INSTITUTO POLITECNICO NACIONALESCUELA SUPERIOR DE

INGENIERIA QUIMICA

E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS

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DISEÑO DE UNA PLANTA PILOTO PARA

OBTENER PROTEINAS DE ALFALFA

TESIS PROFESIONALQUE PARA OBTENER EL TITU LO DE

INGENIERO QUIMICO INDUSTRIALP R E S E N T A

LUIS FRANCISCO MIRANDA LOPEZ

MEXICO. D. F. 1 9 8 5

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INSTITUTO POLITECNICO NACIONALESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA QblMiCA F INDUSTRIAS EXTRACTIVAS

DIVISION DE SISTEMAS DE TITULACION

M énco , D. F lo . de Agosto de 198¿

C. LUIS FRANCISCO MIRANDA LOPEZ. Pasante de Ingeniero QUIMICO INDUSTRIAL. Presénte

1968-1972

El tema de trabajo y/o tesis par» su examen profesional en la opción T E S IS TRADICIONAL INDIVIDUAL.

es propuesto por el C. INQ, JESU S AVILA GALINZOGA. quien será el responsable

de la calidad de trabajo que usted presente, referida al tema “ DISEÑO DE UNA PLANTA PILOTO PARA OBTENER PROTEINAS DE ALFALFA..el cual deberá usted desarrollar de acuerdo con el siguiente orden

RESUMEN.I . - INTRODUCCION.

I I . - ANTECEDENTES.I I I . - DESCRIPCION DE PROCESO.

I V . - INGENIERIA DE PROCESO.V . - DISEÑO DE EQUIPO.

V I . - ESPECIFICACIONES DE EQUIPO. V I I . - INSTALACION Y MONTAJE

CONCLUSIONES BIBLIOGRAFIA.

E l je f e de la División de Sistemas de Titulación

ING.t i J e t ¿ ael D tóartam ento de Opción

* C 4 fc

IXG. RUBEN LEMJS BORRON.

A LIS rAI<-í-"3:Pedro I ir id. Lira L:arí_ C. López Vda. de *ue con su cariño y capacidad me dieron la mejor de las Herencias, Ki Profesión.

A KIo HeíRKAKCS :CarlosGloriaArmandoPedroLixeyaIrma Leticia*¿ue con su apoyo, me impulsaron a lograr mi carrera.

A t.I tioPOSA: láónica A KI HIJa :Oarla Paulina.ue son mi mayor estímulode superación.

AL E7G. JíüLkj AVILA GALII^CGA Por su valiosa dirección y enseñanza.

a CCLC3 l u l o FAEILj.Ai.iio.

RESUtLtf.-E1 presente trabajo, tiene por objeto, en una prime

ra etapa, la obtención ue proteínas para consumo animal a — part.LT de la alfalfa y como segunda, la obtención de proteí­na blanca para consumo humano. Por el valor que representa­se considera a ésta ultima, la de mayor importancia.

El trabajo consta de 8 capítulos, en donde se deta­llan cada uno de los pasos, partiendo de la escala de vidrio de acuerdo al proceso PRO - XAK, previamente seleccionado, - considerando las condiciones de la alfalfa y aplicando algu­nas modificaciones a dicho proceso, para el logro de los ob­jetivos.

El primer capítulo se refiere a los pasos necesa- - rios para desarrollar la ingeniería de proceso.

El segundo capítulo se refiere a los antecedentes - históricos sobre los distintos intentos que han realizado di versos científicos para la obtención de proteínas a partir - de la alfalfa.

El tercer capítulo, describe los pasos que se si- - guen para el desarrollo del proceso PRC - XAN, el proceso — experimental y la descripción del producto y subproductos.

El cuarto capítulo índica las diferentes etapas que sigue el proceso a nivel de planta piloto, así como los re— sultados obtenidos en las 12 pruebas realizadas.

El quinto capítulo indica los datos específicos - - para el diseño de los equipos que intervienen en el proceso.

El sexto capítulo complementa al anterior, ya que - en él, se detallan las especificaciones y la selección de — equipo más adecuado para el proceso .■.’íC - XAK, anexando Ios- diagramas respectivos.

SI séptimo capítulo se refipxs a la instalación y - montaje del equipo para la operación de la planta piloto.

finalmente ¿e -nexan las conclusiones y la biDlio—¿raj. ía .

T«a pruebas de laDoratono a escala ¿e vidrio, son la base que se tomó ^ara que se desarrollara la ingeniería de proceso que se utilizó para especificar los equipos y - construir una planta piloto en que fuera factible continuar con el desarrollo tecnológico del proceso de obtención del concentrado proteico de alfalfa.

- 3 -

I.- IK ’RCDLCCIOK.-La ingeniería de proceso, es la tecnología

más especializada que se utiliza en el desarrollo industrial y comprende una serie de actividades dentro de etapas bien - definidas y que corresponden a:a).- Investigación bibliográfica.- wue consiste en recabar-

toda la información necesaria sobre la materia pri ma (propiedades físicas y químicas), así como los- difersntes intentos que se han desarrollado para - obtener de ella, algunas de es;s propiedades y la- tecnología o procesos más avanzados que hasta la - actualidad se tengan.

b).- Experimentación a escala de vidrio.- En esta etapa, —después de haber seleccionado el proceso de la in­formación bibliográfica, se procede a experimentar a nivel laboratorio para obtener datos, que permi­ten determinar parámetros útiles para el diseño de la planta piloto.

c).- Experimentación a nivel planta piloto.- Durante esta -parte del desarrollo del proceso, se obtienen da— tos a partir de los diferentes análisis que permi­ten establecer las condiciones para el diseño de - una planta piloto industrial.Todo lo anterior tiene como objetivos, las de - —

determinar las condiciones de operación, las constantes de -

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diseño, las necesidades de instrumentación y de mano de obra que en conjunto hagan más económicos les procesos de fabrica ción.

En el presente trabajo se describen los resultados de las experimentaciones realizadas en Iob diferentes nive— les para obtener la ingeniería de proceso para la obtención- de proteínas a partir de la alfalfa.

Se escogió este proyecto en virtud de la falta de­proteínas que posee la dieta del mexicano, ya que debido a - que no existe un balance económico general, el producto obte nido del proceso resultaría un ingrediente complementario — por su alto contenido de proteínas (49# base seca) y su bajo costo, lo que permite establecer el balance necesario.

Al utilizar la alfalfa como materia prima no afec­ta de ninguna manera a las zonas productoras que la utilizan únicamente como forraje, ya que al tratarla con amoniaco - - resulta beneficioso para el ganado, enriqueciendo los nutrien tes proteicos de uno de los subproductos que se obtienen del proceso.

En vina primera etapa, se ve factible la obtención- de proteínas de alfalfa jara el consuno animal, y posterior­mente se obtendrán proteínas para el consumo humano, lo cual se puede obtener continuando el tratamiento a base de solven tes al producto.

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II.- ANTECEDENTES:Desde hace mucho tiempo ha existido el interés por

la extracción de los principales elementos nutritivos de las plantas; así tenemos que Rouelle habla, en una publicación - aparecida en 1773, de la composición de las hojas mencionan­do una"materia glutinosa vegetoanimal". En dichos estudios- se reporta ya un proceso de extracción consistente en la - - molienda de las hojas, la extracción del jugo por expresión, separación de un coágulo verde mediante calentamiento y pos­terior filtración por lienzo; el líquido filtrado obtenido - era de color verde claro. Setenta y cinco años más tarde — Berzelius identificó dicha materia glutinosa vegetoanimal — como proteínas al mismo tiempo que definía a estas últimas.

En 1921, .Vinterstein desarrolló un método de - — extracción de proteínas a partir de hojas secas molidas, con soluciones alcalinas diluidas. Más tarde (1929) Osborae y - Wakeman describieron un método de extracción utilizando — — hojas frescas, habiendo sido mejorado dicho procedimiento — por ChiDnall y Schryver y por Kieoel y Gol.

En 1926 fue publicada en Inglaterra la primer pa— tente referente al procesamiento de hojas verdes a escala —

comercial.Bn 1936, Goodall patentó un proceso, en el cual —

utilizaba para la extracción del ju¿ o ie las hojas, unos tra pic.ies similares a los utilizados en la industria azucarera.

El jugo obtenido era únicamente concentrado y así conerciali zado.

Slade y 3irkinshaw patentaron en 1939 un procedi— miento para la extracción de proteínas como resultado de los estudios previos y muy amplios realizados por el primero.

A partir de 1942 Pirie comenzó a desarrollar proce sos más adecuados para la extracción de proteínas de hojas - y para la preparación de extractos proteicos para consumo — humano.

Desde esa fecha se han publicado numerosos traba— jos relacionados con los procesos y equipos de procesamiento utilizados para el fin que se ha señalado. Cabe hacer men— ción particular al proceso bautizado con el nombre de PRC - XAN desarrollado a fines de los años sesenta y aplicado pn n cipalmente a la alfalfa.

Este proceso está considerado como el proceso más- avanzado existente en la actualidad, pues incrementa grande­mente la recuperación de la proteína obteniéndose además un- concentrado rico en carotenos y xam;ofila,s, utilizado en la- alimentación de aves, aspecto este último que lo hace aún — más atractivo desde el punto de vista comercial.

El proceso ESC - XAK consiste esencialmente en las siguientes operaciones: (1) levado, trituración, amon&tación y adición de un oxidante a la alfalfa, (2 ) molienda, de la - cual se extrae el jugc por un lado y ^or el otro el pienso -

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húmedo, el cual se somete a secado y posterior prensado (3)- coa¿ulación del jugo mediante calor y agitación (4) separa— ción del coágulo del ju¿o café resultantes (5) secado del — coágulo (6 ) concentración por evaporación del jugo café.

- 3 -

III.- DüoCHI-tCICN SEL FRCCE3C.-Después de habar realizado un

estudio bibliográfico que abarcó un período de tiempo (de — 1912 a 1976), se encontró información suficiente para selec­cionar y definir el proceso FRC - XAN y elaborar el diagra­ma de bloques adjunto. Como no se tenían los datos tecnoló­gicos necesarios para instalar una planta industrial, fuá — necesario planear la investigación experimental con la cual- se obtuvieran.

Se realizaron pruebas a escala de vidrio, las cua­les se programaron buscando los siguientes objetivos:a).- Comprobar que; con este proceso se puede obtener -

el concentrado protéico como producto y jugo café- y pienso como subproductos.

■b)._ Probar los métodos de análisis de materias primas,producto intermedio y productos finales.

c).- Determinar condiciones de operación; presión, tem­peratura, tiempos, etc.

d).- Verificar el diagrama de flujo de bloques plantea­do para el desarrollo del proceso.

e).- Obtener información para desarrollar el diagrama - preliminar de proceso para la planta piloto y te— ner bases para seleccionar los equipos o bien para diseñarlos.De esta manera se efectuaron 12 pruebas a través -

A M O N IA C O

A L F A L F AALMACEN DE

M A T E R IA

P R IM A

M O L IE N D A

ALMACEN DE

P R O TE IN A

M E R C A D O

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M E R C A D O

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E SIQIE S O P

D IA G R A M A D E B L O Q U E S

P A R A L A P L A N T A P IL O T O

O E A L F A L F A

- 9 -

de las cuales, se determinó:El tamaño adecuado de picado de las hojas de alfal

fa. Las cantidades óptimas de amoniaco y oxidante que-se deben adicionar a las hojas.

La forma conveniente de molienda.las variaciones que se presentaban moliendo única­

mente las hojas o toda la planta completa.La forma de llevar a cabo la coagulación.Las condiciones de secado del pienzo húmedo y del-

coágulo.

café.La información acerca de la concentración del jugo

Las características de los productos obtenidos.El balance de materiales en cada etapa del proceso La verificación de los métodos de análisis de:

Proteína CarotenosHumedad XantofilaCenizas CarbohidratosFibra SólidosGrasa pll

- 10 -

I I I . - 1 .- PROCEDIMISK'EC SZPSRUü K'JAL.-

Se procesaron diferentes tipos de alfalfa para en tase a los análisis efectuados durante el proceso de las 12 pruebas realizadas, se pudiera seleccionar la que por sus - características fuera la más adecuada, siendo ésta la"tipo- Valenciana".

El procedimiento consta de los siguientes pasos:a).- Se trataron lotea de 500 de alfalfa fresca com

puesta de hojas y tallos.b).- Se lavó a chorro de agua de la llave para elimi—

narle las impurezas que posee, como tierra y abro jos.

c).- Se trató con oxidante y amoniaco (agregados en —forma diluida).

d).- 3e procedió a molerla finamente, utilizando para-esta operación un molino manual y posteriormente- cortarla con cuchillo, siendo este último, el de- mejor resultados.

e).- Se exprimió utilizándose una pequeña prensa manualobteniéndose por un lado, el jugo verde, y pienso húmedo por el otro.

f).- El ju¿o verde se espumó por medio de suministro -de aire utilizándose un matraz kitazato de 2,000 mi. (31 espumado anterior a 1» coagulación, se — efectúa con el objeto de que ertd. operación, - —

- 1 1 -

tenga mayor rendimiento).¿).~ 21 jugo verde espumoso se colocó en un vaso de —

precipitados de 1 ,000 mi., el cual se sometió a - baño maría a una temperatura entre 65 - 72°C, has ta obtener una coloración café y la formación de- un coágulo verde. Dejándolo enfriar y reposar.

h).- 21 producto de la operación se filtró a través deun tamiz de malla fina, obteniéndose el coágulo - verde por un lado y el jugo café por el otro.

i).- Él pienso húmedo obtenido anteriormente en la ex­tracción del jugo verde se secó en una estufa a - temperaturas entre 65 - 100°C para evitar su des­composición.

j).- SI coágulo verde y el jUt. o café, se pesaron para-determmar el rendimiento de las operaciones.

k).- Utilizando un matraz de tres bocas, se colocaron-50 mi. del jugo café para efectuar la evaporaciónempleando una camisa de calentamiento para poder- tener una temperatura homogénea y un reostato pa­ra el control de la misma. Dicho equipo fue co— nectado a una bomba de vacío para regular la pre­sión que evita que el líquido jase al refrigeran­te. La presión alcanzada para esta operación fue de 278 mm. de Fg. y ana temperatura de 75°G.Durar e operación, se ...u-ó jie e3 ju^o café —

- 1 2 -

era un líquido muy espumante, lo cual fué un obsta culo para que la transmisión de calor fuese eficien te. Es importante que la viscosidad del jugo con­centrado sea alta, alimentando con ello, la tensión superficial, que evita la posible fermentación del mismo.

1).- El coágulo húmedo, después de ser pesado, se depo­sitó en una cápsula de porcelana, la cual 9e intro dujo en la estufa durante 15 h., controlando la — temperatura entre 65 - 70°C. Obteniéndose una pas ta dura de color verde obscuro, que fué molida - - hasta obtenerla en polvo.El diagrama adjunto, presenta un resumen de los re sultados promedio de las 12 pruebas realizadas a escala de vidrio.

AMONIACO I OXIOANTE

&ALMACEN DE

M A T E R IA

P R IM A

M O L IE N D A S E C A D Oi

*

©1

ALMACEN OE

PROTEINA©

AGUA

&

AMONATACJON

©

FILTRADO COAGULACION

EVAPORADO

FILTRACION

TANQUE DE

CALDO C O N ­

CENTRADO

IMERCADO

CO NCEPTO 1 4 0 fl fl 11 1 2 1 4 1 3• / . KQ/OIA • / . KG/ D IA • / . K G /D IA • / . KG/DIA • / . KG/D IA • / . KG/ D IA • / . K G /D IA • / . KG/ OIA •/. KG/DIA

AGUA 80 Q 0 4 0 4 80 0 0 404 02 2 0 23 sg a a 173 fl 7 0 0037 a s 3 0 2 02 4 0 0 02 7 4 a 024 0 7 ClOOOOflF IB R A 4 a 0 0 2 4 0 0 0 2 0 2 a o o c s 7 8 0 010 21 0 0 0103 0 03 000013 0 0 0 0 OOOlfl 0 0 2 0 000 3 3 3 Q0003H

C E N IZ A S 2 i e 0 O H 2 1 B 0 011 1 1 7 a 0020 3 2 £ 006 0 0 0 0082 0 01 0 0 0 2 0 4 3 0 0 0 2 ¿ 0 0 □ ooozo 3 4 000034AM O N IA CO 0.001 1 0 OOOfl

O X ID A N T E a íx x x w

P R O T E IN A S 4 a 0 0215 7 4 0 037 S 3 0 0 1 3 0 fl 0 02 4 28 0 a 0 24 3 8 o o o a 7 1 fl 2 0 0087 1 1 4 0 0 0 3 7 4 4 fl Q 00437

O T R O S a 02 0 0 4 3 3 fl 0 0 2 7 7 1 2 0 003 o e 0 024 33 1 0 0 2 0 7 0 0 0 2 30 4 □ 02 12 7 0 0 0 4 2 3 8 7 0 0038S U M A 1 O O 0 5 10 0 O 5 1 0 0 0 2 6 1 0 0 0 2 3 1 0 0 o o a e 1 0 0 0 228 100 0 0 3 4 1 0 0 0 0 3 8 1 0 0 0 000 8

SECADO

COMPRWIDO

ALMACEN DE

PIE N SO

HUMEDO

MERCAOO

I P N

A P R O B O J A G

D I B U / ó '

L F M LFECHA l-l X-84

E S I Q I E S O P

D IA G R A M A D t B L O Q U E S

CUANTITATIVO DE LOS

A N A LISIS DEL P R O V E C T O

4III 2.- DESCRIPCION DEL PRODUCTO Y DE LCS 3U3PR0LÜCT0S.

Producto: Concentrado proteicoSubproductos: Forraje

Caldo alimenticio Concentrado Protéico.- Se obtiene en forma de pol

vo, con una coloración verde obscura, de sabor y olor ligera mente característicos a alfalfa, poco soluble en agua y pre­senta características específicas de dureza, variación por— centual de cenizas de 10 - 20 % y en humedad de 7 a 10 —temperatura de descomposición de 80°C. A la luz solar cons­tante, sufre descomposición parcial.

Forraje.- Materia fibrosa de color verde de sabor y olor a alfalfa, su contenido porcentual de proteínas es de 23 a 33 de cenizas entre 7 - 10 f>, y una humedad de entre 5 - 7 %.

Caldo alimenticio,- Es un líquido de color café - obscuro, soluble en agua, altamente viscoso y espumante, su­d o r es característico al caramelo. Su composición, en pro­teínas es de 5 a 13#» de cenizas de 5 - 15 %•

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- 14 -

IV.- ING3RISRIA L2 rRCCSSC.-Con los datos obtenidos en la investigación a esca

la de vidrio, se procedió a la instalación de la planta pilo to, en donde fué necesario hacer un estudio previo de la can tidad de materia prima necesaria para tal operación, así co­mo considerar las propiedades físico-químicas de la materia- prima, de los productos intermedios y finales para así espe­cificar las condiciones de operación y calidad de materiales que se usarán en cada uno de los equipos para un buen fun— cionamiento de la planta piloto.

los equipos fueron seleccionados de acuerdo a Ios- datos obtenidos en la escala de vidrio, diseñando algunos y utilizando los equipos con que cuenta el laboratorio pesado- de la ¿.S.I.*.I.E.

A continuación se describe cada uno de los pasos - efectuados en las pruebas utilizadas a nivel de planta pilo­to.

Se realizaron cuatro experimentos a escala piloto, incluyendo todas las etapas que intervienen en el proceso.A partir de ellas, se obtuvieron los datos para la operación así como para el diseño del equipo semi-industnal (cons can­tes del diseño), en la forma que a continuación se indica:

Siguiendo la secuencia indicada en los diagramas - de flujo del capítulo anterior, fueron tratados lotes de ¿00 kg. de alfalfa fresca.

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La primera operación es el lavado, el cual se efec túa con el fin de eliminar la tierra y otras impu­rezas, la operación se efectuó en el tanque lava— dor construido para tal efecto con una capacidad - calculada de acuerdo al lote a tratar y a la densi dad aparente de la materia prima.Posteriormente se desmenuzó la alfalfa en una pica dora, obteniéndose resultados satisfactorios en — cuanto a la calidad del picado y en el tiempo em— pleado.La alfalfa desmenuzada, fué colocada en un tanque- amonatador construido y diseñado para tal efecto,- considerando la capacidad y la reacción posible so bre el material de construcción, ya que en esta — operación, se le agrega el oxidante y el amoniaco- en solución acuosa, a manera de obtener un pH ligeramente alcalino en un rango entre 8 - 9 a efecto-de conservar los carotenos y la xantofila.La materia prima ya tratada, fué transferida a un-molino de rodillos para extraer por un lado el ju­go verde y por el otro el pienso húmedo, lográndo­se 100 kg de jugo verde y 100 kg. de pienso húmedo. La velocidad de molienda fué muy lenta con respec­to a las operaciones anterioras, por lo que se con sidera que deberían ^reveerse una serie de rodillos

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que evitarían un cuello de botella en el proceso.Taa siguientes operaciones sons El secado del --pienso húmedo y la coagulación del jugo verde.--(Para la obtención de las constantes de diseño del secador, se determinaron las curvas respectivas — bajo diferentes condiciones bien controladas, uti­lizando para ello, una estufa de laboratorio). --Para el secado del pienso húmedo, se utilizó un se cador de tambor rotatorio.Antes de llevar el jugo verde a coagulación, se le eliminan las fibras en suspensión, haciéndolo pa— sar a través de una malla del No. 30 de acero — — inoxidable, para que no impurifiquen el producto, la coagulación del jugo se llevó a cabo en el equ¿ po diseñado y construido para este propósito y que consiste en un tanque cilindrico vertical con fon­do cónico, el cual tiene entradas tangenciales pa­ra vapor o aire con objeto de agitar y calentar en forma eficiente para obtener la coagulación adecúa da.En esta operación, se utilizaron los 100 kg. de ju go verde, obtenidos de le molienda. Para efectuar la coagulación se abren las válvulas de globo ins­taladas en cada una de las entradas tangenciales - con lo cual se regula el paso del vapor saturado -

- 17 -

hasta aproximadamente 1 .5 k¿/cm de presión absolu ta, para obtener una temperatura de entre 65-70°C. promedio obtenido de las distintas pruebas realiza das. Empleándose para esta operación un tiempo — de aproximadamente 20 min. a partir del momento en que se inicia la inyección del vapor.El coágulo y el jugo café resultantes fueron sepa­rados por decantación. La mayor separación se ob­tiene cuando el jugo café ea evacuado por la parte inferior del tanque coagulador unos cinco minutos- después de haber efectuado la coagulación, es de— cir, cuando el coágulo se encuentra aún caliente y flotando por la parte superior del jugo café.31 coágulo es removido al final por la parte infe­rior, escurriéndolo posteriormente con ayuda de — una. malla fina del Uo. 30 de acero inoxidable.3e obtuvieron 100 Kg. de juco café y 18.2 kg. de - coágulo húmedo a partir de los 100 kg. de ju&o ver de; lo cual indica que aproximadamente 1o. 2 kg. del vapor utilizado se condensa a lo larfco de la opera ción.

8 .- Para separar lo& sólidos en suspensión (coágulo —fino) del ju~o caf-, se .rooaron diferentes tipos- de filtro, siendo el filtro tienso el que mejores- resultado; aportó.

2

- 18 -

31 filtro prenda utilizado cuenta con narcos de —2acero inoxidable de un pie de superficie, les cua

les pueden tener arreglos de 2 a 20 unidades. El-medio filtrante está compuesto por lonas de 300 ma

r 2lias con la misma superficie de filtración(l pie ) La presión de operación estuvo comprendida entre - 1 .6 y 2 . 2 k^/cm con lo cual se evita que el jugó­se salga por las laterales de las caras.El contenido de sólidos en suspensión después de -una decantación correcta debe ser de alrededor del 1 /£; un contenido mayor de sólidos, dificulta la - filtración demasiado, debido a la gran variedad de tamaños de partícula presente.Las partículas más pequeñas llegan a obstruir el - paso del líquido cuando la torta alcanza un espe— sor mayor de 1 mn.

g._ La siguiente operación del proceso, es el secado -del coágulo.La determinación de las constantes de diseño co--rrespondientes, fué realizada, al igual que para —el caso del pienso, en una estufa de laboratorio -que permitió obtener resultados precisos bajo con­diciones de secado bien controlados.

10.- Concentración del jugo café (evaporación).Esta operación se efectuó en un evaporador de tubos

- 19 -

laxaos de película ascendente y descendente.31 jugo café se precalentó a una temperatura de — 68°C y bajo esas condiciones se hizo circular a — través de los tubos del evaporador operando a - — 480 inn. Hg. de vacío, lográndose de esta manera — una evaporación instantánea (flash) y evitando así descomposición del producto. La alimentación con­tenía un 3 % promedio de sólidos totales y el pro­ducto concentrado 4C %.El jugo café es un líquido espumante, por lo que - debe tenerse en cuenta para el diseño del equipo - comercial.oe anexi diagrama descriptivo con los resultados - de las 4 prueoas realizadas a nivel planta piloto.

t • A L *■ A I M O N U C O

B -3

• A T 0 8 OBTENIDOS.

t ONCE PTO 1 4 i 0 0 11 12 t 4 1B

% n / n « % K f tM % h w a % % m ¡u \ % «OrfWA k ^ oia RObM

AGUA U .0 W0l44 02.300 ioooo 0023 ©3470 00 00 00.43 7.00 00 oo 02.10 02 10 0 33 Oí 09 1803 7 34 0 300

F IB R A 4 a IOS» 44» 0*3 0.33 1 0 4 10 23 2000 10.23 0.20 0.20 2 30 OJO 0.10 a o 4 1.03 0044

C E N IZA S < t 4 *4 <09 4.04 1 07 to o 2.17 t r o 0 00 • 70 2 44 170 14.03 1 70 1 73 030 0.03 0 30

AMONIACO 0.10 0.84

OXIDANTE OJDQ2 OOOO

PROTEINAS 9.4 H « * 4 0» ti 00 4.06 49 3.0 730 2IJB6 7 30 2.04 2.41 1040 241 9.90 2 00 40.30 2 10

O T H O S 1.1 I t H S.00 a. ore a m 0.0(0 1401 IL 40 33 40 IL 40 1.27 l 30 11.04 ( . 40 0.04 1.40 33 32 1.42

S U M A 100 0 *£QOO 100.00 m n toaoo 111*00 >ooo 127 20 tooo 34.22 100.0 0700 loaoo too 0 0 22 00 loo.00 4232

L E Y E N D A FLUJO PRINCIPAL

------ AGUA--------------------- VAPOR

- — A I R E

------------- A M O N I A C O

------------ E TOX I Q U IN A

A - 1 A L M A C E N DE H A T E R I A P R I M A

L LA VADOR

P P I C A D O R A

T r TR ANSPOR TA DOR ES

T 1 T A N Q U E C E R R A D O

M M O L I N O

S S E C A D O R ROTATORIOS p C I C L O N

P r P R E N S A D O

T v T R A M P A D E V A P O R

A - 2 A L M A C E N DE P I E N S O

T - 2 T A N Q U E C O N M A L L A

T - 3 T A N Q U E C O N C H A Q U E T A

T - 4 T A N Q U E M E Z C L A D O R

T - 5 T A N Q U E DE C A L D O C O N C E N T R A D O

B B O M B A

E E V A P O R A D O R

C C O N D E N S A D O R

C b C R I B A

p° PRECALENTAOOR de AIRES-2 S E C A D O R A L VACIO

A-3 A L M A C E N DE P R O T E I N A E N POLVO

O S I G N I F I C A P R E S I O N

S I G N I F I C A T E M P E R A T U R A

O S E R E F I E R E A L O S F L U J O S D O N D E H A Y C A M B I O S .

C U A D R O C O N L O S F L U J O S

P. N.

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L F M L

A P R O B O

J A G

F E C H A

1 - XI - 8 4

E. I Ip r o y e c t o p a r a o b t e n e r -

U N C O N C E N T R A D O P R O T E I C O DE

A L F A LFA

D I A G R A M A DE P R O C E S O

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V. Ll^rc Lx; S'LIIC:La determinación de constan'-o y otros date, que —

servirán para el diseño del equino de ls planta piloto aemi-conercial, fueron obtenidos principalmente ¿ai*, el filtro, -secadores y evaporador en las pruebas d~ laboratorio; ^ara -el ree.o del equipo se anotan datos ¿ve son igualmente unportantes oara fines de diseño.

Acondicionamiento de la materia prima £ molienda.-El acondicionamiento de la materia prima consistió-

en las operaciones de almacenaje y la molienda, las cuales -se realizan de una manera prácticamente simultánea.

Tomando en consideración el tamaño de los lotes a -tratar y habiendo calculado la capacidad de los equipos, se-procedió a su diseño, según la secuencia del proceso.1.- Alnacón de materia prima.-

Este almacén se diseñó de mad£ ra para una capacidad de 200 k^. de alfalfa, suficiente para un día de trabajo; tomando en cuenta las características de- la alfalfa, la caja está formada por tVjlas tanto en el fon­do cono en la3 paredes, con se_aracion entre ellas, lo cual­es nectario para la ventilación y r' e al humedecerla -con a¿ba, escurra para evitar la ^putrefacción.

la nadera con que esta construido, se recu n c con- ur.a resma epóxica y el armado se \izo c a tomillo ¿alva'i- zades, ¿ara evitar la contamir.ación óe la materia _;n^a con-

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La cxi^e-ción ¿e les tornillos en caso de .líocrse utilizado - de acero al carbón,2 .- Tanque lavador:

Una de las operaciones miportnnt 3r. el ^roceso, es el It.vado de la materií ^rana, en este caso la alfalfa trae- consi c, impurezas, c o i ü o tierra, la cual es necesario elimi—

nar par*.j tener finalícente un producto limpio y de ouena cali dad, ^ar> tal fin se seleccionó un tanque lavador de forma - cilindrica y vertical de fondo cónico y descc-r^a con válvula para eliminar el a_ua de lavado.

Para evit.ir la cont -i-inaciói* . * la ua^ericj prima, - el tanq'-e lavador construido de acero -2 carbón, se recuorió con una r ,sma ti^o epoxy. 3ste equino <e or.tc en 3 i-atas- aolaadjs cuerdo, con ruedas para trasladarlo de un lado a otro ot.cúri. 133 nece idi.de =, de operación.3 .- Iicc dora:

La cantid-d de iiatena a -untar se ajus­ta a ui. eruipo de e-paciaac existente ¿.i ol xierc do, por lo­que no so dise.'íó y práct i cadente se ootuvo un e jn. o de lí— nea (i,o ^e fabrican de nencr capacidad).

^ste equipe está construido de láuma de acero al - carbón con aspas radiales directa^en'.z ^coplo.da'3 soore la —feel.a del notor eléctrico, c-ja y ct >i rc&. comple tajéente---desi^o-i^a-jles j a r a l i ^ p i e ^ a . La p ic ad cra ; = t'< inontida sou re - una ^eqaer-a oase de f : „ r rc e a t r u c tu iu l d una a l t u r a a c c e s i -

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ble para alimentar la alfalfa por la parte superior y desear gar por la ^arte inferior. La base está fija al piso por ntódio de tornillos y taquetes de expansión.4.- Tanque de amonatación:

Como ya se ha descrito en el pro­ceso, es necesaria la amonatación de la alfalfa fresca pica­da, para esta operación se diseñó un tanque de 285 1 . de ca­pacidad de forma cilindrica de fondo plano y tapa con sello-alredeoor para evitar fugas de amoniaco. La tapa lleva ba—rreno de 25 m . aproximadamente, para entrada de la manguera con que se inyecta el amoniaco y mantener así el pH básico — para el proceso.

El material de este tanque es de acero al carbón,- recubierto interiormente con resina tipo epóxica para evitar la contaminación de óxido de fierro en la alfalfa.

A este tanque se le instalaron tres patas coloca— das a 120° con ruedas locas para transportarse de un lado a otro según las necesidades de la operación.5 .- Molino de rodillos:

De acuerdo a la bibliografía consul­tada, se recomienda para exprimir la alfalfa tratada, un ti­po de molino semejante a los utilizados en los ingenios azuca reros, es decir, de rodillos colocados en forma triangular.

Se realizaror diferer"tes pruebas en molinos de este tipo, obter-ier íopp b ’f.i'os resultados, e& decir, 50 1 de ren-

6 .- Tanque de ju¿~,o verde:.31 ju _ o veró<= o s t e i c o ‘ f l a l o ------

lienda, aunque se tengan precauciones, 11 ■ Vd consto alco ae fibra, la cual es separada en este tanque utilizando una ma­lla colocada en la parte superior. Danj. c de forma cilíndri. ca, vertical y de fondo cónico, con xana válvula instalada en dicho fondo. Este tanque tiene ur.n tubería a 12C om. h^cia- abajo del borde superior por donde se le conecta al vacío — para efectuar una mejor y más rápida separación del jugo ver de de la fibra.

Kste tanque se construyó de acero al carbón recu— bierto interiormente con resina tipo epóxica para evitar la- contaminación del jugo verde, la malla es del No. 30 de ace­ro inoxidable.7.- Tanque coagulador;

De acuerdo a la secuencia del proceso fué necesario el diseño de un tanque coagulador, este tanque es de forma cilindrica con fondo cónico con válvula instala­da en el fondo, construido de acero inoxidable ti^o 31?.

Gomo en este tanque, el ju* o t-s bonetido a c*ient^ miente con vapor directo, es neces-no preveer in espuma que se forma con el calentamiento y le a_irn.ción constante, ¡nr lo que se disecó para una capacidad de ni.: le "CO j de la — cantidad de ju¿o verde por coagulador, es d e c ir , 270 1 .

dimiei to en jugo ccr. respecto a 1p alfalfa <*limpr:;ada.

Para mantener la agitació-i con1- nante, se le insta­laron tres entradas de vapor tangencial?; d 120° y a diferen tes al tiaras, además de un termopozo jara ín^tc-isr un termo— metro ^ara el control de la temperatura.

Como en los otros tanques, se le instalaron 3 P&— tas con ruedas locas.8 .- Filtro prensa;

Para la separación de los sólidos en sus­pensión, es decir, coágulo fino, se utilizó un filtro prensa existente en el laboratorio pesado de la , con -capacidad suficiente de acuerdo a las necesidades.9 .— Evaporador de simple efecto:

31 jugo café debe ser hasta el 60 £ de sólidos, de acuerdo con las recomendaciones del - proceso y los obtenidos en las experiencias de laboratorio.

Para este fin se utilizó Tin evaporador de simple - efecto, instalados en los laboratorios pesados, el cual cons ta de todos los aditamentos e instrumentos necesarios para - su operación.1 0.- Secador de charolas:

El coágulo contiene una humedad de aproximadamente 80^, la cual es necesario eliminar, esto se— lleva a cabo en un secador de charolas, que consiste en una- cámara de paredes rectangulares, con soportes para los Dati- dores en donde se colocan las charolas con el coágulo.

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tn e. ce tipo de secador las charolas son de poca profundidad y su temperatura de operación ee de aproximadamente 120°C, - temperatura que se puede mantener con termostato, controlan­do la entrada de vapor o corriente eléctrica, la circulación del aire tiene una velocidad de 2 a 5 m/seg.

El secador tiene una salida para el aire húmedo y una entrada de aire fresco, la velocidad de producción es de 25 a 50 kg/h. de producto seco.

En la operación el coágulo sale con una humedad de aproximadamente 8 £ con respecto a la entrada.

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Coagulador:Datos de Operación y Diseño:Temperatura máxima: 76°CCantidad tratada: 100 1. de jugo verde

2Presión absoluta de vapor: 1.5 kg/cmTiempo total de la operación: 20 min.La capacidad de diseño del tanque fué la adecuada.SI volumen de materia aumenta mucho al efectuarse la coagula ciór., ya que la densidad aparente del coágulo formado es muy baja.SI incremento en peso de la mezcla es de 18/í debido a la con densación parcial del vapor utilizado.Peso de coágulo húmedo obtenido 18 kg.,Jugo café 100 kg.

Filtro:El filtro recomendado para la separación de las ¿articulas - finas de coágulo es el filtro prensa.Su rendimiento es satisfactorio sieupre y cuando la separa— ción por diferencia de densidades en el coagulador sea efi—caz de manera a tener entre 1 y 1.5/» de sólidos en susren--sión en el ju¿o café, ya que el sólido es muy impermeable y- obstruye fácilmente el flujo del líquido.Datos:Concentración de sólidos en el liquide a filtrar (ju^o caie,

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1 a 1.5».Lensjdad aparente coágulo húmedo = 0.4-5 g/cnr' (promedio)Peso total de sólidos a filtrar :or cada 100 kg. de suspen— sión = 1 a 1.5 kg.Volumen de torta (máximo) = 1.5-0.45 = 3*3 1«Espesor de torta permisible = 1 mm.Superficie de filtrado necesaria = 3.2 dn"/0.0l dm.

= 330 dm2 = 33 000 cm2Area filtrante de una ¿laca doble (con medio filtrante por -

. 2 2 ambos lados) = 2 pie = 1860 cmNúmero de placas necesarias 33 000 n ~ jQ

“7 S5Ü------- 17,7 1u2Presión de operación utilizada: 1.5 - 2.° kg/cz.'

Tipo de operación: máximo = 126 1/h.mínimo = 69 1/h.promedio 101 1/n

Tiempo total de operación empleado: 90 min. (incluye descargay lavado)

Secadores: (para el pienso y para el coágulo)Como ya se ha dicho anteriormente, los productos obtenidos apartir de la alfalfa mediante el proceso PRO-XAH son: El pienso, el coágulo y el jugo café. los dos primeros se obtienencon un alto contenido de humedad que es necesario eliminar através de una operación de secado.

El secado de un material consiste en extraer la — húmedad libre* contenida en éste. Ello se puede hacer, ---

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pasando una corriente de aire caliente a través de la super ficie del material, llevándose entonces a cabo simultáneamen te une transferencia de calor de la fase gas a la fase sóli­da, y una transferencia de masa de la fase sólida hacia la - fase gas.

Cuando un sólido es secado experimentalmente, los datos que se obtienen se presentan usualmente relacionando - el contendio de humedad con el tiempo. Estos datos son en— tonces graficados, y muestran el comportamiento específico - de dicho material durante la operación de secado.

Generalmente el comportaniento de un sólido al 3£ carse, sufre primeramente una pérdida de humedad por evapora ción de im» superficie en la que decrece gradualmente el - - área de sólido.

Las siguientes pruebas se hicieron en una estufa analítica, y representa el comportamiento que tienen tanto- el pienso como el coágulo húmedos, cuando son expuestos a - un secado, en determinadas condiciones de temperatura y húm£ dad ambiental y sin circulación forzada de aire o gases ca— lientes.* húmedad, que puede ser extraída a ur. naterial en determi­

nadas condiciones de temperatura y saturación del aire — con el cual está en contacto directo. Esta húmedad es so_ lo la que puede evaporarse.

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í l ETGLC :

a) Secado del Pienso Húmedo.1._ Se tomó un cristalizador de diámetro oonocido, —

previamente puesto a peso constante.2.- Se colocó la muestra en el cristalizador, espar—

ciendola uniformemente hasta alcanzar un espesor- de 1 cm.

3._ Conocido el peso de la muestra (por diferencia depesos), se introdujo en la estufa analítica a unatemperatura constante y se tomó el tiempo con uncronómetro.

4 .- Se anotó el peso de la muestra a intervalos dife­rentes de tiempo hasta peso constante, es decir -hasta que perdió toda su humedad libre.

b) secado del Coágulo:El secado del coágulo se hizo de la misma manera^-

que en el caso del fienso, con la única diferencia de que se tomó en consideración la variación del área, por disminuir -esta con el tiempo y esto se aplicó a l?s gráficas de ”N" —contra "X" (promedio).

Las pruebas del coágulo se hicieron a 80, 100 y -120°C.TTCI’A: El ^eso final de la nuestra se consideró como el peso

de sólido totalmente seco.

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SECADO DEL PISKSC.Material: Pienso húmedo tenp. = 100°G Espesor = •

flArea = 73.39 om‘ masa sílido seco = 5 £.CALCULO DEL TI-I2C DE SECADO:1o- Período de estabilización S3

0^=5 min., este valor se estimó de gráficas2.- Período constante Uü

Fórmala: ©~ = ^ X2* A Re

La = 6 g. de sólido secoX1 = 4-.1 g. hum/g. sol. secoXg = 1.84 g. hum/g. sol. secoA = 73*89 cm2

_ i 2Kc = 2.43 X 10-Jg. evap./min.cm 6 (4.1 - 1.84)

0 =(73.89) (2.43 X 10"3)

©2 = 75.52 min.3.- Período decreciente 'SE

Ls (X - X9) TTFórmula: 0, = ■ ■ Ln --

A (K1 - Ng) K 2

ls = 6 g.X = 1 . 8 4 g . h u m /g * s o 1 * s e c o *

Xg = 0.17 g. hum/g. sol. seco.T OK1 = 2.43 X 10_J g. evap/min. cm1'1 21I2 = 0°81 X 10"J g. evap/min. cm

A- 73*89 cm2

cm.

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6 ( 1 .8 4 - 0 .1 7 )

3 73.89 (2.43 - 0.81) (10'= 91.95 min.

4.- Período decreciente T®ls (X„ ^2

Ln0 . 8 12 .4 3

Ln

Ln

Fórmula: ©. =4 A (N1 - N2)

Ls = 6 g.X1 = 0.17 g. hun/fi» so1- seco.^ = X* = 0.05 g. hum/g. sol. seco.

T 2N = 0 . 8 1 X 10"-3 g. evap/min. cm\ 2 Ng = 0.4 X 10--5 g. evap/min. cm

X* = húmedad de equilibrio6 (0.17 - 0.05)© ----

4 73.89 (0 . 8 1 - 0.4) (10_:!)© = 16.76 min.4Tiempo total de secado:©T = ©1 + ©2 + + ©^ = 5 + 75.52 + 91.95 + 16.76©T = 189.23 min.De igual forma se efectuaron loa cálculos del tiempo- de secado del pienso húmedo para las temperaturas de 120°C, 140°C y 80°C. Obteniéndose los siguientes re­sultados :

0 . 8 10.4

t = 120°C©T = 114.76 min.t = 140°C

A = 73.89 cm*

A = 73.89 cai£

Ls = 5.5 g.

Ls = 5.5 g.©T = 86.94 min.

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t = 80°C A = 56.74 cm2 Ls = 7.2 g.©T = 249.07 min.

SECADC LSI COAGULO:Se efectuó de una manera similar al pienso húmedo,

obteniéndose los siguientes resultados:t = 100°C A = 73.89 cm2 Ls = 5.3 g-©T = 130.2 min.t = 120°C A = 56.74 cm2 Ls = 6.2 g.ft-, = 115.7 min.

EVAPORADOR:Datos de operación:7olumen a evaporar: 118 1. 118 X 60Alimentación al evaporador: ------------- = 83.29kg/h.

, 85 Temp. de alimentación: 68°CTiempo total de operación: 1.25 h. (85 min.)Altura del vapor condensado obtenido en 3 min. = 3cm*Volumen de producto obtenido: 6 1.Densidad del producto: 1.32 kg/l.Masa del producto: 1.32 X 6 = 7.92 kg.

7.92 X 60Gasto masa = Gm = ------------- = 6.5 kg/h.

85Concentración de la alimentación: 3 'f>Concentración del producto: 40 /£Vacío: 480 Hg./P/ Presión absoluta: 105 mm lie» (0.143 kg/cm2

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Hp. Entalpia del producto: 52 Kcal/kg.Temp. de evaporación: 52.45°CHe Entalpia del agua evaporada: 619.85 Kcal/kg.Tv Temperatura de vapor: 119.62°CTemperatura del agua de enfriamiento: 27 °CPv Presión de vapor (absoluta): 1.2 + 0.795 = 1.995kg/cm2Calor latente de vaporización: 526 Kcal/kg.Cp Capacidad Calorífica del producto: 1 Cal/g°C.Temperaturas del Evaporador:T.j = 117°C Temp. de vapor de la calderaT2 = 52.5°C Temp. del producto

= 52°C Temp.del evaporado= 38°C Temp. del agua de enfriamiento

I = 42°C Temp. del condensado.*5CALCOLOS.Kass de vapor (Kv) práctica:

AD2 3.14 (¿6.8)2 2 - ----------------- = 1720 . 2 cu4 4

D = Diámetro del tanque receptor de condensado = 46.8 cm.h = altura del vapor condensado = 85 cm.Volumen = V = 1720.2 X 85 = 146.217 cm3 = 146.217 1

146.217 X 60 ,Gasto Volumétrico (Gv) = ---------------- = 103.2 1/h.

85Kasa del vapor (Kv) = 103.2 kg/h.Cantidad de Agua Evaporada (E):

A = ------------ = 0.785 X (36.4)2 = 1040.01 cm2

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D = 36.4 cm. h = 105 em.Volumen = 1040.01 X 105 = 109,;10 en3 = 1C9.21 1.

109.21 X 60Gasto Volumen(Gv) = --------------- = 77.08 1/h.

85Cantidad de agua evaporada (E) = 77.08 kg/h.Calor Aprovechado

= fcp Hp + E HE - Ka ha

Kp = Masa del producto = 5.5 kg/h.

1! = Kasa de alimentación = 77.08 kg/h.ah& = Entalpia de alimentación = 68 Kcal/kg.

4a = 6.5 X 52 t 77.08 X 619.85 - 83.29 X 68

= 42,405.5 Kcal/h.Calor Suministrado (Q„);g = = 103.2 X 526 = 53,376 Kcal/h.

Calor Perdido (Qp)

Qp = -a ~ \ = 53»376 ~ 42>405*5 ip = 10,970.5 Kcal/h.Rendimiento.

42,405.5-A X 100 = ------------- X 100 = 79.4 f>

53,376Coeficiente Glo~bal de Transmisj ón de Palor (U)QA = UA T

TT - ^ „U A T~

- 35 -

I = Diferencia de Temp, = 118 - 52 = 66°C Area de transmisión de calor (A).4 tubos de 30 mm. O int. y 2.54 m. de largo © int. = 0 . 0 3 m.At = D h.At = 3.14 X 0.03 X 2.54 = 0.2392 m2.At = 0.2392 X 4 = 0.957 m2

-A = ^,403.? gcaJ.Au = 667 .3 3 — ---ü = ~TL T 0.957 m X 66°C m~ °G h."tAgua de Enfriamiento (E)

EH-, + Rk = (E + R) hjíi rH = gasto de agua de enfritaait-nto

= Entalpia del agua de enfriamiento = 27 Kcal/kg. h = Entalpia de la mezcla = 38 Kcal/kg.77.08 X 610.85 + R X 27 = (77.08 + R) 38 47,778.03 + 27 R = 2,929.04 + 38 RII R = 44,848.99 r = 4077.18 Kg/h.En el diagrama adjunto se muestra un resumen de los resulta­dos obtenidos en esta etapa.

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VI.- EJPECIglCAGICRES DE EQUIIO:Para el equipo diseñado, se elaooraron hojas de —

datos para solicitar cotizaciones, los cuales se indican a -continuación; cabe mencionar que algunos equipos no fueron -diseñados, sin embargo se presentan sus especificaciones.1.- Almacén de materia prima.-

No. requerido = 1Capacidad = 200 kg/día de alfalfaMaterial = Madera dura con recubrimiento de resina

tipo epóxica4 Soportes de 80 cm. cada uno de 7.62 X 7.62 cm.2 Vigas de 230 X 7.62 X 5.08 cm.2 Vigas de 200 X 7.62 X 5.08 cm.2 Vigas de 230 X 5.08 X 5.08 cm.2 Vigas de 200 X 5.08 X 5.08 cm.2 Soportes de 40 X 7.62 X 7.62 cm.12 Angulos de 127 X 7.62 X 7.62 cm.8 Reglas de 197.46 X 20 X 2.5 cm.30 Reglas de 40 X 20 X 2.5 cm.2 Tensores de 230 cm. y 2 de 200 cm. colocados en la parte inferior.

Entre soportes y vigas: unión machimbrado con tor nillos y clavos galvanizados.

Medidas externas: Largo 2.3 m., Ancho 2.0 m., --Altura 0.80 m.Se anexa diagrama.

mri?:j<J™na¡asiiEiaaiEki3Kssfj5caK;faí»«5akyiEBs.’ai4íssEitíu ■-■arsmiiíjnsarAijarasíKSaa.aizr j£

ESPECIFICACIONES

LFTA LIE DE FSQUINAS Y VIGAS 4 SOPORTE^ [>C 80 c m CADA UNO DE ■ AS 2 X 7.6 2 c. m

2 VIGAS DE 233X7. G2X5 08 cm2 VIGAS CE 2' C X 7.62 X 5.0 8 c rr2 V f A S i:z 7 \ ' » ^ 0 3 X 5 06 crn2 v \ , L Z . ■ O 5 ' ( I , ” 3 . 8 f ii ,0 ' ti_f, , ) ¡ £ <. 3<¡ v e s x v t j r~ i

¡2 Afi.':olOc. I'V W jT/ 6i X '’.L2 c , e HEGLAS Dc iOX ?.fc CT)30 R CG l »S r - ¿.j,\2 0X 2 5 c m? TENvosrs n: 2 : 0 =m V 2 d=. ¿su -

«.■i. r¿ t H'„ u PA R’ £ 1MF3-

CMTñP SJFO-’T'.S Y ílGAS l l-J.N - MACHiM3R.DC CON TORNILLOS Y~ CLAVOS GALV; MIGADOS. RECUBRIMiCN'O CON RESINA T,PO- EPOXV.

C A P A C I T A D ;0 ' , * g / Ü I A D~ A L F A l " A .

1 P N ’ e s 1 a 1 eA PROS 0 i •J 4 ¡D.BdJO, A ‘. M A C E N

L f ■ r 2

t-EC. i A M A T E R I A P « ? ' M

15 - > -fUaarm ^ rr« M itm t g n 1/ .vU «T 5TA l X¿ZG,ulXZ»Z. •*£*

- 37 -

2.- Tanque lavador:ÍTiSmero requerido = 1 Capacidad = 80 kg. de alfalfaMaterial: Acero al carbón recubierto internamente con -

resina epoxy.Diámetro exterior = 60 cm.Diámetro interior = 59 cm.Espesor = 0.02 cm.Altura = 90 en.Volumen = 259 1.Peso aproximado vacío = 27 kg.Peso lleno de agua = 260 kg. leso lleno = 300 kg.Soporte de ángulo de 2 X 1/4 pulg. colocados a 90° para instalar patas.Soldado a tope y esmeriladaDescarga en el centro del fondo pare instalar copie de 2 pulg standard.Fondo cónico de 5 cm.Se anexa diagrama.

V, — O 60 rr - —

I T

T “i0.2 m |

1

tb

0 9C T, SOPORTES DE ANGULO DE 2 X 1 /'♦" COLOCA CCS A K S * 90-

O.'jS'tiÁ.

V’STA SUPERIOR

E S P E C I F I C A C I O N E S CAPACIDAD 80 Kg DE ALFALFA MATERIAL DE ACERO AL CARBON DI VENSICNFSD= 0 60 m DI = O 596 mH- 0 90rn V = 259 1ESPESOR DE 2 m iPESO APROXiMADO VACIO 77 KgPESO LLENO DE AGUA 2 SO KgPE SC L LE NO 3 OC KgSOLl'íDJRA A TOPEDESCARGA EN EL CENTRO DEL FOf.COPAfíA INSTALAR CON COPLE DE

|l2 STD.

C. . .STAZi’ZmSZBZ*Í.U,*am&amBrW3ya,nr*fíBm¡anramtonsnF£A£n*2fflSBSnjafffcfii

£ 5 1 Q 1 r 1 P N

': ¡> i,: *»f y. l

APROBOJ A G

K C C N 4L A V A D 0 R A

( L >1 • • < ■ B .

____________l_

3 .- ¿xcaóori.

Como ya se indicó en el capítulo anterior, este - equino nc. fué diseñado sino que se uirió directamente del mercado, siendo equipo de línea, pues no se faorican de menor capacidad, sin emoar^o, sus especificaciones son;

Numero requerido = 1 Capacidad = 200 kg/l~ •Material de construcción = .¡.cero al carbón Aspas = r^üial^s dr acero al carbón Cuerpo y cubierta = Accro ^1 carbón l.otor = Eléctrico trifásico 440/200 V.

50/60 ciclos, completamente cerrado a --prueba c’e ¿oteo con vex.tilación externa. Lircctamente acoplada a las as^as.

Base: * ax~nal de ac^ro estructur,! co'eicial altura de 1m.

je anexa diagrama de la uase.

APROBO

E*í®»ju»rssafenswín(5srw.seif'*i?.

- 39 -

4.- Tanque de amonatación:Numero requerido = 1Capacidad = 285 1. = 200 kr. ds tJ faifa frasca y ;i-cada •M ate r ia l = Acero a l carbón y recubrim ien to in t e r io r

de resina tipo epóxica Tapa = Acero al carbón y recubrimiento inter\or de -

resina ti^o epóxica Medidas: 0 exterior = 0.625 m.

Altura = 0.910 m.Espesor = 3 ee.. tanto en cuerpo, fondo y —

tapa.Soldadura = a tope, esmerilada para recu--

brirEmpaque = hule blando

Se anexa diagrama.

zód&zttttx1 Tar jasaisasaa. ÍJt ¿U3C1- .CV/'TEL .

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- 40 -

5 .- holino de rodillos iEste equipo, tampoco fué diseñado, sino que se —

hicieron pruebas con los existentes en el mercado, los cua— les dieron un rendimiento de 50 $ de JU£0 con respecto a la cantidad de alfalfa alimentada, semejante a lo recomendado - en la bibliografía, aunque se le hicieron algunas instalaci£ nes que permitieran un mejor rendimiento»

El molino utilizado, consta de un motor de 3 HP,- que mueve a 3 rodillos en arreglo triangular por medio de —una banda trapezoidal "V" y engranes de fundición, se le --i n s t a l ó un switch reversible para efectuar la molienda en un sentido o on otro. Segiín las necesidades para la recepción del ju¿o se le adaptó una charola con malla para evitar el - paso de fibras, que afecta posteriormente el proceso. Los- rodillos y charola son de acero inoxidable ti^o 3 1 6.

A este molino se le adaptaron cuatro ruedas con - el fin de facilitar su traslado de un lu£ar a otro.

- 41 -

6 .- Tanque de jugo verde:Número requerido = 1 Capacidad = 154 1-Katerial = Acero al carbón con recuorimiento interior-

de resina tipo epóxica.Hedidas: Diámetro = 46 cm.

Altura = 91 cm.Espesor = 3 can» (cuerpo y fondo)

Conexión para la bomba de vacío de un diámetro de 1/2 de pulg. de acero al carbón recubierto con resma tipo epóxica.3 oguillas = una, en el fondo, copie para instalar vál­

vula de 1 pul¿. standard.Soldadura = a tope, esmerilada para recubrir Taja = de acero al carbón con recubrimiento de r=. ina

tipo epóxica y malla de acero inoxidable del —

lío. 30

Se anexa diagrama

J20 m m 80 m ir

457mm

ArtK'BA

DETALLE 1

SOPORTE DE ANGULO DE COLOCADOS A 90*

480 mm

4;

120 m m

80 m m

723 m m

I 1 00 ir m

E S P E C I FITAC i 0 F S

DIMENSIONES Vr 1 54 I D= ASO mm H=910 m mMATERIAL'ACERO INOXlDABlé- 31«- 1/16“CONEXION PARA LA B0H34 - DE VACIO DIAMETRO DE 1 V- (TUBO DE ACERO INOXID L- ■_» SOLDADO)PRESION Al MOSFEMt A ¡ESC. 1 10

PESO APROX. VACIO ?T • _ PESO LlCNO DE AOJA 2' Z ■ PESO LLENO APPOX l ". ? . DESCARGA EN CL CCNTnr - hONDC TARA INSTALAR .j ■ ple rr i" 51 D

MALLA DE ACERO INo> IÍJABlc Nc CT

E S 1 Q 1 E

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APROBC T A iQ U E ■

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- 42 -

7.- Tanque coagulador;Humero requerido = 1 Capacidad = 272 1.1’,-terial = acero inoxidable tijo 316 I.ediáas: Diámetro exterior = 60 cm.

A ltu ra = 01 caí.Espesor = 1/16 pul*,.

Soldadura; a tope3 niples con entrada tangencial ae % pul¿. de diáme--tro y 25 cm. de longitud, fie acero inoxidable tipo 316 Terno^oao a una altura de 15 cu. de acoro inoxidable - ti^o 316 ?ondo cónico¿escar^;: en el centro del fondo para instalar copie de 2 1/2 pult,.

3e anexa diagrama.

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- 43 -

8.- Filero jensa:Este equipe, así como loe poctenores, se encuen­

tran instalados en el laboratorio *;e¿-do de '.a J¡. > .1. ,.I. J., y al utilizarlos dieron los resultados esperados, país, efec­to de especificación, se anotan los datos existentes ^ara —

cadta equipo:El filtro prensa está formado cr plac<±s cuadra—

odas con un área de filtración de 1 pie1-, área formada ^or la lona por la que pasa el jugo café, quedando el coágulo como- torta.

2la suspensión es bombeada de 1 a 2 kg/cm por me­dio de una oomba tipo turbina, consta además de los siguien­tes instrumentos, como se especifica en el dia£rama adjunto:

?. ?. = Filtro prensa P. = manómetro ? 2 = manómetro

= tanque de alimentación T0 = tanque receptor de ayude filtro

= tanque de producto B = Bomba V = Válvula

. I I I I ■ T n M — i n r - T T T T I T irr ' ■ r - r - i ---- T í r r - r ~ n i - n T -• ~

L E V E N D A

F. R F I L T R O P R E N S A

P1 f c A M O M E V R O

P 2 M A N O M E T R O T, T A N Q U E DE A L I M E N T A C I O N

T2 T A N Q U E R E C E P T O * DE AYUCA

r F I L T R O t 3 t a n q u e d e p r o d u c t o

B BOM BA.

V V A L V U L A S

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- 44 -

9.- Evaporador de simple efecto:Para efecto del evaporado del juco café, se uti—

lizó el evaporador de simple efecto, el cual consta de los - siguientes equipos e instrumentos:

1 Evaporador2 Condensadores1 Tanque de alimentación 1 Tanque de condensado 1 Tanque de producto 1 Tanque de agua de enfriamiento 1 Tanque de agua evaporada1 Tablero de control automático de temperaturas 1 Bomba de alimentación 1 Bomba de vacío 1 Separador

17 Válvulas de bola, unas ¿.ara alimentación y otras para descarga.

1 Trampa de vapor 1 Rotámetro1 Indicador de temperatura

Se anexa diagrama.

- 45 -

10.- Secador de charolas:El secador de charolas consiste en una csLiara de

paredes rectangulares, con soportes para los bastidores en- donde se colocan las charolas.

Las charolas son de poca profundidad y su tempe­ratura de operación es de 120°C, la cual se controla por — medio de termostato, el cual controla la enerada de vapor o corriente eléctrica, la circulación del aire tiene una velo cidad de 2 a 5 m/seg.

El secador tiene una salida para aire húmedo y - una entrada de aire fresca.

Velocidad de producción es de 25 a 50 kg/h. de - producto seco.Procuramiento de equipo:

Una vez hecho el diaeíio de los equipos y estable­cidas las especificaciones de acuerdo a ls>s necesidades de - la planta piloto, se solicitaron cotizaciones a diferentes - proveedores, las cuales presentaron presupuestos, indicándo­las condiciones de pago, tiempo de entrega y el precio de - cada uno de los equipos. Con los datos obtenidos se hizo —

una tabla comparativa de presupuestos para así determinar al proveedor adecuado (se adjunta la tabla ccm arativsO •

COTIZACXGK DE S UIPC'

CONCEPTO CCUAÍÍIA3 PROVEEDOR 1 PROVEEDOR 2 PROVEEDOR 3 PROVEEDOR 4lavadoraPatasMaterials Acero al carbón

e = 1/8"1.123.001.352.00 2,475oGG

e = 1/8"1.144.002.600.00 i,7 4 4 . 0 0

e = 1/8 "2.750.001.850.00 T.60Ü7ÜC

e = 1/8"

$ 1,400.00Ajnonatación (Tanque de) Patas

7.488.001.352.006.396.002.600.00

12,000.002,200.00 $ 7,700.00

e=l/8" Acero Inoxidable 8,840.00 8,996.00 14,200.00 7,700.00Coagulación (Tanque de) Patas

8,070.001,352.00

5.356.002.600.00 NO COTIZO

Material: Acero Inoxida­ble, espesor: 1/8"

9,422.00 7,956.00 $ 6,545.00

Jugo verde (Tanque) Patas

5,200.001,352.00

5.096.002.600.00

10,200.00 1,100.00

Material:Acero Inoxidable 6,5 5 2 .0 0 7,696.00 11,3 00 .0 0 5 6,028.00Estruc tura 12,968.00 10,400.00 16,500.00

.vlruxcen 6,864.00 5,148.00 7,000.00 3 3,600.00

Tiempo de entrega

C orulic íone t-

iTecioti de 1976

Inv.Total: 334,153.40 inclu ye imp.merc. +30 días

5 0í c/podidos

Inv. íotai: 133,540.00 inclu ye 4 #30 días

idénticas

Inv. 'íotal: #37,100.00 mclu ye 4 tf>45 días(sin incluir tan que de coagula ción) idénticau

Inv. Total: > °.5,273.00

20 dínn dando ¿morjil d al trabajo. Con 50 i cié ^itici po y 50 ú al entregar. Compr.-x y llevar lat. rw d i¡ para rué la.i tonLfn c'-»v el mirmo ^ncio. II .i:Por otros informes sa.ie que el valor de la& iwcM locas son de i 100.00 C/l‘ se necesitan 1?. Por lo t<.j to se estima en j>1,CG0.(C ' Inv.Total+el valor de i ruedas: 3?6,473.00

- 47 -

OC¡-J.T- Xn. 531^.0 JIPI ADa :PÍICVJííLC.I ITo. 4

Al seleccionar al proveedor, se hicieron los pedi­dos correspondientes.

Posteriormente se hicieron visitas periódicas para comprouar el avance de fabricación.

Los equipos se construyeron de acero al carbón y - posteriormente se recubrieron interiormente con una resina- del tipo epóxica ¿>ara evitar la contaminación tanto de la - materia jruna como de productos intermedios.

Gólo en el caso del tanque co~aulaaor se construyó de acerr' inoxidable ya que se traoaja con altas temperavu— ras y no era posible la utilización del acero al carbón so­lo o recuoierto con la resina epóxica.

Cabe mencionar que el almacén de materia prima fué fabricado en el departamento de mantenimiento de los labora tonos pesados de la E.S.I.^.I.ü., se hizo el diseño, se — compró la madera y demás materiales ^ara su fabricación.

Para el diseño de la planta era necesario tomar en consideración, tuoerí?-^, válvulas j conexiones tanto para - vapor coco para los productos cañe jados, por lo que el mat£ rial utilizado fué de acero al c-o-oón, ac;ro inoxidable, —

broí*C3, I-7C, polipropileno y hule.También se tono en consideración el equipo eléctri­

co necesario, conc c ’-ies, -rrancadorco, interruptores de - cuoi-ill lS, elementos Léruacos, estaciones Je jotones, etc.

- 48 -

v i l . - II'oTALACIC: Y rc:;JAJ3.Para, la instalación la li. a p_lcto, e; r.ecesa

rio considerar las características de cj.da uno de los ¿xfe- renteb e^ui^os <iue intervienen er. ti desarrollo del croce'„o por lo ..ue es necesario determinar el lu^ar adecuado ^ara - tener los servicios requeridos cojo son: Agua, vapor, elec­tricidad, aire y vacío.

De lo anterior y consederando que el proyecto se - desarrolló a través de Departamento de Estudios 3s„jt¡ciales de la , se realizaron las gestiones para obte­

ner an espacio en los laboratorios ¿.esticos de la nisaa es—

cuela, aprovechando que en él, existe equipo que se utiliza vara el proceso.

Para la instalación, se hizo un arreglo de locali­zación del equipo en el espacio disponible (se adjunta pla­no) en el que muestra la localización de cada uno de los — equipos, y así determinar longitudes de tuberías, uan¿Tieras, cables e instalaciones del tablero eléctrico.

Cabe recordar que a casi todos los equipos diseña­dos para el proyecto, se le instalaron y?tas con ruedas lo­cas, lo que facilita en un momento dado el manejo de los — mismos, por lo que el montaje no se considera fijo, sino — más bien, adaptable a las necesidades y restricciones de la misma área disponible.

T - 3 TANQUE OE COAGULACION T - 2 TAh.ailE DE JUCO VERDF

TANQUE CE AMONATACION ALMACEN OF MATERIA PRIMA PICADORA MOLINOALMACEN OE PIENSO ALMACEN DE PROTEiNA EN- POLVOTANQUE PE CM OO

L P. N. E. S. 1. Q. |. E. |DIBUJO L. F. M. L

DIAGRAMA DE AREA-| DISPONIBLE PARA LA - fl INSTALACION DE LA - | PLANTA PILOTO DE LA-fl 41 FAIFA.

_________________

APROBO J A. G.

FECHA

’2 - X -e-

E T O X I Q U I N / j ^

ELECTR' :A

. A C O

ALFALFAALFA

$

1

1

£ 3

I APROBO.rj.D I B U J fJuJL&FCC K •’IB- IX - ‘Si,

s I Q I E

DIAGRAMA OE FLUJO tN | £L AREA D’SPONIBLE PA ¡ RA L A I NSTALACION OE LA § PLANTA PILOTO OE LA - S ALFALFA.

- 49 -

I. qC”CIüSICITJ3.A partir del análisis de las difercnto3 alternativas- posibles para el aprovecham.ier.to industrial de la al­falfa, se seleccionó el proceso llaxiado ERO-XAK.¿1 estudio a nivel de escala de vidrio, permitió la - verificación del proceso, afinar ¡nétodos de control y análisis, así conio aportó los datos necesarios para - la elaboración de los diagramas de proceso, el diseño y selección del equipo para la plata piloto.Jauto el e ipo diseñado, con: truido y/o seleccionado ccino el equipo ja. disponible en ol laboratorio pesado de la £. 3. I. I. Z., dieron los resultados positi^ vos esperados a e*:cila piloto.lo. planta piloto par^ ootener ccr_c¿r.t ado proteico a­par ir de la ali<lfa, es un .aso intermedio .ara la - instalación de plantas industriales, idue tengan como- fmalidad, la de resolver una .arte del problema ante ñor.Con el proceso se obtienen, aderás del concentrado pr£ téico, un caldo allx.enticio rico en xantofilas y caro teños (para alinento de aves) y un pienso seco con — alto contenido de nutrientes cus oirve para los ali— ■ei.tcs oalar.c^aao pan el 1° cual lo hace —a', - activo.

_ 5C -

6.- Tomando er. co -sid-riC] oí- l-i _r-, luocrt-jicia M.ae íie— ne 3l orobleiaa de la alimer. -cion y la. carencia nacic> nal y mundial de pretendasy -=e i-ace indispensable la creación de plantas productoras de la misma.

7#- Es recomendable continuar la investigación con objeto de llegar a determinar condicioi-e- y métoaofa jara la- purificación del concentrado protéico oara consumo hu mano«

- 51 -

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