planta cerveza

8/19/2019 Planta Cerveza

1/140

Balance de masa y energía:

Balance en la zona de fermentación:

Balance de masa:

Figura 10. Zona de fermentación

41


2/140

La producción de cerveza es de 80000bbl/año.

1 barril de cerveza euivale a 11!"#4!$ litros. %&

Producción de cervez a=80000 bblaño

× 117,35 litros1barrilde cerveza

=9.387 .800 laño

Producción de cerveza=9.387.800 laño

× 1año330 días

× 1día24horas

× 1m3

1000 l=1,185m3/h

Densidad d e la cerveza=1016,2 Kg/m3

Produccion de cerveza=1,185

m3

h ×1016,2

Kg

m3 =1204,197

Kg /h=1204,197

×10

−3

ton /h

Las principales reacciones ue tienen lu'ar en la fermentación son %$&:

2C 2 H 5 OH +¿ Alcohol 2C 02

Dioxidode carbonoC 6 H 12O6Glucosa

¿¿

2C 3 H 803+¿Glicerina 2C 0

2

Dioxido de carbono

C H 3CHOO+¿ cido Ac!tico¿¿

C 2 H 5OH +¿ Alc ohol¿¿

2C 6 H 12O6Glucosa

+ H 2O Agua

¿¿

La composición de los principales constitu(entes de la cerveza )corriente $!*se conoce ( se presenta en la Tabla 19.

Tabla 19. +omposición de la cerveza %#&.Compuesto Fracción en peso,licerina 0"001-!-

4


3/140

ióido de carbono 0"00$tanol 0"0#12'ua 0"8!31

• +lculos de la 'licerina:

+lculo de la 'licerina en la cerveza )corriente $!*

Glicerinaenlacerveza= " glicerina×#asadecerveza

h=¿2,018×10−3 ton /hGlicerinaenlacerveza=0,001676×1204,197×10−3 ton /¿

Glicerinaenlacoriente57=Gl icerina enlacorriente56=Glicerina enla corriente55

+lculo de la 'licerina perdida en las tierras diatomeas )corriente $4*

5e asume ue la 'licerina perdida en las tierras diatomeas es el 6 de la'licerina en la cerveza.

Glicerina $!rdida enlas tierrasdiatomeas=0,02×Glicerina enla cerveza

Glicerina $!rdida enlas tierras diatomeas=0,02×2,018×10−3 ton /h=0,040×10−3 ton /h

+lculo de la 'licerina a la salida de la centr7fu'a )corriente $0*

Glicerinaenlacorriente53=Glicerina enla corriente52=Glicerinaenlacorriente51=Glic

Glicerina a la salidade lacentrí%uga=Glicerinaenlacerveza +Glicerina enlas tierras diatomeas

Glicerina a la salida delacentrí%uga=2,018×10−3ton /h+0,040×10−3ton /h=2,059×10−3 ton /

+lculo de la 'licerina a la salida del fermentador )corriente 4!*

4#


4/140

Glicerinaenlacorriente 48=Glicerinaenla coriente47

n la biblio'raf7a est reportado ue las prdidas de 'licerina en la

centrifu'a son el #6 de la 'licerina ue sale del fermentador. %0&

Glicerina a la salidadel %ermentador=Glicerinaalasalidadelacentrí%uga

(1−0,3 )

Glicerina a la salidadel %ermentador=2,059×10−3ton /h

(1−0,3 ) =2,122×10−3 ton /h

+lculo de la 'licerina perdida en la centr7fu'a )corriente 43*:

Glicerina $erdida enla centrí%uga=Glicerinaa la salidadel %ermentador−Glicerina ala

2,122−2,059 ¿×10−3 ton /h=0,064×10−3 ton /hGlicerina $erdida enla centrí%uga=¿

• +lculos del etanol:

+lculo del etanol en la cerveza )corriente $!*

&tanol en lacerveza= " etanol ×#asadecerveza

h=¿37,330×10−3ton /h &tanol en lacerveza=0,031×1204,197×10−3ton /¿

&tanol en lacorriente 57= &tanol en la corriente56= &tanol en lacorriete 55

+lculo del etanol a la salida de la centrifu'a )corriente $*

&tanol en lacorriente53= &tanol en la corriente52= &tanol en la corriete51= &tanol en la corri

44


5/140

5e asume ue las prdidas de etanol en las tierras diatomeas es el 6del etanol ue entra.

&tanol ala salida de lacentrí%uga= &tanol en la cerveza

(1−0,02 )

&tanol ala salida de lacentrí%uga=37,330×10−3 ton/h

(1−0,02 ) =38,092×10−3 ton /h

+lculo del etanol perdido en las tierras diatomeas )corriente $4*

&tanol $erdidoen las tierras diatomeas= &tanol a lasalida de lacentrí%uga− &tanol en la

h=¿0,762×10−3 ton/h &tanol $erdido en las tierras diatomeas=(38,092−37,330)×10−3ton /¿

+lculo del etanol a la salida del fermentador )corriente 4!*

&tanol en lacorriete48= &tanol enla corri ete47

l valor reportado en la biblio'raf7a para las prdidas de etanol en lacentr7fu'a son el #6 del etanol ue sale del fermentador. %0&

&tanol ala salida del %ermentador= &tanol a la salida de la centrí%uga

(1−0,3 )

&tanol ala salida del %ermentador=38,092×10−3 ton /h

(1−0,3 ) =39,270× 10−3 ton /h

+lculo del etanol perdido en la centr7fu'a )corriente 43*:

&tanol $ e rdidoen lacentrí%uga= &tanol a la salida del %ermentador− &tanol a la salida

4$


6/140

&tanol $erdido en la centrí%uga=(39,270−38,092) ×10−3 ton /h=1,178×10−3 ¿n/h

Los moles de 'licerina ( etanol a la salida del fermentador corresponden alos formados en la reacción 1 (

+lculo de los moles de 'licerina formados en la reacción :

#oles de glicerina ala salida del %erment ador=2,122×10−3 ton

h ×

1ton−mol92ton

#oles de glicerina ala salida del %ermentador=0,023×10−3 ton−mol/h

+lculo de los moles de etanol formado en la reacción 1 ( :

#oles de etanol ala salida del %ermentador=39,270×10−3 ton

h ×

1ton−mol46 ton

#oles de etanol ala salida del %ermentador=0,854×10−3 ' −on−ladasa(ue entraal % ermentadores la corres$ondientea

+lculo de la 'lucosa ue reacciona por la reacción :

Glucosa (uereacciona en2=ton−moles deglicerina %ormados × 2ton−molesde gluco2ton−molesde gliceri

Glucosa(ue reacciona en2=0,023×10−3 ton−molde glicerinah × 2ton−mol de glucosa2ton−molde glicerina

4-


7/140

Glucosa(ue reacciona en2=0,023×10−3 ton−mol /h

+lculo del etanol formado por la reacción :

&tanol %ormado en2=ton−molesde glicerina %ormados × 1 ton−moldeetanol2 ton−moles de glicerina

&tanol %ormado en2=0,023×10−3ton−mol deglicerina

h ×

1 ton−mol deetanol2ton−mol de glicerina

&tanol %ormado en2=0,012ton−mol /h

+lculo del etanol formado en la reacción 1:

&tanol %ormado en la reac1=etanoltotal %ormado−etanol %ormado enla reac2

&tanol %ormado en la reac1=(0,854−0,012 ) ×10−3 ton−mol/h=0,842×10−3 ton−mol/

• +lculos de la 'lucosa:

+lculo de la 'lucosa ue reacciona en la reacción 1:

Glucosa (uereacciona en1=etanol %ormado enlareac1× 1 ton−mol glucosa2ton−moldealcohol

Glucosa(ue reacciona en1=0,842×10−3 ton−mol deetanolh × 1 ton−mol glucosa1 ton−mol dealcohol

4!


8/140

Glucosa(ue reacciona en1=0,421×10−3 ton−mol/h

+lculo de la 'lucosa total ue reacciona

Glucosa total (ue reacciona=glucosa(uereacciona en1+glucosa (uereaccionaen2

Glucosa total(ue reacciona= (0,421+0,023 )×10−3ton−mol/h=0,444×10−3 ton−mol /h

#asade glucosa total (ue reaaciona=0,444×10−3 ton−mol

h × 180 ton1 ton−mol=79,947×10

−3

ton /h

+lculo de la 'lucosa ue entra al fermentador )corriente 4-*:

Glucosaenlacorriente 46=glucosaenlascorrientes43,41,39,38,37,36

n la biblio'raf7a est reportado ue la conversión de 'lucosa adióido de carbono ( etanol se encuentra entre !0 ( 806. 5eseleccionó la conversión de 806. %1&

Glucosatotal(ue reacciona=0,8×Glucosa(ueentraal%ermentador

Glucosa(ue entra al %ermentador=0,444× 10−3 ton−mol /h

0,8 =0,555×10−3 ton−mol /h

#asade glucosa (ue entra al %ermentador=0,555×10−3 ton−mol

h

× 180 ton

1ton−mol

#asade glucosa (ue entra al %ermentador=99,934×10−3 ton/h

48


9/140

La masa de 'lucosa ue entra al fermentador es la correspondiente a lamasa de 'lucosa en el mosto lupulado

+lculo de la 'lucosa ue no reacciona:

Glucosa(ue saledel %ermentador=glucosa(ueentra−glucosatotal(uereacciona

Glucosa(ue sale del %ermentador=(99,934−79,947 ) ×10−3 ton /h=19,987×10−3ton /h

Glucosa(ue saledel %ermentador=Glucosaen la corriente47=Glucosa enlacorriente48

+lculo de la 'lucosa perdida en la centr7fu'a )corriente 43*

Las prdidas de 'lucosa en la centr7fu'a representan el #6 de la 'lucosaue entra se'9n referencias biblio'rcas. %0&

Glucosa $erdidaenla centrí%uga=0,03×Glucosa (uesale del %ermentador

Glucosa $erdidaen lacentrí%uga=0,03×19,987×10−3 ton/h=0,600×10−3 ton/h

+lculo de la 'lucosa ue sale de la centr7fu'a )corriente $*:

Glucosa(ue sale delacentrí%uga=Glucosa(ue sale del %ermentador−Glucosa $erdidaen lacen

Glucosa (ue salede lacentrí%uga=(19,987−0,5996 )×10−3 ton /h=19,387×10−3ton /h

Glucosaenlacorriente 52=Glucosa enla corriente53=Glucosaen la corriente54=Glu

+lculo de la 'lucosa perdida en las tierras diatomeas )corriente $4*:

5e asume ue se pierde el 6 de la 'lucosa ue entra.

Glucosa $erdidaenlas tierras diatomeas=0,02×19,387×10−3ton /h=0,388×10−3 ton /

43


10/140

+lculo de la 'lucosa en la cerveza )corriente $!*:

Glucosaenlacorriente 55=Glucosaenlacorriente56=Glucosa enlacorriente57

Glucosaenlacerveza=Glucosa(ue saledelacentrí%uga−Glucosa $erdidaen lastierrra

Glucosaenlacerveza=(19,387−0,388 )×10−3ton /h=18,999×10−3ton /h

+lculo de la fracción de 'lucosa en la cerveza:

" glucosaenlacerveza=masa de glucosaenla cerveza

masade lacerveza

" glucosaenlacerveza= 18,999×10−3 ton/h1204,197×10−3 ton/h

=0,016

• +lculos del ;cido actico:

+lculo del cido actico formado en la reacción .

Ac Ac!tic o %ormado en la reacción2=ton−moles de glicerina %ormados× 1 ton−mol A2 ton−mol de

Ac ac ! tico%ormado en larec2=0,023×10−3ton−molde glicerina

h ×

1 ton−molde Ac a2ton−molde glic

Ac ac ! tico%ormado en larec2=0,012×10−3ton−mol /h

+lculo del ;cido actico a la salida del fermentador )corriente 4!*:

Ac ac!tico a la salida del %ermentador=ton−moles de Ac ac!tico %ormado × 60 ton1ton−mole

$0


11/140

Ac ac!tico a la salida del %ermentador=0,012×10−3 ton−mol

h ×

60 ton1 ton−mole

=0,692×1

Ac ac!tico en la corriente47= Ac ac!tico enla corriente48

+lculo del ;cido actico perdido en la centr7fu'a )corriente 43*:

Las prdidas de ;cido actico perdido en la centr7fu'a re'istradas enla biblio'raf7a son del #6 del cido ue entra. %0&

Ac ac!tico $erdidoen la centrí%uga=0,03× Ac ac!ticoa la salida del %ermentador

Ac ac!tico $erdido en lacentrí%uga=0,03×0,692×10−3ton /h=0,021×10−3ton /h

+lculo del cido actico a la salida de la centr7fu'a )corriente $0*:

Ac ac!tico a la salida de la centrí%u ga= Ac ac!tico a lasalida del %ermentador− Ac ac!tico $

Ac ac!tico a la salida de la centrí%uga=(0,692−0,021 ) ×10−3 ton /h=0,671×10−3 ton /h

c ac!tico enla corriente50= c ac!tico en lacorriente51= cac!ticoenlacorriente52= c a

+lculo del acido actico perdido en las tierras diatomeas )corriente$4*:

5e asume ue las prdidas del cido actico en las tierras diatomeases el 6 del cido ue entra.

Ac ac!tico $erdido en lastierras diatomeas=0,02× Acac!tico a lasalida dela centrí%uga

Ac ac!tico $erdido en lastierras diatomeas=0,02×0,671×10−3

ton /h=0,013×10−3

ton

+lculo del cido actico en la cerveza )corriente $!*:

$1


12/140

Ac ac!tico en la corriente55= Ac ac!tico en lacorriente 56= Ac ac!tico en lacorriente 57

Ac ac!tico en la cerveza= Acido ac!tico a la salida de la centrí%uga− Ac ac!tico $erdido en lastie

Ac ac!tico en la cerveza=(0,671−0,013 )×10−3

ton /h=0,658×10−3

ton /h

+lculo de la fracción de 2c actico en la cerveza

)raccion de Ac ac!tico enla cerveza=masa Ac ac!ticoen lacerveza

masade cerveza

)raccion de Ac ac!tico enla cerveza= 0,65810

−3 ton/h1204,197×10−3 ton /h

=0,00055

• +omposición del mosto lupulado )corriente #-*:

Corriente36=Corriente37=Corriente38=Corriente39

La composición de los sólidos ( de los carbo


13/140

Carbohidratos enel mostolu$ulado=Glucosaenelmostolu$ulado

" glucosaen los carbohidratos

Carbohidratosenel mostolu$ulado=99,934×10−3

ton /h0,54

=185,02×10−3 ton/h

Carbohidratosenlacorriente 36=Carbohidratosenlascorrientes 37,38,39,41,43,46

• +lculo de los sólidos en el mosto lupulado )corriente #-*

*ólidos enel mostolu$ulado=Carbohidratosenelmostolu$ulado

" carbohidratosen los sólidos

*ólidos enel mostolu$ulado=185,02×10−3 ton /h

0,9635 =192,073×10−3 ton/h

• +lculos del a'ua:

+lculo del a'ua en la cerveza )corriente $!*

Agua en la cerveza= " Agua × #asade cerveza

h=¿1058,610×10−3 ton /h Agua en la cerveza=0,8791×1204,197×10−3 ton /¿

Agua en57= Agua en56= Agua en55

+lculo del a'ua a la salida de la centr7fu'a )corriente $0*

Agua en la corriente53= Agua en la corriente52= Agua en la corriete51= Aguaen la corriete50

$#


14/140

5e asume ue las prdidas de a'ua en las tierras diatomeas es el 6 dela'ua de entrada.

Agua a la salida de la centrí%uga= Agua en lacerveza

(1−0,02 )

Agua a la salida de l a centrí%uga=1058,610×10−3ton /h

(1−0,02 ) =1080,214×10−3ton /h

+lculo del a'ua perdida en las tierras diatomeas )corriente $4*

Agua $erdidaen lastierras diatomeas= Agua a lasalida de lacentrí%uga− Agua en lacer

h=¿21,604×10−3 ton /h Agua $erdidaen lastierras diatomeas=(1080,214−1058,610)×10−3 ton /¿

+lculo del a'ua a la salida del fermentador )corriente 4!*

Agua en la corriente 47= Agua en lacorriente 48

l valor reportado en la biblio'raf7a para las prdidas de a'ua en lacentr7fu'a son el #6 del a'ua ue sale del fermentador. %0&

Agua a la salida del % ermentador= Agua a la salida de la centri%uga

(1−0,3 )

Agua a la salida del %ermentador=1080,214×10−3 ton /h

(1−0,3 )

=1113,623×10−3ton /h

+lculo del a'ua perdida en la centr7fu'a )corriente 43*:

$4


15/140

Agua $ e rdidaen la centrí%uga= Agua a la salida del %ermentador− Agua a lasalida de la

Agua $erdidaen la centrí%uga=(1113,263−1080,214 ) ×10−3 ton/h=33,409×10−3 ton/h

+lculo del a'ua consumida en la reacción :

Agua consumida en la reacción2=0,023×10−3 ton−mol de glucosa

h ×

1 ton−mol de agua2 ton−mol de glucosa

Agua consumida en la reacción2=0,012×10−3 ton−mol /h

#asade agua consumida=0,012×10−3 ton−mol

h ×

18 ton1ton−mol

=0,208×10−3 ton/h

+lculo del a'ua en el mosto lupulado )+orriente #-*

Agua Corriente36= Agua en la corriente37,38,39,41,43,46

Agua en el mosto lu$ulado= Agua a la salida del %ermentador+ Agua consum ida

Agua en el mosto lu$ulado=(1113,623+0,208 )×10−3ton /h=1113,83010−3 ton /h

• +lculo del mosto lupulado )+orriente #-*


#os¿ lu$ulado=sólidos enel mostolu$ulado+aguaenelmostolu$ulado

$$


16/140

#osto lu$ulado=(192,073+1113,830 )×10−3 ton/h=1305,903×10−3ton /h

• +lculo de la composición del mosto lupulado:

Compuestos Fracción5ólidos 0"14!0812'ua 0"8$#313

La composición detallada del mosto lupulado se presenta en la Tabla22.

Tabla 22. +omposición del mosto lupulado

Compuestos Fracción =aninos 0"00014!,lucosa 0"0!-$$?altosa 0"013840etrinas 0"04$#48>rote7nas 0"00441;cido Lctico 0"000!#$2ceites ( principios amar'os !"#$10@$

• +lculo de la maltosa:

+lculo de la maltosa en el mosto lupulado )corriente #-*:

#altosa en la corriente36= #altosa en las corrientes37,38,39,41,43,46,47,48

#altosa en el mosto lu$ulado= " maltosa enelmostolu$ulado ×#ostolu$ulado

#altosa en el mosto lu$ulado=0,019840×1305,903×10−3 ton/h=25,909×10−3 ton/h

#altosaen el mosto lu$ulado= #altosaa la salida del %ermentador=25,909×10−3

ton /h

+lculo de la maltosa perdida en la centrifu'a )corriente 43 *

$-


17/140

Las prdidas de maltosa re'istradas en la biblio'raf7a son el #6 de lamaltosa ue entra. %0&

#altosa $erdida en lacentrí%uga=0,03× #altosaa la salidadel %ermentador

#altosa $erdida en lacentrí%uga=0,03×25,909×10−3ton /h=0,777×10−3 ton/h

+lculo de la maltosa en la salida de la centr7fu'a )corriente $0*

#altosaen la salida de la centrí%uga= #altosaa la salida del %ermentador− #altosa $erdidaen l

#altosa en la salida de la centrí%uga=(25,909−0,777 )×10−3 ton /h=25,131×10−3ton /h

#altosaen la corriente50= #altosaen lacorriente51= #altosa enla corriente52= #a

+lculo de la maltosa perdida en las tierras diatomeas )corriente $4*:

5e asume ue las prdidas de maltosa en las tierras diatomea son el6 de la maltosa ue entra.

#altosa $erdidaen lastierras diatomeas=0,02× #altosa ala salida de lacentrí%uga

#altosa $erdidaen lastierras diatomeas=0,02×25,131×10−3

ton /h=0,503×10−3

ton /

+lculo de la maltosa en la cerveza )corriente $!*

#altosaen la corriente55= #altosaen lacorriente56= #altosaen lacorriente 57

#altosa en la cerveza= #altosa a la salida de la centri%uga− #altosa $erdida en lastierr

#altosa en la cerveza=(25,131−0,503 ) ×10−3 ton /h=24,629×10−3 ton /h

• +lculos de las detrinas:

$!


18/140

+lculo de las detrinas en el mosto lupulado )corriente #-*:

Dextrinas en lacorriente 36= Dextrinas enlas corrientes37,38,39,41,43,46,47,48

Dextrinas en el mosto lu$ulado= " Dextrinasen el mostolu$ulado ×#ostolu$ulado

Dextrinas en el mosto lu$ulado=0,045348×1305,903×10−3 ton /h=59,220×10−3ton /h

Dextrinas en el mosto lu$ulado= Dextrinas a la salida del %ermentador=59,220×10−3ton /h

+lculo de las detrinas perdidas en la centr7fu'a )corriente 43*

Las prdidas de detrinas re'istradas en la biblio'raf7a son el #6 de lasdetrinas ue entran. %0&

Dextrinas $erdidas en lacentrí%uga=0,14×Dextrinasalasalidadel%ermentador

Dextrinas $erdidas en lacentrí%uga=0,14×59,220×10−3 ton/h=8,291×10−3 ton/h

+lculo de las detrinas en la salida de la centrifu'a )corriente $0*

Dextrinas en la salida de lacentrí%uga= Dextrinas ala salida del %ermentador− Dextrinas $erdid

Dextrinas en la salida de la centrí%u ga=(59,220−8,291 )×10−3ton /h=50,929×10−3ton /h

Dextrinas en lacorriente 50= Dextrinas en la corriente51= Dextrinas en lacorriente 52= Dextri

+lculo de las detrinas perdidas en las tierras diatomeas )corriente

$4*:

5e asume ue las prdidas de detrinas en las tierras diatomeas sonel 6 de las detrinas ue entra.

Dextrinas $erdidas en lastierras d iatomeas=0,02× Dextrinasa la salida dela centrí%uga

$8


19/140

Dextrinas $erdidas en lastierras diatomeas=0,02×50,929×10−3 ton /h=1,019×10−3 ton /h

+lculo de las detrinas en la cerveza )corriente $!*

Dextrinas en lacorriente 55= Dextrinas en la corriente56= Dextrinas en lacorriente 57

Dextrinas en lacerveza= Dextrinas ala salida de la centrí%uga− Dextrinas $erdidas en la

Dextrinas en la cerveza=(50,929−1,019 ) ×10−3 ton/h=49,911×10−3ton /h

• +lculos del ;cido Lctico:

+lculo del cido lctico en el mosto lupulado )corriente #-*:

Ac l+cticoen la corriente36= Ac l+cticoen las corrientes37,38,39,41,43,46,47 , 48

cido l+ctico en el mosto lu$ulado= " +cidol+cticoenel mostolu$ulado× #ostolu$ulado

cido l+ctico en el mosto lu$ulado=0,000735×1305,903×10−3 ton/h=0,960×10−3 ton /h

cidol+ctico en el mo sto lu$ulado= Acido lactico a la salida del %ermentador=0,960×10−3 ton

+lculo del cido lctico perdido en la centr7fu'a )corriente 43*

Las prdidas de cido lctico re'istradas en la biblio'raf7a son el #6 delcido ue entran a la centr7fu'a. %0&

cido lactico $erdido en la centrí%uga=0,03× cido l+cticoa la salidadel %ermentador

cido l+ctico $erdido en la centrí%uga=0,03×0,960×10−3 ton /h=0,029×10−3 ton /h

+lculo del cido lctico en la salida de la centr7fu'a )corriente $0*$3


20/140

Ac l+ctico en la salida de la centrí%uga= Ac l+ctico a la salida del %ermentador− Ac l+ctico $erdid

cido l+cticoen la salida de la centrí%uga=(0,960−0,029 )×10−3ton /h=0,932×10−3ton /h

Ac l+ctico en la cor riente50= Ac l+ctico enla corriente51= Ac l+ctico en la corriente52= Ac l+c

+lculo del cido lctico perdido en las tierras diatomeas )corriente$4*:

5e asume ue las prdidas de cido lctico en las tierras diatomeason el 6 de la corriente ue entra.

Ac l+ctico $erdidoen lastierras diatomeas=0,02× Ac l+ctico a la salidade lacentrí%uga

Ac l+ctico $erdido en lastierras diatomeas=0,02×0,932×10−3ton /h=0,019×10−3ton /h

+lculo del cido lctico en la cerveza )corriente $!*

Ac l+cticoen la corriente55= Ac l+ctico e n la corriente56= Ac l+cticoen la corriente57

Ac l+ctico en la cerveza= Ac l+ctico a la salida de la centrí%uga− Ac l+ctico $erdido en lastierras

cido l+ctico en la cerveza=(0,932−0,019 )×10−3ton /h=0,913×10−3ton /h

• +lculos de las prote7nas:

+lculo de la prote7nas en el mosto lupulado )corriente #-*:

Proteínasen la corriente36= Proteínasen las corrientes37,38,39,41,43,46,47 , 48

Proteínasen el mosto lu$ulado= " $roteínasen elmosto lu$ulado×#ostolu$ulado

Proteínasen el mosto lu$ulado=0,004412×1305,903×10−3ton /h=5,762×10−3ton /h

-0


21/140

Proteínasen el mosto lu$ulado= Proteínasa la salida del %ermentador=5,762×10−3 ton /h

+lculo de las prote7nas perdidas en la centr7fu'a )corriente 43*

Las prdidas de prote7nas re'istradas en la biblio'raf7a son el 146 de lasprote7nas ue entran a la centr7fu'a. %0&

Proteínas $erdidaen lacentrí%uga=0,14× Proteína s a la salidadel %ermentador

Proteínas $erdidasen la centrí%uga=0,14×5,762×10−3 ton /h=0,807×10−3ton /h

+lculo de las prote7nas en a salida de la centr7fu'a )corriente $0*

Proteínasen la salida de la centrí%uga= Proteínasa la salida del %ermentador− Proteínas $erdida

Proteínasen la salida de la centrí%uga=(5,762−0,807 )×10−3 ton /h=4,955×10−3 ton /h

Proteínasen la corriente50= Proteínasen la corriente51= Proteínas en lacorriente 52= Proteín

+lculo de las prote7nas perdidas en las tierras diatomeas:

5e asume ue las prdidas de prote7nas en las tierras diatomea son el 6 delas prote7nas ue entran.

Proteínas $erdidasen las tierras diatomeas=0,02× Proteinasa la salida dela centrí%uga

Proteínas $erdidasen las tierras diatomeas=0,02×4,955×10−3 ton /h=0,099×10−3ton /h

+lculo de las prote7nas en la cerveza )corriente $!*

Proteínasen la corriente575= Proteínasen la corriente56= Proteínasenlacorriente57

-1


22/140

Proteínasen la cerveza= Proteínasa la salida de la centrí%uga− Proteínas $erdidasen las tierras

Proteínasen la cerveza=(4,955−0,099 ) ×10−3 ton /h=4,856×10−3 ton /h

• +lculos de los principios amar'os:

+lculo de los principios amar'os en el mosto lupulado )corriente #-*:

Princi$iosamargos en lacorriente 36= Princi$ios amargosen las corrientes37,38,39,41,43,

Princi$iosamargos en el mosto lu$ulado= " $rinci$iosamargosen elmostolu$ulado ×#ostolu$ulado

Princi$ios amargos en el mosto lu$ulado=7,53×10−5

×1305,903×10−3

ton /h=0,096×10−3

ton

Princi$iosamargos en el mosto lu$ulado= Princi$ios amargosa la salida del %ermentador=0,09

+lculo de los principios amar'os perdidos en la centr7fu'a )corriente43*

Las prdidas de principios amar'os re'istradas en la biblio'raf7a son el #6

de los ue entran a la centr7fu'a. %0& Princi$iosamargos $erdidos en lacentrí%uga=0,03× Princi$ios amargos a lasalida del %erment

Princi$ios amargos $erdidos en lacentrí%uga=0,03×0,096×10−3 ton/h=0,003×10−3 ton /h

+lculo de los principios amar'os en la salida de la centr7fu'a)corriente $0*

Princi$ios A - en la salida de lacentrí%uga= Princi$ios A - a lasalida del %ermentador− Princi$io

Princi$ios amargos en la salida de lacentrí%uga= (0,096−0,003 )×10−3ton /h=0,093×10−3ton /

-


23/140

Princi$ios Amargos en lacorriente50= Princi$ios Amargos enla corr iente51,52,53

+lculo de los principios amar'os perdidos en las tierras diatomeas

)corriente $4*:

5e asume ue las prdidas de principios amar'os en las tierrasdiatomeas son el 6 de los ue entra.

Princi$iosamargos $erdid os en las tierras diatomeas=0,02× Princi$ios amargosa la salidade

Princi$ios amargos $erdidos en lastierras diatomeas=0,02×0,093×10−3ton /h=0,002×10−3t

+lculo de las principios amar'os en la cerveza )corriente $!*

Princi$ios A - en lacorriente 55= Proinci$ios A - en lacorriente 56= Princi$ios A - enla corriente

Princi$ios A en la cerveza= Princi$ios A - a la salida de lacentrí%uga− Princi$ios A - $erdidos en

Princi$ios amargos en la cerveza= (0,093−0,002 ) ×10−3 ton /h=0,091×10−3 ton /h

+lculos de los taninos:

+lculo de los taninos en el mosto lupulado )corriente #-*:

.aninosenlacorriente 36=.aninosenlascorrientes 37,38,39,41,43,46,47 , 48

.aninosenel mosto lu$ulado= " taninosen elmostolu$ulado ×#ostolu$ulado

.aninosenelmostolu$ulado=0,000147×1305,903×10−3ton /h=0,192×10−3 ton /h

.aninosenelmostolu$ulado=.aninos ala salidadel %ermentador=0,192×10−3ton /h

-#


24/140

+lculo de los taninos perdidos en la centrifu'a )corriente 43*

Las prdidas de los taninos re'istradas en la biblio'raf7a son el 146 de losue entran a la centr7fu'a. %0&

.aninos $erdidos en lacentrí%uga=0,14×.aninos a la salidadel %ermentador

.aninos $erdidos en lacentrí%uga=0,14×0,192×10−3 ton /h=0,027×10−3ton /h

+lculo de los taninos a salida de la centr7fu'a )corriente $0*

.aninosenla salidade lacentrí%uga=.aninosa lasalida del %ermentador−.aninos $erdidos enl

.aninosenlasalidadelacentrí%uga=(0,192−0,027 )×10−3

ton /h=0,165× 10−3

ton /h

.aninosenlacorriente 50=.aninos enla corriente51=.aninosenlacorriente 52=.aninosenla

+lculo de los taninos perdidos en las tierras diatomeas )corriente $4*:

5e asume ue las prdidas de taninos en las tierras diatomeas son el 6 delas ue entran.

.aninos $erdidos enlastierrasdiatomeas=0,02×.aninos ala salidade lacentrí%uga

.aninos $erdidos enlastierras diatomeas=0,02×0,165×10−3 ton /h=0,003×10−3 ton/h

+lculo de los taninos en la cerveza )corriente $!*

.aninosenlacorriente 55=.aninos enla corriente56=.aninosen la corriente57

.aninosenlacerveza=.aninos a lasalida de lacentrí%uga−.aninos $erdidas enlas tierras diato

.aninosenlacerv eza= (0,165−0,003 ) ×10−3 ton /h=0,162×10−3 ton /h

-4


25/140

+lculos de la levadura" los nutrientes ( el aire alimentado:

+lculo de la levadura alimentada )+orriente 4$*:

Corriente44=Corriente 45

n la biblio'raf7a est reportado ue la relación de levadura a cerveza es de0"00#!!A' de levadura/A' de cerveza. %#&

/evadura alimentada=1204,197×10−3 tonde cerveza

h ×

0,003277 Kg de levadura Kgde cerveza

/evadura alimentada=3,946×10−3ton /h

>ara el crecimiento ( fortalecimiento de la levadura es necesario a're'arlenutrientes )rea ( fosfato de amonio* e in(ectarle aire estril al mostolupulado.

n la biblio'raf7a estn reportadas las si'uientes relaciones para losnutrientes ( el aire estril. %#&

Cosfato de amonio )DE4*#>F4:

0"01- A' de)DE4*#>F4 / A' de az9car fermentable

rea +F)DE*:

0"008 A' de +F)DE* / A' de az9car fermentable

onde el az9car fermentable es la 'lucosa ue entre al fermentador.

2ire estril:

!$pie#

de aire/ lb de levadura

5e asumió ue el aire estaba medido a presión atmosfrica ( a $G+

,lucosa ue entra al fermentadorH 33"3#410@# ton/<

-$


26/140

+lculo de las masas de nutrientes alimentados )corriente 4*:

)os%ato de amonio alimentado= 0,016 Kg de ( 0H 4 )3 PO41 Kg de glucosaalimenatada

×99,934 Kg de glucosa

h =1,599 K

)os%ato de amonio alimentado=1,599×10−3ton /h

1 rea alimentada=0,008 Kg de CO( 0H 2)2

1 Kg de glucosa ×99,934×

Kgh =0,799 Kg /h=0,799×10−3 ton /h

+lculo del aire estril seco:

/ibras de levadura alimentada=3,946 Kgdelevadura

h ×

1 lb0,454 Kg

=8,700lb /h

Aire seco alimentado= 275 $ies3de aire

1lb delevadura alimentada ×8,700 lb /h=2392,439 $ies3/h

+lculo de la densidad del aire

=H$G+H$#-"-!GI

>H1atmH14"! psia

>eso molecular del aireH8"84 lb/lbmol

+onstante de los 'ases ideales H10"!#)psia.pie#*/)lbmol.GI*

La densidad se determina a partir de la si'uiente fórmula:

2aire= P × P# aire

3 × .

--


27/140

2aire= 14,7 $sia×28,84 lb / lbmol

10,73 $sia× $ie3

lbmol×43 ×536,67 4 3

=0,074 lb / $ie3

+lculo de la masa de aire seco alimentado:

masade aire secoalimentado= 2aire × 5olumende aire alimentado

#asade aireseco alimentado=0,074 lb

$ie3 ×2392,439

$ie3

h =176,135 lb /h

#asade aireseco alimentado=176,135lbh ×

0,454 Kg1lb =79,894 Kg /h=79,894×10

−3

ton/h

+lculo del o7'eno alimentado con el aire estril:

Oxígenoalimentado=0,21×79,894×10−3 ton /h=16,778×10−3 ton/h

+lculo del nitró'eno alimentado con el aire estril:

0itrógeno alimentado=0,79×79,894×10−3ton /h=63,116×10−3 ton /h

+lculo de la


28/140

Agua alimentada con el aire=0,0213 Kgde agua

Kg de aireseco ×79,894

Kg de aire secoh

=1,702 K

+lculo del aire


29/140

+lculo de la levadura a la salida de la centr7fu'a )corriente $0*

/evadura a la salida de lacentrí%uga=levaduraa la salida del %ermentador−levaduraretiradae

/evadura a la salida de la centrí%uga=(15,785−15,627 ) ×10−3 ton /h=0,158×10−3 ton /h

/evadur a en lacorriente50=levadura enlacorriente51=levadura enlacorriente52=levadura

+lculo de la levadura retirada en las tierras diatomeas )corriente $4*:

5e'9n referencias biblio'rcas en las tierras diatomeas se retira todala levadura restante. %1&

levadura (uesale de centrí%uga=levadura retiradaenlastierras diatomeas

levaduraretiradaenlas tierrasdiatomeas=0,158×10−3 ton/h

+lculo del o7'eno consumido:

5e asume ue todos los nutrientes alimentados son consumidos por lalevadura durante el proceso de fermentación ( ue el resto de sucrecimiento es aportado por el o7'eno proveniente del aire

+recimiento aportado por el fosfato de amonioH1"$3310@# ton/<+recimiento aportado por la levaduraH0"!3310@# ton/<

Oxígeno consumido $orla levadura=levaduragenerada−masade nutrientes alimentada

Oxígeno consumido $orla levadura=(11,838−1,599−0,799 )×10−3ton /h=9,440×10−3 ton /h

+lculo del o7'eno ue sale con el +F:

Oxígeno(uesaleconelCO2=Oxígeno alimentado−Oxígenoconsumido

Oxígeno(ue sale con elCO2=(16,778−9,44 )×10−3ton /h=7,338×10−3ton /h

-3


30/140

Oxígeno(ue sale con elCO2=Oxígeno (ue saledel %ermetador

+lculo del porcentaJe de o7'eno consumido:

Oxígenoconsumido=

Oxígenoconsumido

Oxígeno(ue entra ×100

Oxígenoconsumido= 9,44×10−3 ton /h16,778×10−3 ton/h

×100=56,2656

+onocidas las cantidades de todos los compuestos en las corrientes se rincipios 2mar'os 0"03-

=aninos 0"13,lucosa 33"3#4?altosa $"303etrinas $3"0

2'ua 111#"8#Corriente total 130!"#03

• +lculo de la corriente ue entra al fermentador )corriente 4-*

Compuesto 10-3 Ton/2c lctico 0"3-0>rote7nas $"!->rincipios 2mar'os 0"03-

=aninos 0"13,lucosa 33"3#4?altosa $"303etrinas $3"02'ua 111#"8#2ire estril 1!"8#0Levadura #"34-Cosfato de amonio 1"$33

!0


31/140

rea 0"!33Total 1440"1

• +lculo de la corriente ue sale del fermentador )corriente 4!*:+orriente 4!Hcorriente 48

Compuesto 10-3 Ton/,licerina "1;cido actico 0"-3tanol #3"!02c lctico 0"3-0>rote7nas $"!->rincipios 2mar'os 0"03-

=aninos 0"13,lucosa 13"38!?altosa $"303etrinas $3"0Levadura 1$"!8$2'ua 111#"-#Corriente total 1$%3"&1%

• +lculo de la corriente ue sale de la centr7fu'a con los sólidos

)corriente 43*:

Compuesto 10-3 Ton/,licerina 0"0-4;cido actico 0"01tanol 1"1!82c lctico 0"03>rote7nas 0"80!>rincipios 2mar'os 0"00#

=aninos 0"0!,lucosa 0"-00?altosa 0"!!!etrinas 8"31Levadura 1$"-!2'ua ##"403Corriente total &0"%31

!1


32/140

Los sólidos retirados )prote7nas" taninos" detrinas ( levadura*salen con un alto contenido de cerveza" por lo tanto" se someten a unproceso de secado en el cual se les suministra calor con vapor dea'ua para concentrar la suspensión" ( as7 poder disponer del productoobtenido para la venta como alimento para animales. 5in embar'o"

este tratamiento no se tomara en cuenta en este pro(ecto

• +lculo de la corriente ue sale de la centr7fu'a )corriente $0*

+orriente $0H corriente $1H corriente $H corriente $#

Compuesto 10-3 Ton/,licerina "0$3;cido actico 0"-!1tanol #8"032c lctico 0"3#

>rote7nas 4"3$$>rincipios 2mar'os 0"03#

=aninos 0"1-$,lucosa 13"#8!?altosa $"1#1etrinas $0"33Levadura 0"1$82'ua 1080"14Corriente total 1$$$"'%'

•

+lculo de la corriente de la salida de las tierras diatomeas con lossólidos )corriente $4*:

Compuesto 10-3 Ton/,licerina 0"040;cido actico 0"01#tanol 0"!-2c lctico 0"013>rote7nas 0"033>rincipios 2mar'os 0"00

=aninos 0"00#

,lucosa 0"#88?altosa 0"$0#etrinas 1"013Levadura 0"1$82'ua 1"-04Corriente total $("&10

!


33/140

• +lculo de la corriente ue sale de las tierras diatomeas con lacerveza )corriente $$*

+orriente $$H corriente $-

Compuesto 10-3 Ton/,licerina "018;cido actico 0"-$8tanol #!"##0

2c lctico 0"31#>rote7nas 4"8$->rincipios 2mar'os 0"031

=aninos 0"1-,lucosa 18"333?altosa 4"-#etrinas 43"3112'ua 10$8"-1Corriente total 11#%"1''

• +lculo de la corriente $! )+erveza*

Compuesto 10-3 Ton/,licerina "018;cido actico 0"-$8tanol #!"##02c lctico 0"31#>rote7nas 4"8$->rincipios 2mar'os 0"031

=aninos 0"1-,lucosa 18"333?altosa 4"-#etrinas 43"3112'ua 10$8"-1ióido de +arbono -"01Corriente total 1$0("1#'

!#


34/140

• +lculos del dióido de carbono:

+lculo del dióido de carbono formado en la fermentación.

+lculo del +0 formado en la reacción 1:

CO2

%ormado enlareac1=etanol %ormado enla reac1× 2ton−moldeCO22 ton−mol de etanol

CO2 %ormado enlareac1=0,842×10−3 ton−mol /h×

2 ton−moldeCO22 ton−mol deetanol

CO2 %ormado enlareac1=0,842×10−3 ton−mol /h

+lculo del +F en la reacción :

CO2 %ormado enlareac2=etanol %ormado enla reac2× 2 ton−moldeCO21 ton−mol de etanol

CO2 %ormado enlareac2=0,012×10−3ton−mol /h ×

2 ton−moldeCO21 ton−mol deetanol

CO2 %ormado enlareac2=0,023×10−3ton−mol /h

+lculo del +F total formado.

CO2 total %ormado=CO2 %ormado enla reac1+CO2 %ormado enla reac2

CO2 total %ormado=(0,842+0,023 )×10−3 ton−mol/h=0,865×10−3 ton−mol /h

!4


35/140

CO2

total %ormado=CO2 (ue saledel %ermentador

+lculo de la masa de +F ue sale del fermentador.

CO2 (ue saledel %ermentador=ton−mol deCO2 total %ormado× 44 ton1ton−mol

CO2 (ue sale del %ermentador=0,865×10−3 ton−mol

h ×

44 ton1 ton−mol

=38,070×10−3ton /h

+omo el +F sale del fermentador con el o7'eno ue no fue consumido

por el metabolismo de la levadura ( con el nitró'eno ( la


36/140

Corriente61= Humedad del aire(ue sale del %ermentador=47,936×10−3 ton/h

+lculo de la corriente -:

La corriente - contiene el o7'eno no consumido" el nitró'eno ( eldióido de carbono ue se va a licuar.

CO¿¿

Corriente62=¿

Corriente62=(38,070+63,116+7,338 ) ×10−3 ton /h=108,524×10−3ton /h

Corriente62=Corriente63

+alculo del +F perdido:

+omo el contenido de aire es elevado se va a perder una cantidad de dióidode carbono ue no se va a licuar ( ue va salir con el aire.

5e asume ue el porcentaJe de dióido de carbono perdido es de $6.

C 02 $erdido=0,05× CO2 (ue salendel %ermentador

C 02 $erdido=0,05×38,070×10−3ton /h=1,904×10−3 ton/h

+lculo del +F licuado )+orriente -3*:

C 02 licuado=CO2 (uesalen del %ermentador−C 02 $erdido

C 02 licuado= (38,070−1,904 ) ×10−3 ton /h=36,167×10−3ton /h

!-


37/140

C orriente65=Corriente 66=Corriente67

+lculo de la corriente -8:

Corriente68=C 02 $erdido+( 0itrógeno+Oxígeno)(ue sale del %ermentador

Corriente68= (1,904+63,116+7,338 )×10−3ton /h=72,357× 10−3 ton /h

+lculo de +0 ue se in(ecta a la cerveza )corriente !4*


La fracción en peso del +F en la cerveza es del 0"00$" por lo tanto el +Fin(ectado es el si'uiente:

C 02 in,ectadoalacerveza= " CO2×#asadecerveza

C 02 in,ectadoalacerveza=0,005×1204,197×10−3 ton /h=6,021×10−3 ton/h

+lculo de +0 ue no se in(ecta a la cerveza )corriente !*

C 02 (ueno sein,ectaa la cerveza=C 02licuado−C 02 in,ectadoalacerveza

36,167−6,021¿×10−3 ton /h=30,146¿×10−3ton /hC 02(ue nosein,ecta ala cerveza=¿

Balance de ener'7a:

• Balance de ener'7a en el fermentador I@#01:

+lculo del calor 'enerado durante la fermentación:

!!


38/140

n el proceso de fermentación las temperaturas no deben eceder los 11K+.ebido a ue la reacción es eotrmica" la temperatura se controlamediante enfriadores dentro del fermentador" ue utilizan como uido deenfriamiento amon7aco. l calor ue se debe retirar del fermentador es1$$"$ Acal/A' maltosa convertida. %$&

La masa de maltosa convertida para la formación de la 'lucosa ueparticipa en las reacciones de fermentación para producción de 104"3!A'/< de cerveza" es la si'uiente:

maltosa convertida=98,27 Kg /h

7retirado=155,25 Kcal

Kg de maltosa convertida∗98,27

Kgh =15256,86

Kcalh

+lculo de la masa de amon7aco empleada para refri'erar losfermentadores )corriente 1#-* :

l amon7aco tiene una temperatura de saturación de #0KA a unapresión de 0"-04 bar. l calor de vaporización a estas condiciones tiene unvalor de #!" Acal/A'.

7retirado=masadeamoníaco× 8va$orización

masadeamoníaco= 7retirado 8va$oriazci9n

Corriente136=15256,86

Kcalh

327,22 Kcal/ Kg=42,63

Kgh =42,63×10−3 ton /h


• Balance de ener'7a en la maduración @#0

n la maduración la cerveza verde se someta a un proceso de añeJamiento( reposo" ue tiene como propósito permitir reacciones de maduración del

!8


39/140

sabor ( la precipitación lenta de prote7nas" taninos ( de levadura residual"conrindole estabilidad a la cerveza. >ara ello la cerveza se almacena entanues a baJas temperaturas )0G+* durante varios d7as.

+lculo del calor a retirar en la maduración:

7= H 53− H 54

H 54=C$54× (.entrada−.re%erencia )×Corriente54

H 53=C$53× (.entrada−.re%erencia )×Corriente53

Tabla 23) ?asa" temperatura ( capacidad calor7ca de las corrientes $4 ( $#

7=0,92447716 Kcal

Kg∗4 C ×1222,78662

Kgh

× (11−0 ) :C −0,92447716 Kcal

Kg∗4C ×1222,78662

Kgh

7=12434,8 Kcal

h

+lculo de masa de refri'erante necesaria para mantener lastemperaturas baJas en la maduración )corriente 14*:

ebido a ue la temperatura a la ue se debe tener la cerveza en lamaduración es baJa ( se encuentra dentro del ran'o de enfriamiento delamon7aco" ste es el uido seleccionado para mantener la cerveza verde a0G+. l amon7aco tiene una temperatura de saturación de 00KA a unapresión de 0"08-$ bar. l calor de vaporización a estas condiciones tiene unvalor de #4"!4- Acal/A'.

7retirado=masadeamoníaco× 8va$orización

masadeamoníaco= 7retirado

8va$oriazción

!3

Corrient

e

*asa

+g/

Cp,+cal/+g

C.

Temperatur

a C

$41"!8-

- 0"344!!1- 0

$#1"!8-

- 0"344!!1- 11


40/140


Kcalh

327,22 Kcal / Kg=38,01

Kgh =38,01× 10−3ton /h


• >roceso de recuperación del +F:

+lculo del n9mero de etapas de compresión necesarias paraaumentar la presión de la corriente -0 de 0"$ psi' )=H11G+* a #psi'.

relación decom$resión=( P2 P1 )1

n

onde: n: es el n9mero de etapas

>: presión nal

>1: presión inicial

relacion decom$resión=( 17,7 $sia15,2 $si )1

2=2,45

La relación de compresión debe estar entre @# por lo ue es necesario dosetapas con interenfriadores" en los cuales se despreciaron las ca7das depresión .l proceso de compresión ocurre politrópicamente" es decir" var7ala temperatura" el volumen ( eisten prdidas de calor.

>ara un proceso politrópico" la temperatura de salida de la serie decompresores se puede calcular con la si'uiente ecuación:

. 2=. 1 ×( P2 P1 ); −1

;

onde: =: =emperatura nal

=1: =emperatura inicial

>1: >resión inicial

80


41/140

>: >resión nal

MH+p/+v

Tabla 24. Ielación entres +p/+v para diferentes 'ases

Compuesto + +F 1"#04E0 1"#-0F 1"401D 1"#04

+omo la relación de los +p/+v estn en un ran'o de 1"#@1"401 se clculo unpromedio MH 1"#4$

. 2=114 C ×( 3 $sig0,5 $sig )

1,34225−11 =17,37 4C

+lculo del n9mero de etapas de compresión para aumentar lapresión de la corriente -4 de # psi' )=H1!"#!K+* a $0psi'

La relación de compresión ( la temperatura de salida se calcularon con lasecuaciones utilizadas para la serie de compresores anteriores.

relación decom$resión=( 3 $sig0,5 $sig )

15=2,42

. 2=17,374 C ×( 250 $sig3 $sig )1,34225−1

1 =53,654 C

Balance de ener'7a en el intercambiador )enfriador* @#0#

7=∑ Kmoli × C$i ×(. salida−. re%erencia)−∑ Kmoli ×C$i × (. entrada−. re%erencia)

81


42/140

La corrientes $3 ( -0 tienen la misma composición ( uJo msico" latemperatura de entrada al intercambiador es 1!"#!K+ ( se enfriar


43/140

Corriente127=Corriente128=Corriente129

Balance de ener'7a en el intercambiador )enfriador* @#04

7=∑ Kmoli × C$i ×(. salida−. re%erencia)−∑ Kmoli ×C$i × (. entrada−. re%erencia)

La corrientes -#H-4N-$ " donde el uJo molar de cada compuesto no var7a.La corriente -# entra a 4"4K+ ( se enfr7a


44/140

Corriente147=1541,8

Kcalh

286,257 Kcal / Kg=6,38

Kgh =6,38×10−3 ton/h


Balance de ener'7a en el intercambiador )vaporizador* @#0$

7= 8va$orización delCO2


45/140

Balance en la zona de cocción del mosto:

26b

132

133

115

111108

31

20

107

106

110

30

22a

26

24

19

23

36

26a

80

35

29

24b24a

25a

25

25b

22b

114

33

32

109

34

22

27

28

21

P-103

T-201

T-202A/B T-202A/B

P-202

P-201

P-203

E-201A/B

S-201

S-202

P-204

S-203

E-202

E-201A/B

Vapor de Agua

8$


46/140

Figura11. Zona de cocción

Balance de masa:

• Ietomando la composición del mosto lupulado )corriente #-* se tiene:

Compuesto 10-3 Ton/2c lctico 0"3-0>rote7nas $"!->rincipios 2mar'os 0"03-

=aninos 0"13

8-


47/140

,lucosa 33"3#4?altosa $"303etrinas $3"02'ua 111#"8#Corriente total 130!"#03

• +lculo del l9pulo alimentado )corriente 4*:

+orriente 4Hcorriente #

La relación de l9pulo a're'ado con respecto a la cerveza producidare'istrada en la biblio'raf7a es de 0"4 A' de l9pulo/


48/140

;cidos beta 0"01 0"0$02ceites esenciales 0"00$ 0"0$Corriente total ("#'%

• +lculo del mosto dulce )corriente 13*

+orriente 13H +orriente 0H +orriente 1H +orriente

5e'9n fuentes biblio'rcas la relación de mosto dulce a mosto lupulado esde 1"0$#1$ A' mosto dulce/A' mosto lupulado. %0&

#osto dulce= #asa de mosto lu$ulado × 1,05315 Kgmosto dulce1 Kg de mosto lu$ulado

#osto dulce=1305,903 Kg de mostolu$ulado

h × 1,05315 Kgmosto dulce1 Kg de mosto lu$ulado =1375,312 Kg/h

#osto dulce=1375,312×10−3 ton /h

La composición del mosto dulce reportada es la si'uiente:

Compuestos Fracción en peso5ólidos 0"13

2'ua 0"81

+lculo de los sólidos en el mosto dulce

*ólidos enel mostodulce= " sólidosen elmostodulce×#ostodulce

*ólidos enel mostodulce=0,19×1375,312×10−3 ton /h=261,309×10−3 ton /h

+lculo del a'ua en el mosto dulce:

88


49/140

Agua en el mosto dulce= " aguaenelmosto dulce× #ostodulce

Agua en el mosto dulce=0,81×1375,312×10−3ton /h=1114,003×10−3ton /h

La densidad del mosto dulce se'9n fuentes biblio'rcas es de 1040 M'/m#.%1&

5olumen del mostodulce= #asa de mosto dulce

2mostodulce

5olumen del mostodulce=1375,312 Kg /h1040 Kg /m3

=1,32242m3/h

• +lculo del a'ua evaporada durante la cocción del mosto )corriente$*:

5e'9n fuentes biblio'rcas el volumen del a'ua evaporada es el106 del volumen del mosto dulce alimentado. %0&

5olumendeaguaeva$orada=0,1×5olumende mosto dulce

5olumendeaguaeva$orada=0,1×1,32242m3 /h=0,132242m3/h

La densidad del a'ua es de 1000A'/m#

#asade agua eva$orada= 2agua×5olumen de agua eva$orada

#asa de agua eva$orada=1000 Kg

m3 × 0,132242

m3

h

=132,242 Kg /h=132,242×10−3 ton

• +lculo del a'ua alimentada para realizar la liiviación del l9puloa'otado )+orriente 80*

83


50/140

La relación de a'ua alimentada con respecto al mosto lupuladore'istrada en la biblio'raf7a es de 0"1#4A' a'ua/A' mosto dulce. %0&

Agua $ara ellavado= #asa de mosto lu$ulado × 0,1324 Kg de agua1 Kg de mosto lu$ulado

Agua $ara el lavado=1305,903 Kgdemostolu$ulado

h ×

0,1324 Kg de agua1 Kg de mosto lu$ulado

=172,902 ;gh

Agua $ara el lavado=172,902×10−3ton /h

• +lculo de la corriente ue sale del etractor ue contiene al l9pulo

a'otado ( a los compuestos ue precipitan )corriente 3*

La composición re'istrada es la si'uiente %0&:

Compuestos Fracción en peso5ólidos ( l9pulo a'otado 0"1#!#2'ua 0"8-!

5e asume ue las fracciones de los sólidos ( el l9pulo son:

Compuestos Fracción en peso5ólidos 0"1$L9pulo a'otado 0"8$

La composición de los sólidos se'9n fuentes biblio'rcas es la si'uiente%-&:

Compuestos Fracción en peso>rote7nas 0"-!82ceites >rincipios 2mar'os 0"140

=aninos 0"08!3+arbo


51/140

l l9pulo a'otado es la parte ue no se solubiliza del l9pulo durante lacocción del mosto" la cual corresponde a la celulosa ( a los mineralescontenidos en el mismo.

Celulosaenell6$ulo=Celulosaenell6$uloagotado=2,987×10−3ton /h

#inerales en el l6$ulo= #inerales en el l6$ulo agotado=0,622×10−3ton /h

/6$ulo agotado=celulosaenel l6$ulo+minerales enel l6$ulo

/6$ulo agotado=(2,987+0,622 )×10−3ton /h=3,609× 10−3ton /h

)racción de la celulosa en el l6$ulo agotado=Celulosaenell6$uloagotadol6$uloagotado

)racción de la minerales en el l6$ulo agotado= #inerales en el l6$ulo agotado

l6$uloagotado

+omposición del l9pulo a'otado:

Compuesto Fracción en peso+elulosa 0"88?inerales 0"1!

+lculo del l9pulo a'otado en la corriente 3:

/6$ulo agotado= #asade celulosa en el l6$ulo agotado

" celulosaen ellu$ulo agotado

/6$ulo agotado=2,987×10−3

ton /h0,828

=3,609×10−3ton /h

+lculo de los sólidos en la corriente 3:

31


52/140

*ólidos= /6$ulo a gotado

" l6$ulo agotado× " sólidos

*ólidos=3,609×10−3ton /h

0,85 ×0,15=0,637×10−3 ton/h

La cantidad de cada sólido se clculo de la manera si'uiente:

Proteínas= " $roteínasen los sólidos× masade sólidos

e la misma manera se procedió para los dems componentes.

Compuestos 10-3 ton/>rote7nas 0"4#2ceites ( >rincipios 2mar'os 0"0!3

=aninos 0"0$-+arbo


53/140

+lculo de la corriente 3

Corriente29= Agua+sólidos+l6$uloagotado

Corriente29= (26,681+4,246 ) ×10−3 ton/h=30,927×10−3 ton /h

• +lculo de la corriente #$:

Balance 'lobal:

Corriente36= #osto dulce+l6$ulo+aguadelavado−aguaeva$orada−corrietedelu$uloagot

Corriente35=cor riente19+corriente 24+corriente80−corriente 25−corrinte29−cor

Corriente35=(1375,312+4,978+172,902−132,242−30,927−1305,903)×10−3 ton /h

Corriente35=84,120×10−3ton /h

+lculo del a'ua en la corriente #$:

Agua en35=aguaen19+aguaen24+aguaen80−aguaen 25−aguaen29−aguaen36

Agua en35=(1114,003+0,498+172,902−132,242−26,681−1113,83) ×10−3

ton /h

Agua en35=14,650×10−3 ton /h

+lculo de los sólidos en la corriente #$

*ólidos en35=corriente 35−aguaen35

*ólidos en35=(84,120−14,650 )×10−3

ton /h=69,471×10−3

ton /h

+lculo de la fracción de a'ua #$ :

3#


54/140

" agua en35= aguaen35corriente35

" aguaen35=14,650×10−3 ton /h

84,120×10−3

ton /h

=0,174

+lculo de la fracción de sólidos en #$:

" sólidosen35=sólidos en35corriente35

" sólidosen35=69,471×10−3 ton/h84,120×10−3 ton/h=0,826

+lculo de las cantidades de cada compuesto presente en los sólidos.

#asade cada sólido= " sólidos×#asatotaldelossólidos

La composición de los sólidos a la salida de la centrifu'a despus deenfriar el mosto lupulado se asume dentro de los ran'os establecidosen la biblio'raf7a %-&:

+ompuesto >orcentaJe en peso 10@# ton/< =aninos 0"0010 0"0003>rote7nas -3"3333 48"-3#+arbo


55/140

+lculo del cido lctico:

cido l+ctico en19= cido l+ctico en36=0,960×10−3 ton/h

+lculo de los carboor lo tanto" el #6 de la 'lucosa ue entra con la corriente 13 sale enla corriente #$ ( el -6 de la 'lucosa ue entra con la corriente 4 salecon la corriente #$.

?altosa:

5e asume ue el 3!6 de la maltosa ue entra con la corriente 13 saleen la corriente #-.5e asume ue en la corriente 3 no sale maltosa.

>or lo tanto" el #6 de la maltosa ue entra con la corriente 13 sale enla corriente #$.

3$


56/140

etrinas:5e asume ue el 306 de las detrinas ue entran con la corriente 13salen en la corriente #-.5e asume ue el 16 de las detrinas ue entran con la corriente 13salen en la corriente 3.

>or lo tanto" el 3"36 de las detrinas ue entran con la corriente 13salen en la corriente #$.

Balance en 'lucosa:

+lculo de la 'lucosa en la corriente 13:

Glucosaen36=0,9×glucosaen19+0,94×glucosaen24

Glucosaen19= ( glucosaen36−0,94×glucosaen24 )0,97

Glucosaen19=(99,934−0,94×0,100 ) ×10−3 ton/h

0,97 =102,928×10−3ton /h

+lculo de la 'lucosa en la corriente 13:

Glucosaen35=0,03× glucosaen19+0,06×glucosaen24

Glucosaen35= (0,03×102,928+0,06×0,1 ) ×10−3 ton /h=3,093×10−3 ton /h

Balance en maltosa:

+lculo de la maltosa en la corriente 13:

#altosaen36=0,97×maltosaen19

#altosaen19=25,909×10−3 ton /h

0,97 =26,710×10−3 ton/h

3-


57/140

+lculo de la maltosa en la corriente #$:

#altosaen35=0,03× maltosa en19

#altosa en35=0,03×26,710×10−3 ton/h=0,801×10−3 ton/h

Balance en detrinas:

+lculo de las detrinas en la corriente 13:

Dextrinas en36=0,90×dextinasen 19

Dextrinas en19=59,220×10−3¿n/h

0,9 =65,800×10−3 ton /h

+lculo de las detrinas en la corriente #$:

Dextrinas en35=0,099×dextrinasen19

Dextrinas en35=0,099×65,800×10−3ton /h=6,514×10−3 ton /h

+lculo de las detrinas en la corriente 3:

Dextrinas en29=0,001×dextrinasen19

Dextrinas en29=0,001×65,800×10−3ton /h=0,066×10−3 ton/h

Balance en maltotriosa:

+lculo de a maltotriosa en la corriente 13:

#altotriosa en19=(carbohidratos−glucosa−maltosa−dextrinas) en19

3!


58/140

#altotriosa en19=(205,874−102,928−26,710−65,800 )×10−3ton /h=10,436×10−3ton /h

+lculo de la maltotriosa en la corriente #$:

#altotriosa en35=(carbohidratos−glucosa−maltosa−dextrinas )en35

#altotriosaen35=(20,840−3,093−0,810−6,514 ) ×10−3 ton/h=10,432×10−3ton /h

+lculo de la maltotriosa en la corriente 3:

#altotriosa en29=(carbohidratos−dextrinas ) en29

#altotriosa en29=(0,07−0,066 )×10−3 ton/h=0,004×10−3 ton /h

+onocidas las cantidades de cada carborote7nas $4"4!$;cido lctico 0"3-0,lucosa 10"38?altosa -"!10etrinas -$"800?altotriosa 10"4#-Corriente total 13'!"31$

>ara la corriente #$ las cantidades detalladas de cada compuestoseria:

Compuesto 10-3 ton/ =aninos 0"0003>rote7nas 48"-3#,lucosa #"03#?altosa 0"801

38


59/140

etrinas -"$14?altotriosa 10"4#

=otal de carbo


60/140

Aceites , $rinci$ios amargosen26= Aceites , $rinci$ios amargosen24

Aceites , $rinci$ios amargosen26=( cidos al%a+ cidosbeta+ Aceites esenciales ) en2

Aceites , $rinci$ios amargosen26=(0,100+0,050+0,025 )×10−3ton /h=0,174×10−3 ton /h

Balance en minerales:

#inerales en26= #inerales en24=0,622×10−3 ton/h

Balance en celulosa:

Celulosaen26=Celulosaen24=2,987×10−3 t on /h

Balance en 'lucosa:

Glucosaen26=Glucosaen19+Glucosaen24

Glucosaen26=(102,928+0,100 ) ×10−3 ton/h=103,027×10−3 ton/h

Balance en ?altosa:

#altosa en26= #altosa en19=26,710×10−3 ton /h

Balance en etrinas:

Dextrinas en26= Dextrinas en19=65,800×10−3 ton /h

Balance en ?altotriosa:

#altotriosa en26= #altotriosa en19=10,436×10−3 ton /h

n la si'uiente Tabla 28 se muestran los componentes de la corriente- con las cantidades de cada compuesto.

100


61/140

Tabla 28. +omposición del mosto lupulado con sólidos no solubles a la salidade la olla de cocción.Compuesto 10-3 ton/2'ua 38"$3>rote7nas $4"84;cido lctico 0"3-0

=aninos 0"432ceites ( principios amar'os 0"1!4?inerales 0"-

+elulosa "38!,lucosa 10#"0!?altosa -"!10etrinas -$"800?altotriosa 10"4#-Corriente total 1$(%"0(#

• Balance en el etractor:

5e supone ue el 1$6 del a'ua total ue entra en el etractor sale enla corriente 3.

+lculo del a'ua en la corriente 8.

Agua en29=0,145×( Agua en28+ Aguaen81)

Agua en28=aguaen29

0,145 −aguaen81

Agua en28=26,681×10−3 ton /h

0,145 −172,902×10−3ton /h=11,103×10−3 ton/h

+lculo de los compuestos ue estn solubles en la corriente -.

101


62/140

La corriente 8 contiene el l9pulo a'otado" los sólidos ue precipitan ( unaparte de la solución )cerveza*. La composición de la solución de la corriente- es i'ual a la composición de la solución de la corriente 8.

espus de la cocción del mosto precipitan una parte de las prote7nas"taninos" aceites ( principios amar'os" maltotriosa ( detrinas por ser loscarbo


63/140

+lculo de las detrinas solubles en la corriente -:

Dextrinas solubles en26= Dextrinas totales en26− Dextrinas $reci$itadas en26

Dextrinas $reci$itadas en26= Dextrinas en29=0,066×10−3 ton /h

Dextrinas solubles en26=(65,800−0,066 ) ×10−3 ton /h=65,734×10−3ton /h

+lculo de la maltotriosa soluble en la corriente -:

#altotriosa soluble en26= #altotriosa en26− #altotriosa $reci$itada en26

#altotriosa $reci$itadaen26= #altotriosa en29=0,004×10−3ton /h

#altotriosa soluble en26=(10,436−0,004 )×10−3ton /h=10,432×10−3ton /h

La si'uiente tabla muestra la composición de la corriente - libre del9pulo a'otado ( sólidos precipitados:

Compuesto 10-3 ton/ Fracción peso2'ua 38"$3 0"!83!>rote7nas $4"#3 0"04#!;cido lctico 0"30 0"0008

=aninos 0"13# 0"0002ceites ( principios amar'os 0"03$ 0"0001,lucosa 10#"0! 0"088?altosa -"1!0 0"01$etrinas -$"!#4 0"0$3?altotriosa 10"4# 0"0084Total 1$(3"%0$

• +lculo de la corriente 8:

10#


64/140

Corriente28=soluciónen28+ $reci$itadosen28+l6$uloagotado

+lculo de la cantidad de solución en la corriente 8:

*oluciónen28=

Aguaen28

" aguaenla solución

*oluciónen28=11,103×10−3 ton /h

0,7897 =14,060×10−3 ton /h

+lculo de la cantidad de precipitados en la corriente 8:

Preci$itados en28=(0,432+0,079+0,056+0,066+0,004 ) ×10−3 ton/h=0,637×10−3 ton /h

/6$ulo agotado=3,609×10−3 ton /h

ntonces se tiene ue:

Corriente28= (14,060+0,637+3,609 ) ×10−3 ton/h=18,305×10−3 ton/h

+lculo de las cantidades de cada compuesto presente en la soluciónen la corriente 8.

+lculo de las prote7nas solubles en la corriente 8:

Proteínas solubles en28= " $roteínasenla solución×*oluciónen 28

Proteínas solubles en28=0,0437×14,060×10−3 ton /h=0,615×10−3 ton /h

+lculo de las prote7nas totales en la corriente 8:

Proteínastotales en28= Proteínas solubles en28+ Proteínas $reci$itadas en28

Proteínas $reci$itadas en28= Proteínas $reci$itadasen26=0,432×10−3ton /h

104


65/140

P roteínastotales en28= (0,615+0,432 )×10−3ton /h=1,047×10−3 ton/h

e la misma manera se procede para realizar el clculo de los dems

componentes presentes en la corriente. Las cantidades de cido lctico"'lucosa ( maltotriosa totales en la corriente 8 van a ser i'uales a lascantidades presentes en la solución" debido a ue estos no precipitandurante la cocción del mosto.

La si'uiente tabla muestra las cantidades de los compuestos solubles en lacorriente 8.

Compuesto 10-3 ton/>rote7nas 0"-1$;cido Lctico 0"011

=aninos 0"002ceites ( principios amar'os 0"001,lucosa 1"1-$?altosa 0"#0etrinas 0"!44?altotriosa 0"118

Las cantidades de los compuestos precipitados en la corriente 8 semuestran en la si'uiente tabla

Compuesto 10-3 ton/>rote7nas 0"4#

=aninos 0"0$-2ceites ( principios amar'os 0"0!3etrinas 0"0--?altotriosa 0"044

+antidades totales de todos los compuestos en la corriente 8:

Compuesto 10-3 ton/>rote7nas 1"04!;cido Lctico 0"011

10$


66/140

=aninos 0"0$82ceites ( principios amar'os 0"080,lucosa 1"1-$?altosa 0"#0etrinas 0"810?altotriosa 0"1?inerales 0"-+elulosa "38!2'ua 11"10#Corriente total 1%"30!

• +lculo de la corriente #0:

5e asume ue todos los compuestos en solución ue contiene lacorriente 8 son retirados despus de realizar el lavado.

Corriente30= Agua en30+Com$uestos en soluciónen30

Balance 'lobal en a'ua en el etractor. +lculo del a'ua en lacorriente #0.

Agua en30= Agua en28+ Agua en81− Aguaen29

Agua en30=(11,103+172,902−26,681 ) ×10−3 ton /h=157,324× 10−3 ton /h

n la tabla si'uiente se muestra las cantidades de cada compuestopresente en la corriente #0 ( el valor de la corriente total.

Compuesto 10-3 ton/>rote7nas 0"-1$;cido Lctico 0"011

=aninos 0"002ceites ( principios amar'os 0"001,lucosa 1"1-$?altosa 0"#0etrinas 0"!44?altotriosa 0"118

2'ua 1$!"#4Corriente total 1&0"$%0

• +lculo de la corriente #4.

10-


67/140

Balance 'lobal en la se'unda centr7fu'a:

)corriente #4Hcorriente ##H corriente #*

Corriente34=corriente 35+corriente 36

Ietomando los valores de las masas mosto lupulado ( de la corrientede la salida de la se'unda centrifu'a:



5e tiene ue:

Corriente34=(84,120+1305,903 ) ×10−3

ton/h=1390,023×10−3

ton/h

+lculo de las cantidades de cada compuesto en la corriente #4.Balance 'lobal de cada compuesto.

Balance en prote7nas:

Proteínasen34= Proteínas en35+ Proteínas en36

Proteinasen34=(48,6293+5,762 )×10−3ton /h=54,392×10−3 ton /h

Balance en cido lctico:

cido l+cticoen34= cido l+ctico en36=0,960

Balance en taninos:

.aninosen 34=.aninosen35+.aninosen 36

.aninosen34=(0,0009+0,192)×10−3

ton /h=0,193×10−3

ton /h

Balance en aceites ( principios amar'os totales:

Aceites , $rinci$ios amar gos en34= Aceites , $rinci$ios amargosen36=0,096×10−3 ton /h

10!


68/140

Balance en 'lucosa:Glucosaen34=Glucosaen35+Glucosaen36

Glucosaen34=(3,093+99,934 )×10−3ton /h=103,026×10−3ton /h

Balance en maltosa

#altosaen34= #altosaen35+ #altosa en36

#altosaen34=(0,801+25,909 ) ×10−3 ton /h=26,710×10−3 ton /h


Dextrinas en34= Dextrinas en35+ Dextrinas en36

Dextrinas en34=(6,514+59,220 ) ×10−3 ton /h=65,734×10−3ton /h


#altotriosaen34= #altotriosaen35=10,432×10−3ton /h

Balance en a'ua:

Agua en34= Aguaen35+ Agua en36

Agua en34=(14,650+1113,83 )×10−3 ton/h=1128,480×10−3 ton /h

n la si'uiente tabla se recopilan los valores de las cantidadespresentes de cada compuesto en la corriente #4:

Compuesto 10-3 Ton/2c lctico 0"3-0

108


69/140

>rote7nas $4"#32ceites ( principios 2mar'os 0"03-

=aninos 0"13#,lucosa 10#"0-?altosa -"!10etrinas -$"!#4?altotriosa 10"4#2'ua 118"480+orriente total 1#30"0#

• +lculo de la corriente #1.

Balance en el punto de mezcla despus de la primera centrifu'a.

Corriente32=corriente31+corriente 30

Corriente31=(1390,023−160,280 )×10−3 ton /h=1229,743×10−3ton /h

+lculo de cada componente en la corriente #1:

+lculo de las prote7nas:

Proteínasen 31= Proteínas en32− Proteínas en30

Proteínasen31=(54,392−0,615)×10−3 ton /h=53,777×10−3 ton /h

+lculo del cido lctico:

cido l+cticoen31= cidol+cticoen32− cidol+cticoen30

cido l+ctico en31= (0,960−0,011 )×10−3ton /h=0,950×10−3ton /h

+lculo de los taninos:

.aninosen 31=.aninos en32−.aninosen 30

.aninosen31=(0,193−0,002)×10−3 ton/h=0,191×10−3 ton/h

Balance en aceites ( principios amar'os:

103


70/140

Aceites , $rinci$ios amargosen31=aceites $rinci$iosamargosen32−aceites , $rinci$ios ama

Princi$iosamargos en31=(0,096−0,001 )×10−3ton /h=0,095×10−3 ton/h

Balance en ,lucosa:

Glucosaen31=Glucosa en32−Glucosaen30

Glucosaen31=(103,026−1,165)×10−3 ton/h=101,862×10−3ton /h

Balance en ?altosa:

#altosa en31= #altosa en32− #altosa en30

#altosa en31=(26,710−0,302)×10−3 ton/h=26,408×10−3 ton /h


Dextrinas en31= Dextrinas en32− Dex trinas en30

Dextrinas en31=(65,734−0,744)×10−3ton /h=64,990×10−3ton /h


#altotriosa en31= #altotriosa en32− #altotriosa en30

#altotriosa en31=(10,432−0,118)×10−3ton /h=10,314×10−3ton /h

Balance en a'ua:

Agua en31= Agua en32− Agua en30

Agua en31=(1128,480−157,324)×10−3ton /h=971,156×10−3 ton /h

110


71/140

n la si'uiente tabla se resumen las cantidades de todos los compuestospresentes en la corriente #1.

Compuesto 10-3 Ton/2c lctico 0"3$0>rote7nas $#"!!!2ceites ( principios 2mar'os 0"03$

=aninos 0"131,lucosa 101"8-?altosa -"408etrinas -4"330?altotriosa 10"#142'ua 3!1"1$-Corriente total 1$$#"'(3

Balance de ener'7a en el cocedor de mosto =@0 2/B

n la cocción del mosto dulce este es calentado por medio de una c


72/140

Corriente

masa+g/

Cp,+cal/+gC.

Temperatura C

-148"048

-8 0"8$34313- 140

$1#"41$

1 1 140

1#!$"#118 0"3$8 -3"3

l calor de vaporización a la temperatura de salida )140K+* es $1" 14#Acal/A'

7=0,8594 Kcal Kg∗:C

× 1248,04868 Kg

h × (140−0 ) :C +1

Kcal K g∗:C

×132,24 Kg

h × (140−0 ):C +132

• +lculo de la cantidad del uido de calentamiento:

l calor necesario para la cocción del mosto ser cedido por vapor saturadoa 13!"!K+ ( un OvaporizaciónH@λ condensacion H 4-$"41$.Acal/A'.

−7necesario=masadeva$or×(− 8va$orización )

masadeva$or= 7necesario

8va$oriazción


Kcalh

465,415 Kcal / Kg=310,94 Kg/h=310,94×10−3ton /h


• Balance de ener'7a para el intercambiador @0)enfriador*

11


73/140

l mosto lupulado se enfr7a" a temperaturas entre - ( 1$G+" lo cualprovoca la precipitación de prote7nas ( taninos insolubles en part7culas msnas" ue lue'o se separan por centrifu'ación o ltración. >ara el clculo delcalor ue se debe retirar se seleccionó la temperatura promedio" la cualcorresponde a un valor de 11G+ a la salida del intercambiador de la corriente

de proceso.

7retirado= H 32− H 33

H 32=C$32× (. entrada−. re%erencia ) ×Corriente32

H 33=C$ 33× (. salida−. re%erencia ) ×Corriente33

Tabla 30. ?asa" temperatura ( capacidad calor7cas de las corrientes ueentran ( salen del intercambiador @0

Corriente

*asa+g/

Cp,+cal/+ gC.

Temperatura C

#1#30"0#

#4 0"8!$!#!3 10"--

##1#30"0#

#4 0"8!$!#!3 11

7retirado=0,876 Kcal:C ∗ Kg ×1390,02

Kgh × (120,662−0 )−0,876

Kcal:C ∗ Kg ×1390,02

Kgh × (11−0 )

7retirado=133491,034 Kcal

h

• +lculo de la masa de uido de enfriamiento.

l uido de enfriamiento utilizado es amon7aco con una temperatura desaturación 00GA a una presión de 0"08-$ bar con un λvaporizacion de#4"!4-Acal/A'

11#


74/140

7retirado=masa deamoníaco × 8va$orización

masadeamoniaco= 7retirado

8va$oriazci9n

Corriente133=133491,034

Kcalh

327,22 Kcal / Kg =407,951 Kg=407,951×10−3 ton /h


114


75/140

Balance en la zona de maceración:

11$


76/140

Figura12. Zona de maceración

Balance de masa:

Las principales reacciones ue tienen lu'ar en la maceración son lassi'uientes %$&:

(C 6 H 10O5 )n Almidón

n / x (C 6 H 10O5 ) x Dextrinas , maltotriosa

2 ( C 6 H 10O5 )n Almidón

+n H 2O Agua

n C 12

H 22

O11

#altosa

n C 12 H 22O11

#altosa

+n H 2 O

Agua

2nC 6 H 12O6

Glucosa

l almidón est compuesto por dos pol7meros distintos" ambosconstituidos por unidades de 'lucosa" la amilosa ( la amilopectina. %18"13&

11-


77/140

La amilosa es un pol7mero compuesto por unión de α 'lucosa ( sólopresenta enlaces 1@4" por lo ue su estructura es lineal. 2parece en unaproporción en torno al 0@86 del almidón total ( su 'rado de polimerizaciónse encuentra entre 400 ( 100 molculas de 'lucosa. %18"13"#&

La amilopectina es un pol7mero compuesto por unión de unidades deα

'lucosa mediante enlaces 1@4" pero ramicado con uniones 1@- cada 0 o $unidades de 'lucosa. s la parte ramicada del almidón" presenta entre000 ( $000 molculas de 'lucosa ( representa del ! al 806 del total delalmidón. %18"13"#&

ebido a ue el almidón est constituido principalmente poramilopectina se asume ue el 'rado de polimerización se va a encontrarentre 000 ( $000 unidades de 'lucosa" se selecciono para las reacciones elpromedio de este ran'o ue es #!$0 molculas de 'lucosa.

>or lo tanto las reacciones ue tienen lu'ar son las si'uientes: Cormación de detrinas )reacción1*:

5e asume ue las detrinas formadas estn constituidas por cincounidades de 'lucosa" por lo tanto H$

(C 6 H 10O5 )3750 Almidón

3750 /5 (C 6 H 10O5 )5 Dextrinas


750 (C 6 H 10O5 )5 Dextrinas

Cormación de maltotriosa )reacción *.

La maltotriosa est constituida por tres unidades de 'lucosa" por lotanto H#


3750 /3 (C 6 H 10O5 )3 #altotriosa

11!


78/140


1250 (C 6 H 10O5 )3 #altotriosa

Cormación de maltosa )reacción #*:

2 (C 6 H 10O5 )3750 Almidón

+375O H 2 O Agua

3750C 12 H 22O11 #altosa

Cormación de 'lucosa )reacción 4*:

La maltosa se


79/140

+lculo de las prote7nas en la corriente 1#:

Proteínasen13= Proteínas en19

0,995

Proteínasen13=54,475×10−3 ton /h

0,995 =54,749×10−3 ton/h

5e procede de la misma manera para calcular las cantidades de losdems compuestos solubles en la corriente 1#" obtenindose la si'uientetabla.

Compuestos 10-3

ton/>rote7nas $4"!43;cido lctico 0"3-$,lucosa 10#"44$?altosa -"844etrinas --"1#1?altotriosa 10"483

• +lculo del almidón ue reacciona:

Los carbo


80/140

#oles de glucosa en13=masa de glucosaen13

P# d e la glucosa

#oles de glucosa en13=103,445× 10−3ton /h180 ton / ton−mol =0,575×10

−3

ton−mol /h

+lculo de los moles de maltosa:

#oles de maltosa en13=masademaltosaen13

P# de la maltosa

#oles de maltosa en13=26,844×10−3ton /h342 ton/ ton−mol =0,078×10

−3

ton−mol /h

+lculo de los moles de maltotriosa:

#oles de maltotriosa en13=masademaltotriosaen13

P#de la maltotriosa

#oles de maltotriosa en13=10,489×10−3 ton/h486

ton /ton−mol

=0,022×10−3ton−mol /h

+lculo de los moles de detrinas:

#oles de dextrina en13=masa dedextrinas en13

P# de lasdextrinas

#oles de las dextrinas=66,131×10−3ton /h810ton / ton−mol

=0,082×10−3 ton−mol /h

+lculo de las cantidades de almidón ue reaccionan en cadareacción:

10


81/140

+lculo de la maltosa ue reacciona para formar 'lucosa:

#altosa(ue reacciona en reac4=moles de glucosa %ormada × 3750 ton−moldemaltosa7500t on−molde glucosa

#altosa (ue reacciona en reac4=0,575×10−3 ton−mol /h× 3750 ton−mol demaltosa7500ton−mol de glucosa

#altosa (ue reacciona en reac 4=0,287×10−3ton−mol/h

+lculo de la maltosa formada a partir del almidón:

#altosa %ormada= #altosa (ue reaccina+ #altosa en13

#altosa %ormada=(0,287+0,078 )× 10−3 ton−mol/h=0,366×10−3 ton−mol /h

+lculo del almidón ue reacciona en la reacción #:

Almidón (ue reaccionaen la reac3= #oles de maltosa %ormada × 2 ton−mol dealmidón3750 ton−mol de maltosa

Almidón (ue reaccionaen la reac3=0,366 ton−mol /h× 2ton−mol dealmidón3750 ton−mol demaltosa

Almidón (ue reaccionaen la reac3=0,000195×10−3

ton−mol /h

+lculo del almidón ue reacciona en la reacción :

11


82/140

Almidón (ue reaccionaen lareac2= #oles de maltotriosa %ormada × 1ton−moldealmidón1250 tonmolde maltotrios

Almidón (ue reaccionaen lareac2=0,022×10−3ton−mol/h × 1ton−mol de almidón1250 ton−moldemaltotriosa

Almidón (ue reaccionaen lareac2=1,7265×10−5×10−3ton−mol/h

2lmidón ue reacciona en la reacción 1:

Almidón (ue reaccionaen la reac2= #oles de dextrinas %ormadas × 1 ton−mol de almidón750 ton−mol demaltotriosa

Almidón (ue reaccionaen la reac2=0,082×10−3 ton−mol/h × 1ton−mol dealmidón750 ton−moldemaltotriosa

Almidón (ue reaccionaen la reac2=0,000108×10−3

ton−mol/h

+lculo del almidón total ue reacciona:

Almidón total (ue reacciona= Almidónreac1+ Almidónreac2+ Almidón reac3

1,7265×10−5+0,0001080,000195+¿×10−3 ton−mol

¿

Almidon total (ue reacciona=¿

Almidón total (ue reacciona=0,000321×10−3 ton−mol/h

1


83/140

+lculo de la masa de almidón total ue reacciona:

>?2lmidón H-0!$00 ton/ton@mol

#asade almidón(ue reacciona= #oles de almidón(ue reacciona× P# almidón

#asade almidón (ue reacciona=0,000321×10−3 ton−mol

h ×607500

tonton−mol

#asade almidón (ue rea cciona=195,151×10−3 ton /h

• +lculo del almidón ue entra.

La conversión de almidón a azucares fermentables ( detrinas reportadas enla biblio'raf7a es del 806 del almidón ue entra a la cuba de maceración.

Almidón (ue entra= Almidón (ue reacciona

0,80

moles de almidón (ue entra=0,000321×10−3

ton−mol /h0,8

=0,0042×10−3 ton−mol/h

#asade almidón (ue entra=0,0042× 10−3 ton−mol

h ×607500

¿nton−mol

=243,939×10−3 ton /h

• +lculo del almidón ue sale:

Almidon (ue sale= Almidon (ue entra− Almidón (ue reacciona

Almidón (ue sale=(243,939−195,151 ) ×10−3 ton/h=48,788×10−3ton /h

1#


84/140

• +lculo del a'ua ue reacciona:

+lculo del a'ua ue reacciona en la reacción #:

Agua (ue reacciona en reac3=molesdemaltosa%ormada× 3750 ton−mol deagua3750 ton−mol de maltosa

Agua (ue reacciona en reac3=0,366ton−mol/h × 3750 ton−mol de agua3750 ton−moldemaltosa

Agua (ue reacciona en reac3=0,366ton−mol/h

+lculo del a'ua ue reacciona en la reacción 4:

Agua (ue reacciona en reac4=moles de glucosa%ormada× 3750 ton−mol de agua7500ton−moldemaltosa

Agua (ue reacciona en reac4=0,575×10−3 ton−mol /h × 3750 ton−moldeagua7500 ton−mol demaltosa

Agua (ue reacciona en lareac4=0,287×10−3 ton−mol/h

+lculo del a'ua total ue reacciona:

#oles de agua t otal (ue reacciona= Aguaen la reac3+ Agua en la reac 4

#oles de agua total (ue reacciona=(0,366+0,287 )×10−3ton−mol /h=0,653×10−3ton−mol/h

+lculo de la masa de a'ua ue reacciona:

14


85/140

#asatotal de agua (ue reacciona=0,653×10−3 ton−mol

h ×

18 ton1 ton−mol

=11,757×10−3 ton /h

• +lculo del ba'azo )corriente 1-*:

La relación de ba'azo con respecto a la cerveza reportada en labiblio'raf7a es 0A' de ba'azo/Eectolitro de cerveza. %0&

Corriente16= 20 Kg de bagazo1hectolitro decerveza

×11,853 hectolitros de cerveza

h =237,066×10−3ton /h

• +lculo de la malta )corriente 1*:

)corriente 1Hcorriente *

5e asume ue la masa de malta es el $06 de la masa total del ba'azo.

#asade malta=0,5×corriente16

Corriente1= #asa de la malta=0,5×237,066×10−3ton /h=118,533×10−3 ton /h

La composición de la malta se'9n fuentes biblio'rcas es la si'uiente%18&:

Compuesto Fracción en peso+arbo


86/140

• +lculo del almidón en la malta:

Almidón enla malta= " almidón× " carbohidratos× #asade la malta

Almidón enla malta=0,8974×0,6996×118,533×10−3 ton /h=74,421×10−3 ton/h

• +lculo del almidón en el ma7z:

Almidón (ue entra= Almidónde la malta+ Almidón del maíz

Almidón del maiz= (243,939−74,421 )×10−3ton /h=169,518×10−3ton /h

• +lculo del ma7z )corriente #*:

)+orriente #H +orriente 4*

La composición del ma7z se'9n re'istrada en la biblio'raf7a es %18&:

Compuesto Fracción en peso+arbo


87/140

Almidón en el maiz= " almidón× " carbohidratos× #asade #aíz

Corriente3= #asa de maiz=169,518×10−3 ton /h

0,8974×0,7537 =250,641×10−3

ton /h

• +lculo de la corriente $:

)+orriente $H+orriente -*

Corriente5= #asa d e malta+ #asade maíz

Corriente5= (118,533+250,641 )×10−3ton /h=369,173×10−3ton /h

+lculo de la fracción de malta en la corriente $:

" malta= masadelamalta

masa de malta+masa d e maíz

" malta= 118,533×10−3 ton /h

(118,533+250,641 )×10−3ton /h=0,3211

+lculo de la fracción de ma7z en la corriente $:

" maíz= masadelmaíz

masademalta+masademaíz

" maíz= 250,641×10−3 ton/h

(118,533+250,641 ) ×10−3 ton/h=0,6789

1!


88/140

Los valores obtenidos son parecidos a las proporciones utilizadas enal'unos pa7ses como stados Pnidos" en donde las cervezas se elaboran con-06 de adJuntos ( 406 de malta. %#&

• +lculo de las cantidades de cada compuesto en la malta.

+lculo de la


89/140

Humedad en1=0,1315×118,533×10−3 ton /h=15,582×10−3 ton /h

+lculo de los l7pidos en la corriente 1:

/í$idos en1= " lí$idos ×masademalta

/í$idos en1=0,0235×118,533×10−3ton /h=2,783×10−3ton /h

n la si'uiente tabla se recopilan las cantidades de cada compuestopresente en la malta )+orriente 1*

Compuesto 10-3 ton/2lmidón !4"41Eemilcelulosa #"184+elulosa "--2z9cares libres "-->rote7nas 1!"#3Eumedad 1$"$8

,rasas "!8#+orriente total 118"$##

• +lculo de las cantidades de cada compuesto en el ma7z )corriente #*:

+lculo de la


90/140

Celulosaen3= " celulosa × " car bohidratos ×masa de maíz

Celulosaen1=0,0321× 0,7537×250,641×10−3 ton /h=6,064×10−3ton /h

+lculo de los az9cares libres en la corriente #:

Az6care libresen3= " Az6carelibres× " carbohidratos×masademaíz

Az6cares libresen3=0,0321×0,7537×250,641×10−3 ton/h=6,064×10−3ton /h

+lculo de las prote7nas en la corriente #:

Proteínasen3=0,1497×250,641×10−3 ton/h=37,510×10−3 ton/h

+lculo de la


91/140

+elulosa -"0-42z9cares libres -"0-4>rote7nas #!"$10Eumedad "03,rasas "0#+orriente total $0"-41

• +lculo de las cantidades de cada compuesto en la corriente #:

#asade cada com$ues¿en5= #asa de cada com$esto en1+ #asade cada com$uesto en

Iealizando ese clculo para cada compuesto se obtiene la si'uiente tabla:

Compuesto 10-3 ton/2lmidón 4#"3#3Eemilcelulosa 10"4#8+elulosa 8"!-2z9cares libres 8"!->rote7nas $4"!43Eumedad #!"-11,rasas 4"38$+orriente total #-3"1!#

• +lculo de la cantidad de cada compuesto presente en el ba'azo)corriente 1-*:

l ba'azo est constituido por los 'ranos 'astados de la malta ( el ma7z"la parte de compuestos solubles ue se pierde en el lavado ( a'ua.

+lculo de las prdidas de compuestos solubles presentes en elba'azo:

+omo se'9n las referencias biblio'rcas el 33"$6 de los compuestossolubles a la salida de la paila de cocción se encuentran en el mostodulce )corriente 13*" el resto se pierde con el ba'azo. %0&

+lculo de las prote7nas en la corriente 1-:

Proteínasen 16=0,005× Proteínas en13

Proteínasen 16=0,005×54,749×10−3 ton /h=0,274×10−3 ton /h

1#1


92/140

5e procede de la misma manera para calcular las cantidades delos dems compuestos solubles en la corriente 1-" obtenindose lasi'uiente tabla.

Compuestos 10-3 ton/>rote7nas 0"!4;cido lctico 0"00$,lucosa 0"$1!?altosa 0"1#4etrinas 0"##1?altotriosa 0"0$

=otal 1"#1#

+lculo de los sólidos en el ba'azo :

Los sólidos en el ba'azo son los 'ranos 'astados de la malta (el ma7z" los cuales contienen el almidón ue no reacciona" ( todos losl7pidos" az9cares"


93/140

La relación de a'ua de maceración a're'ada con respecto a lacantidad de mosto dulce" reportada en las referencias biblio'rcas esde 0"##$ A' a'ua de maceración/A' de mosto dulce. %0&

Agua de maceración=0,335 Kg de agua de maceración

1 Kg de mosto dulce ×1375,312 Kg

h =460,867 Kg /h

Agua de maceración=460,867×10−3 ton /h

• +lculo de la solución de cido lctico )corriente !*:

)+orriente ! H +orriente 8*

5e asume ue el porcentaJe de cido lctico en la corriente ! es del#06

cido l+cticoen7=0,3×Corriente7

cido l+ctico en7= cido l+ctico en13=0,965×10−3 ton/h

Corriente7=0,965×10−3

t on/h0,3 =3,217×10−3 ton /h

+lculo del a'ua en la solución de cido lctico:

Agua en7=0,7×Corriente7

Agua en7=0,7×3,217×10−3ton /h=2,252×10−3 ton /h

• +lculo del a'ua para la etracción )corriente !3Hcorriente !8*

Balance 'lobal en a'ua:

1##


94/140

Agua en1+ Aguaen3+ Agua en7+ Agua en9+ Agua en79= Agua en16+ Agua en19+ Agua (ue

Agua en79=(154,090+1114,003+11,757−15,582−22,029−2,252−460,867 ) ×10−3 ton /h

Agua en79=779,120×10−3

ton /h

La cantidad de a'ua de lavado se encuentra cercana a las relacionesreportadas en la biblio'raf7a" en las cuales indican ue el a'ua de lavado essuperior ue el a'ua necesaria para la maceración" aproimadamente eldoble. %&

• +lculo de la corriente 1#:

Corriente13=*ustancias solublesen13+sólidosen13+ Agua en13

sólidos en13=sólidosenelbagazo

+lculo del a'ua en la corriente 1#.

Balance 'lobal de a'ua en la corriente 1#.

Agua en5+ Agua en7+ Agua en9= Agua(ue reacc+ Aguaen13

planta cerveza

Documents