanol obtenido en ácido acético. Aprovechando las producciones de remolacha azucarera en la provincia de Cádiz, que son el suministro de la Azucarera Ebro (proveedor de melazas) y el aumento del consumo nacional de vinagres de diferentes procedencias, se plantea en el proyecto una vía alternativa para el aprovechamiento de dichas melazas, que hasta entonces, su única salida habría sido el de proporcionar nutrientes a piensos animales. La planta diseñada en el proyecto tendrá una producción anual de 1250 m³ de vinagre. Consta de una nave que ha sido dividida en dos partes: en una de ellas se llevará a cabo el proceso de producción de etanol y en la otra el proceso de producción de vinagre. La nave consta de cuatro fermentadores alcohólicos y cuatro fermentadores acéticos de 15 m³ de capacidad cada uno de ellos, un tanque de almacenamiento de melazas concentradas de 90 m³, un tanque de almacenamiento de melazas diluidas de 75 m³, un depósito de almacenamiento de vinagre de 60 m³, dos tanques pulmón y uno de etanol de 30 m³ cada uno de ellos, un equipo de filtración tangencial, cuatro equipos de filtración a vacío y una torre de refrigeración del agua que circula por el interior de los serpentines que se encuentran en el interior de los fermentadores. La torre de refrigeración no ha sido objeto de diseño en el presente proyecto pero se ha considerado importante su instalación debido a los costes de agua de red que ahorraría a la planta. Como novedad, se ha optado por la instalación de agitadores/aireadores de efecto Venturi, los cuales producen un torrente de burbujas de aire en el interior del fermentador acético al introducir una corriente de aire mezclada con el caldo de fermentación succionado previamente. En el presente Proyecto Final de Carrera se ha abordado el diseño de las unidades de fermentación alcohólica y acética haciendo uso del código ASME Sección VIII División 1. Además se ha realizado el modelado de los fermentadores, ajustando cada uno de los procesos a un modelo cinético distinto adecuado para cada tipo de fermentación. Dicho modelado se ha llevado a cabo utilizando la herramienta de software matemático MATLAB. Posteriormente, se han diseñado los depósitos de almacenamiento descritos anteriormente haciendo uso de la normativa americana API 650 (American Petroleum Institute). También se han realizado los cálculos para diseñar y seleccionar los siguientes elementos de la planta: -Diseño de la red de tuberías de la planta mediante ASME B31.3. y las pérdidas de carga que presentaría. -Selección de bombas y cálculo de su altura útil, potencia y altura neta de succión positiva disponible. -Diseño del serpentín interno y caudal másico de agua que circula a través del mismo. Finalmente se ha realizado un estudio económico en el cual se garantiza una rentabilidad mínima de la planta de un 20%, teniendo en cuenta que a partir un 15% ya se considera rentable.
Subject: Vinagre ; Industria ; Remolacha azucarera ; Proyectos fin de carrera.
Handle: http://hdl.handle.net/10498/17443
Date: 2014-11-01

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