85796286 Simulacion de Una Planta de Produccion de Acido

SIMULACIÓN DE UNA PLANTA

DE PRODUCCIÓN DE ÁCIDO

CÍTRICO EN SUPERPRO

DESIGNER 8.5®

Universidad Nacional de Colombia

Facultad de Ingeniería

Ingeniería Química

Viviana Contreras Moreno - 244473

Natalia Estefanía Páez Coy - 244389

Enero 27/2012

Introducción

Universidad Nacional de Colombia - Viviana Contreras - Natalia Estefanía Páez

Generalidades del Ácido Cítrico

Microorganismo: Aspergillus niger

Vías de Reacción

Proceso de producción

Reacciones y Cinética

Condiciones de cada etapa en la simulación

Simulación

Generalidades del Ácido Cítrico


Sector Uso

Bebidas Saborizantes y reguladores de pH.

Dulces,

conservantes y

caramelos

Acidulante y regulador de pH para

lograr una óptima gelificación.

Alimentos

congelados

Ayuda en la acción antioxidante, inhibe

la actividad enzimática y el deterioro del

sabor y el color.

PROPIEDAD

Apariencia Sólido

Peso Molecular (g/mol) 192.13 (anhidro)

210.14 (monohidratado)

Color Blanco

Temperatura Ebullición (ºC) Descompone a 175ºC

Temperatura Fusión (ºC) 153

Gravedad Específica

(agua=1)

1.67/18ºC (anhidro)

pH 2.1 solución acuosa 0.1

M

Solubilidad en Agua 52.2 g/100g (20ºC)

Microorganismo: Aspergillus

Niger


Es un hongo

filamentoso del

género

Aspergillus.

Vía de reacción

Fermentación Sumergida

Fermentación en Estado Sólido

Fermentación en una superficie de Agar


Proceso de producción

considerado


Tren de Inoculo

Csustrato=70g/L

T=35°C

Aireación (0,1 a 1 v.v.m)

Volumen= 200mL a 2m3

pH=5,85

Fermentación

Csustrato=120g/L

T=32°C

Aireación 1 v.v.m

Volumen= 20 m3

pH=2-3

Separación

Filtración Biomasa

Precipitación con Cal (55°C)

Filtración Cal

Regeneración con H2SO4 (55°C)

Filtración Yeso

Purificación

Evaporación

Cristalización

Adecuación del Producto

Lavado 78°C

Secado

Molienda y tamizado

Almacenamiento y Empaque

REACCIONES

CRECIMIENTO

PRODUCCIÓN

Estequiometrias y modelos cinéticos


Reacción Crecimiento de

biomasa

Estequiometria


0.0108 NH4 2SO4+0.28C6H12O6+1.1427O2 35°C

0.54 CH1.62O0.74N0.04+1.14CO2 +1.2858H2O+0.0108SO42−

Reacción Crecimiento de

Biomasa Modelo cinético


Fuente: Favela-Torres et al., 1.998 & Bizukojc et al,

2.006.

Reacción Producción de Ácido

Estequiometria


Fase 1: Producción de Polioles

Fase II: Producción de Biomasa

Fuente: Articulito

Reacción Producción de Ácido

Modelo cinético


P/t = -1,33E-09t4 + 4,33E-07t3 - 5,76E-05t2 + 5,57E-03t + 1,30E-

01

R² = 9,39E-01 0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0 50 100 150 200 250

P/t

(g

/L*h

)

Tiempo (h)

Fuente: Ishaq et al, 2002.

μmax (1/h) 0,14963

Ks (g/L) 9,6459

Ki (g/L) 6,7524

kp (g/L) 198,65

Condiciones de Fermentación


COMPOSICIÓN DEL MEDIO CULTIVO SUMERGIDO

(g/L)

Componente INOCULACIÓ

N

FERMENTACIÓ

N

Glucosa 70 120

(NH4)2(SO4) 3 3

K2HPO4 2 2

KH2PO4 2 2

MgSO4*7H2O 0,5 0,5

FeCl3*H2O 1,0x10-2 1,0x10-2

MnSO4 1,4x10-2 1,4x10-2

Fuente: Leagon, S. Mechanism of citric acid accumulation by Aspergillus niger. 1996

Condiciones de Separación

Precipitación con Cal

Formación de Suspensión

Regeneración con Ácido Sulfúrico

Acido Sulfúrico al 50%


Análisis de la cantidad de Acido

Sulfúrico Adicionado


[H2SO4]

adicionado

g/L

[CITRATO] g/L

[CaSO4] g/L

[CITRICO] g/L

[H2SO4] SR g/L

200 445,89 411,72 306,80 4,79 300 201,40 515,70 384,08 6,00 340 37,44 585,43 435,91 6,81 345 16,88 594,18 442,40 6,91 346 13,42 595,32 443,26 7,26 347 13,37 593,30 441,75 9,38 350 13,24 587,25 437,25 15,73 400 10,96 486,07 361,91 121,93 Cantidad de Ácido Sulfúrico adicionado a la regeneración – Análisis de Sensibilidad

0.00

100.00

200.00

300.00

400.00

500.00

600.00

700.00

200 220 240 260 280 300 320 340 360 380 400

[CaSO4] [CITRATO] [CITRICO] [H2SO4] SR

Condiciones de Purificación


Evaporación

T=60°C y 70°C

Cristalización

T=5°C y 18°C

Adecuación del producto


Lavado

Con agua a 90°C (eliminar Acido sulfúrico)

Secado

Con aire a 70ºC

Molienda

Reducción de Tamaño

Almacenamiento, empaque y

transporte

Universidad Nacional de Colombia - Viviana Contreras - Natalia

Estefanía Páez

Bolsas de 25 kg

Transporte: 64.74 bolsas de 25 kg/batch

SIMULACIÓN

Materias primas hasta distribución del

producto Universidad Nacional de Colombia - Viviana Contreras - Natalia Estefanía Páez

INICIO


Adecuación materias primas, medio de cultivo

y tren de inóculo Tasa de aireación,

temperatura, pH

REACCIÓN


Reacción a 20000L

P-16 / V-105

ALMACENAMIENTO

P-17 / RVF-101

FILTRACIÓN BIOMASA

S-133

BiomasaAgua Lav.

P-22 / R-101

PRECIPITACIÓN Ca(OH)2

S-142

P-23 / V-106

MEZCLADO 3

Cal

Agua

P-25 / NFD-101

FILTRACIÓN CITRATO

S-144

P-24 / R-102

REGENERACION CON H2S04

Citrato calcio solido

H2SO4

S-131

S-111

Lechada

S-102

Citrato, Hidroxido..

S-104

SEPARACIÓN


P-19 / RVF-102

FILTRACIÓN CaSO4

S-137

Yeso

P-18 / EV-101

EVAPORACIÓN H2O

S-127

S-138

P-20 / CR-101

CRISTALIZACIÓN A. CÍTRICO

Ácido Cítrico (C)

S-140

P-21 / RVF-103

FILTRACIÓN A. CÍTRICO Cris.

S-139

Ácido Cítrico crys

S-146

S-147

PURIFICACIÓN

ADECUACIÓN DEL

PRODUCTO


P-1 / WSH-101

LAVADO CON AGUA

A. Cítrico Cry 85%

Agua Residual

P-2 / HX-101

CALENTAMIENTO

Agua Lavado

S-105

P-4 / SDR-101

SECADO

S-103

Aire Sec.

S-108

P-3 / GR-101

MOLIENDA

A. Cítrico 99%

Adecuación, Almacenamiento y

empaque del producto


P-11 / SB-101

ALMACENAMIENTO

P-6 / FL-101

EMPAQUE 1

P-8 / LB-101

EMPAQUE 2

S-110

DS-104DS-101

DS-102

DS-103P-7

TRANSPORTE

ÁCIDO CÍTRICO 99%

Diagrama de Gantt


Indicadores económicos y

análisis de costos

Evaluación Económica del Proyecto


Indicadores económicos y análisis

de costos


Análisis Económico materias primas

Indicadores económicos y análisis

de costos


Análisis Económico de Equipos

Bibliografía e Infografía

http://findarticles.com/p/articles/mi_m3289/is_n

10_v163/ai_16137965/

http://articles.economictimes.indiatimes.com/k

eyword/citric-acid

http://www.co.all.biz/g6194/

http://www.phxequip.com/plant.85/fermentation

-citric-acid.aspx


http://findarticles.com/p/articles/mi_m3289/is_n10_v163/ai_16137965/



http://articles.economictimes.indiatimes.com/keyword/citric-acid







http://www.phxequip.com/plant.85/fermentation-citric-acid.aspx





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