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EXTRACCION DE ACEITE DE SESAMO
ORIGEN Y CARACTERISTICAS DE PLANTA DE SESAMO:
El ajonjol o ssamo es una planta cuya especie botnica es de familia Sesamum indicum, sucultivo es anual, el ciclo puede variar entre 90-130 das dependiendo de la variedad y lascondiciones ecol!icas"Se caracteri#a por ser una planta $erbcea %ue soporta temperaturasentre &0' y 3(')"Sus $ojas son verdes y flores blancas o rosas, su tronco es er!uido producecapsulas con numerosas semillas lisas"
VARIEDADES DE SESAMO:
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ESCOBA BLANCA DORADO NEGRO MBARETE INIA
*ay diferentes variedades de ajonjol, se pueden dividir por su color y su precocidad, las mscomunes son de color blanco y ne!ro o tostado" +as primeras se caracteri#an por su buendesarrollo y por ser ei!ente en nutrientes del suelo, por tanto reciben mejor precio y se usanpara la panificacin y reposteras" +a se!unda variedad corresponde a las semillas me#cladascoloraciones. entre amarillo o marrn oscuro, la planta es ms pe%ue/a con menoresrendimientos y se desarrolla en suelos pobres en nutrientes, es ms rustica %ue la blanca y seusa para la produccin de aceites y $arinas"
El ajonjol es una olea!inosa %ue provee mas $ierro %ue el $uevo, es una fuente de lecitinamayor %ue la soya., es de fcil di!estin para el or!anismo $umano, sabor a!radable y rico enpotasio y sodio" Se utili#a como especia para la preparacin de pan, !alletas, confitera, aceitecomestible"
El aceite de ajonjol es apetecible por ser de lar!a duracin, debido a %ue contiene unantioidante llamado sesamol" El ajonjol posee un alto valor nutritivo y su aceite es de mejorcalidad %ue el resto de olea!inosas" or tal motivo, no es de fcil acceso para los $o!ares,debido a su alto nivel de calidad %ue se traduce en un mayor precio con relacin al resto de
aceites"El 02 por ciento de la produccin mundial se destina a la elaboracin de aceites y $arinas, laindustria alimenticia es el principal se!mento de mercado"
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DIAGRAMA DE FLUJO
ACONDICIONAMIENTO DE LA MATERIA PRIMA
1000
6007 95
TORTA
992,05
kg
HEXANO
6000 kg
1000
1000
6007 956006 83490 k490 k
SOLVENTE
FASE
ACUOSA1,12 kg
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rimeramente se verifica el tipo de semillas si estas son blancas o de color para proceder a la
eliminacin de cuerpos etra/os, $ojas y ramas, para lue!o ser almacenados en silos" +ue!o
verificar la $umedad %ue debe ser inferior a 102 para evitar la de!racin del color y el aumento
de cidos !rasos libres, se reali#a el secado en una estufa" +ue!o se procede al descascarado
de las semillas por frotacin, pasando al triturador de semillas en un molino de discos $asta
reducir a un buen tama/o de partcula"
COCCION
Se procede a una coccin con vapor de a!ua para poder romper las paredes de las clulas
para %ue escurra el aceite con mayor facilidad"
EXTRACCION CON SOLVENTE
+a produccin de aceite de ssamo se efecta en un tan%ue a!itado donde se car!a la pasta
caliente junto con el solvente $eano. se procede a la etraccin del aceite"
DECANTACION
4ebido al uso de un solvente voltil se procede mejor a una decantacin de partculas finas
contenidas en la miscela"
EVAPORACION
ara la concentracin del etracto diluido se reali#a en un evaporador de pelcula descendente,
el solvente condensado se almacena en un tan%ue central para su posterior reutili#acin" El
tan%ue de etraccin y el evaporador trabajan con a!ua caliente"
ALMACENAJE
4espus de $aber concentrado el aceite se !uarda en un tan%ue de almacenamiento en
condiciones adecuadas para su posterior refinacin"
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DISEO DE TANQUE EXTRACTOR
El e%uipo es un tan%ue a!itado provisto de una c$a%ueta de calefaccin para mantener la
temperatura constante, cuenta tambin de un rodete y una turbina de seis palas junto con
cuatro placas deflectoras"
+a funcin principal del tan%ue de etraccin es en primera instancia de ase!urar intimo
contacto entre la pasta caliente y el solvente"
+a masa de semillas es de 1000 5! y del solvente 6000 5! la densidad de la me#cla es de
69&"96 5!7m8 por lo tanto para determinar el volumen del tan%ue se tiene
roporciones !eomtricas para un sistema de a!itacin normal
:abla 3";-1 4a 7 4t > 173 S& > E 7 4a > 1 S3 > + 7 4a > 17;
S; > ? 7 4a > &73 S( > @ 7 4t > 171& S6 > * 7 4t > 1
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4onde
4a > 4imetro del a!itador
4t > 4imetro del tan%ue
E > Altura del a!itador
+ > +on!itud de las aspas
? > Altura del a!itador
@ > Anc$o de deflectores
* > Altura del tan%ue
El volumen del cilindro es
Bme#cla> 000 5! C > 10,1m3
4ensidad > 69&,96 5!7m3
C >LD2
4
Dsando el factor de forma S6 > *t 7 4t > 1
or lo tanto 4t >3
4V
4e la ecuacin anterior se determina la altura y el dimetro del tan%ue
4t >3
410,1
*t 7 4t > 1
4t > &"3; m *t > 1 4t > 1 &"3;
*t > &"3; m
DISEO DEL AGITADOR
Dsando factor 1 S1 > 4a 7 4t > 173
4a > 173 4t > 173 &"3;m
4a > 0"F m
a. Altura del a!itador al fondo del tan%ue
Dsando el factor & S& > E 7 4a > 1
E > 0"Fm
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b. ara las paletas
Dsando factor 3 y ; S3 > + 7 4a > 17; S; > ? 7 4a > &73
+ > 0"19(m ? > 0"(&m
c. ara las placas deflectores
Dsando factor ( S( > @ 7 4t > 171&
@ > 0"19(m
Calculo d la !o"#c$a dl a%$"ado&
Dn factor importante para la a!itacin es la potencia del motor %ue ser determinada acontinuacin
Gp > PGc
nDa5 Gp > Gumero de potencia H > 4ensidad
> otencia 4a > 4iametro del a!itador
> NpnD a
5
Gc n > velocidad radial de a!itacin I > viscosidad
ara poder usar la si!uiente ecuacin se tienen los si!uientes datos
n > 0"36m
H > 69&"96 5!7 m
I > &";&F10J 5!7 ms
4a > 0"Fm
Se calcula el nmero de Keynolds
Gre >Da n
Gre >0.780.36692.976
2.428102
Gre > ("19 10
)on el nmero de Keynolds se procede a leer el nmero de potencia par turbinas y cuatroplacas deflectoras de la !rafica 3";-;
Gp > 3"(
ara este nmero de potencia y con una eficiencia del 0 2 tenemos
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P ' (!
Calculo dl co#)u*o d calo& # l "a#+u
ara el clculo de calor necesario para el calentamiento de a!ua, se usa la si!uiente ecuacin
L > Dd A M:ml
4onde
Dd > )oeficiente !lobal de transferencia de calor
A > Nrea de transferencia de calor
M:ml > :emperatura media lo!artmica
ara el clculo de Dd, primero se calcula el coeficiente !lobal limpio Dc y para esteprimeramente se determinan los coeficientes de pelcula interno $ y el coeficiente de pelculaeterno $c"
Calculo dl co,$c$#" d !l-cula $#"oara el clculo de este coeficiente se usaran correlaciones empricas neOtonianas, se usara lasi!uiente correlacin para la transferencia en tan%ues a!itados" Ecuacin ;"(-; a DaN
. Cp
k . P
.Q
+os valores de a, b y m para un a!itador de turbinas con paletas planas y deflectores eintervalos de Keynolds entre (00 a 310(son
a > 0";
b > 0"666
m > 0"1;
:odas las temperaturas se evalan a la temperatura media del fluido 300"6(5., ecepto la %uese evala a la temperatura de la pared :O > 30F"1(5.
I > 0"0003; 5!7ms
IO > 0"0003& 5!7ms
)p > &&60"F @75!'5
5 > 0"13F ?7m'5
)alculo para el numero de Keynolds
Gre >Da n
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Ge > ("1103
)alculo para el nmero de randt
Gpt >Cp
k
Gpt >2260.870.00034
0.138
Gpt > ("(
Keali#ando todos los clculos $i resulta
$i> (33"0F ?7mJ'5
Calculo dl co,$c$#" %lo.al l$*!$o Uc
Se tiene la si!uiente ecuacin ;"3-1 1
he Rx
K R1
hi
$e > coeficiente de transferencia de calor eterno
$i > coeficiente de transferencia de calor interno
5 > conductividad para el tan%ue de acero inoidable
M > espesor del tan%ue
ropiedades para el acero inoidable 30;
)p > 0";61 5@75!'5
5 > 16"3 ?7m'5
M > 0"00&m
El coeficiente $e, dentro de la c$a%ueta tiene un valor aproimado
)on todos estos datos se tienen el coeficiente !lobal de transferencia de calor D), i!ual a
Uc / 012341 56 *789
Calculo dl co,$c$#" %lo.al d "&a#),c$a d calo& Ud
El factor de obstruccin Kd para el a!ua es F"F110 -(mJ857?, con este dato calcula elcoeficiente !lobal total, Dd
1
Ud >1
Uc RKd
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Dd > ;(3"6F ?7m&'5
Calculo dl ,lu;o d calo&
El flujo de calor necesario para elevar la temperatura de &0') a 3(') es
L > Dd A M:mlM:ml >TT
lnT /T
A > 1"&mJ Area de transferencia de calor
M:ml> 10"9&') :emperatura media lo!artmica
or lo tanto Lc > &&1("(11 5?
Calculo dl calo& !&d$do !o& co# 30F"1(5 :emperatura de pared
:b > 3&9"( 5 :emperatura !eneral del aire
Calculo dl co,$c$#" co# a G!rGpt.m
:odas las propiedades se evalan a la temperatura !eneral del aire, :f
:emperatura de pelcula :f > 3&9"( '5
)onductividad trmica 5 > 0"016( ?7m'5
Gumero de randt Gpt > 0"03
Gumero de &"&(E10
1"(FE10
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+os valores de a y mse dan de la tabla ;"-1 del &0') m > 3(00 5!7$
:> 3(') )p > ;,1F;5@75!'5
Dd > ;(3"6F ?7mJ'5
or lo tanto el tiempo de calentamiento resulta
" / >0' ?
D$)@o dl "a#+u d cal,acc$=#
El e%uipo servir para suministrar a!ua caliente al etractor" Es un recipiente cilndrico %ueposee una resistencia elctrica para suministrar el calor necesario para elevar la temperaturade &0') $asta 3('), para %ue el a!ua caliente pase al evaporador y se concentre el producto"
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D$)@o dl +u$!o
Se considera un volumen de 0";0 m3en funcin al volumen de a!ua %ue podr caber en elespacio anular del evaporador y se tomara la altura el doble del dimetro
Si G >4 Ccilindro >LD2
4 > 0,31 m3
4 >3
2V
)onsiderando un mar!en de se!uridad en la altura del tan%ue de 302 las dimensiones son
4 > 0"63m * > 1m
Pa&a l cal#"ado&
El calentador deber evaluar la temperatura desde &0T) $asta 3(')"+os datos se sacan a latemperatura media, :m > &"(T), la capacidad calorfica del a!ua es ;"1F; 5@75!')"
+a densidad del a!ua es 99&"&( 5!7m3
Se tiene una masa de 396"9 5! de a!ua, usando la ecuacin
L > m! C"!#T
$ % 3(00! 4,184 ! &35'20(
O)*++-./ Q / 2> 9J6?
Q / >2 95El medio de calefaccin sern resistencias de inmersin, el tama/o ms cercano de resistenciaes de 10 5? con una lon!itud de inmersin de 3( pul!" or lo tanto se calcula el nmero deunidades necesarias para el calentamiento"
G' de resistencias >Q
10K
G' de resistencias > 6,1>
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Son necesarias seis resistencias de inmersin para el calentamiento"
Calculo d la &)$)"#c$a lc"&$ca !a&a l cal,ac"o&:
4atos
L > 9;;(3,F 5@
Aplicando la ley de @oule, Uel calor producido por un conductor al pasar la corriente a travs de
l es directamente proporcional a la ener!a elctrica ? !astada para vencer la resistencia delconductorV.
4onde L > 0,&; ?
? es el trabajo =94453,8
0,24
=393557,5K!
+a potencia elctrica es el trabajo o ener!a desarrolla en cada unidad de tiempot > 0,;3$
P=
t
P=393557,5K!
1h"#3600 s
1h"
P=254,24 K
EVAPORADOR DE PELICULA DESCENDENTE
osterior a la etraccin se procede a efectuar la concentracin del etracto %ue contiene una!ran cantidad de solvente, el e%uipo ele!ido es un evaporador de pelcula descendente" Estetipo de evaporador es muy usado en productos %ue no deben ser epuestos muc$o tiempo a la
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superficie caliente, es de bajo costo con buenos valores de coeficiente de transferencia decalor"
Este e%uipo consta de una cora#a y tubos verticales en cuyas superficies interiores se formauna pelcula de l%uido %ue se va concentrando
D$)@o dl +u$!o
Wbtenemos la temperatura de saturacin del $eano a la presin de 1(0 mm*! %ue es
:e > &"6(')
El producto a concentrar desciende por el interior de los tubos internos y por el espacio anularasciende el a!ua a ((')" +a capacidad de procesamiento definido en &(1F"(5! se tiene lasi!uiente simbolo!a"
m> Xlujo msico del etracto a concentrar
m> Xlujo msico del etracto concentrado
m > Xlujo msico de $eanom; > Xlujo de a!ua de calentamiento
:> :emperatura del etracto diluido
:> :emperatura de salida del etracto concentrado, se considera (') , ms %ue latemperatura de saturacin al $eano
:; > :emperatura de entrada de a!ua de calentamiento
:( > :emperatura de salida del a!ua
m> 169 5!7$ :> &0')
m> 163"35!7$ :> 3&"6(')
m3 > (1(" 5!7$ :; > ((')
m; > &199"3 5!7$ :( > ;F')
Calo& a.)o&.$do !o& l "&ac"o
Es el calor necesario para subir la temperatura $asta la temperatura de ebullicin del $eano
:e., ms el calor necesario para la evaporacin del solvente"
L > m! C"!#T -3!3 -3!C"!#T
.+
C" % 053 :;g')
#T % 63')
C" % 052 :;g')
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ara determinar el calor latente de vapori#acin de $eano, se evala a la temperatura media"
: > :R:e. 7 & > 30"1(')
)on este valor y $aciendo uso de la !rfica determinamos
3 % 4083 : ; g
. +/*./ *./
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:enemos %ue +total >A
D
+total > ("&m
ara el lar!o del tubo
+tubo >
t$%&s
Ztubos 3
+tubo > 1"&m
or lo tanto la lon!itud del evaporador re%uerido es
L / 312*
D$)@o dl co#d#)ado&
+a funcin del condensador es condensar el vapor de $eano $asta la temperatura ambiente,para %ue pueda ser almacenado y pueda ser reutili#ado" En el condensador las dos corrientesestn separadas por una pared y el calor pasa por esta, el flujo seria en contracorriente, lascaractersticas operativas de este e%uipo se muestran a continuacin"
D$)@o dl +u$!o
+os datos del dise/o son
:> :emperatura de entrada de $eano
:> :emperatura de salida de $eano
:3 > :emperatura de entrada del a!ua de refri!eracin
:; > :emperatura de salida del a!ua de refri!eracin
m> Xlujo msico de $eano
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m> Xlujo msico del a!ua de refri!eracin
:> &"6( ')
:> &1 ')
:3 > &0')
:; > &1')
m> 1(10 5!
:odas las propiedades del $eano y del a!ua se evalan a la temperatura :m del sistema"
Bala#c d calo& !a&a l ?a#o
L> m! C"!#T
.+
L % :.< +?. ".< +: +.
m % F:>D. -/?. + +.
C" % :.< +/"+?. " ;3;3"1 5!7$
ara la ecuacin de dise/o
L > Dd A M:ml
4onde
Dd > )oeficiente !lobal de transferencia de calor
A > Nrea de transferencia de calor
M:ml > :emperatura media lo!artmica
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Se calcula M:ml con la ecuacin
M:ml >
( T1T4 )( T2T3)
ln(
T1
T4
T2
T3
)
M:ml > &"(F')
El coeficiente de transferencia de calor para un sistema donde el vapor pertenece a lacate!ora de disolventes or!nicos y el medio de refri!eracin es a!ua el coeficiente varaentre ( a 1(0 [tu7'X$X:\& tomando como valor promedio se obtiene ;00"3 5cal7')$mJ"
4e la ecuacin anteriorse tiene
A > 0";&mJ
ara el dise/o se definio el dimetro de los tubos
D$ D 24imetro nominal 17&V 0"01(9m 0"0&133m
D$ D 24imetro nominal FV 0"&0&m 0"&19m
ara el clculo de la lon!itud
A >Y4+
Se tiene el valor de la lon!itud
+ > 0"66m
ara el nmero de tubos
n >A
DL
n > 11 tubos
resumiendo se tienen los valores de
L / * D / >32>*
D$)@o dl "a#+u d cal,acc$=#
El e%uipo servir para suministrar a!ua caliente al evaporador de pelcula descendente y otrasunidades del proceso de etraccin" Es un recipiente cilndrico %ue posee una resistenciaelctrica para suministrar el calor necesario para elevar la temperatura de &0') $asta (('),para %ue el a!ua caliente pase al evaporador y se concentre el producto"
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D$)@o dl +u$!o
Se considera un volumen de 0";0m3en funcin al volumen de a!ua %ue podr caber en elespacio anular del evaporador y se tomara la altura el doble del dimetro
Si G >4 Ccilindro >LD2
4 > 0,31 m3
4 >3
2V
)onsiderando un mar!en de se!uridad en la altura del tan%ue de 302 las dimensiones son
4 > 0"63m * > 1m
Pa&a l cal#"ado&
El calentador deber evaluar la temperatura desde &0T) $asta ((')"+os datos se sacan a latemperatura media, :m > 3"(T), la capacidad calorfica del a!ua es ;"1F; 5@75!')"
+a densidad del a!ua es 99&"&( 5!7m3
Se tiene una masa de 396"9 5! de a!ua, usando la ecuacinL > m! C"!#T
$ % 309,3 ! 4,184 ! &55'20(
O)*++-./ Q / 04221 9J
)onsiderando un tiempo de calentamiento de 1 $ora
L > 04221 9J6?
Q / 241 95
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El medio de calefaccin sern resistencias de inmersin, el tama/o ms cercano de resistenciaes de 10 5? con una lon!itud de inmersin de 3( pul!" or lo tanto se calcula el nmero deunidades necesarias para el calentamiento"
G' de resistencias >Q
10K
G' de resistencias > 1"&( >
Son necesarias dos resistencias de inmersin para el calentamiento"
Calculo d la &)$)"#c$a lc"&$ca !a&a l cal,ac"o&:
4atos
L > ;(&6&, 5@
Aplicando la ley de @oule, Uel calor producido por un conductor al pasar la corriente a travs del es directamente proporcional a la ener!a elctrica ? !astada para vencer la resistencia delconductorV.
4onde L > 0,&; ?
? es el trabajo =45262,7
0,24
=188594,6K!
+a potencia elctrica es el trabajo o ener!a desarrolla en cada unidad de tiempo
t > 1 $r
P=
t
P=188594,6K!
1h"#3600 s
1h"
P=52,38 K
D$)@o d "a#+u d al*ac#a*$#"o
El e%uipo es bsicamente un tan%ue para almacenamiento de $eano de capacidad de (m3 ladensidad del $eano es 6(9"0 5!7m3" or lo tanto se tiene
Dsando un factor de forma] *t > 4t
C >LD2
4
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4 >3
4V
con un factor de se!uridad del 30Z en la altura del tan%ue se calcula las dimensiones deltan%ue
4t > 1"F(m *t > &";1m