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7/25/2019 industrializacion del sesamo.docx

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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

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