TECNOLOGIA QUÍMICA

UNIDAD 2. INDUSTRIA DE PODUCTOS ORGÁNICOS.

PETRÓLEO

• COMPOSICIÓN:• El petróleo es un líquido formado por una

mezcla de hidrocarburos en sus tres estados. Contiene también pequeñas cantidades de compuestos de azufre, oxigeno y nitrógeno

PETRÓLEO

• Yacimientos : La formación de los yacimientos petrolíferos tiene su origen en el depósito de microorganismos animales y vegetales, hace varios cientos de millones de años, en el fondo de los océanos. Este depósito, junto con otros sedimentos minerales, ha sufrido una transformación muy lenta en la que han intervenido temperaturas de hasta 150 ºC y presiones próximas a 1.000 atmósferas.

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• Los yacimientos petrolíferos se detectan fundamentalmente mediante procedimientos sísmicos. Este estudio, unido a las medidas de las variaciones del campo magnético terrestre y del valor de la gravedad, permite conocer de manera precisa la situación de los yacimientos.

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• Los mayores yacimientos petroleros de Colombia se localizan en las regiones de:

A. Santander del Norte, Costa Atlántica y Valle.B. Costa Atlántica, Valle y Piedemonte llanero.C. Magdalena Medio, Piedemonte Llanero y Santander del Norte.D. Piedemonte Llanero, Santander del Norte y Costa Atlántica.

PETRÓLEO

• Características: El petróleo crudo que se obtiene de un yacimiento petrolífero es un líquido más o menos viscoso y de color variable: hay petróleos de color amarillo pálido y petróleos negros.

• El petróleo bruto, tal y como sale de los yacimientos, es generalmente inutilizable.

• Mediante un tratamiento se transforma en los diferentes productos que demanda la sociedad actual.

•

PETRÓLEO

• Extracción: La extracción del petróleo se realiza mediante la perforación del terreno y un entubado hasta alcanzar el yacimiento. Según la parte alcanzada por la perforación saldrá primero el gas acumulado, el petróleo o el agua salada que le acompaña

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• Exploración: La exploración consiste básicamente en identificar y localizar esos lugares, lo cual se basa en investigaciones de tipo geológico.

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• Perforación petrolera: Si el sitio escogido para el pozo exploratorio esta en una área remota, son muchas las labores que deben realizar para poder empezar la perforación. La compañía petrolera tendrá que adelantar la construcción de carreteras y proveer todos los medios de transporte necesarios. Deberá edificar viviendas y talleres y planear el suministro de agua, electricidad y otros servicios indispensable.

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• Una vez que se halla terminado todo este preparativo, podrá iniciarse el levantamiento de la torre, la instalación de la maquinaria y, la perforación del pozo exploratorio.

• La barra, el tubo y la broca constituyen la zarta de perforación. Mientras la perforación esta en progreso se bombea por la zarta un lodo especial preparado con arcilla, agua y varios productos químicos.

PETRÓLEO

• El lodo regresa a la superficie por el espacio anular entre la tubería de perforación y la pared del orificio perforado, arrastrando consigo los pedazos de rocas cortados por el taladro.

• El lodo de perforación tiene también otras finalidades, tales como el enfriamiento de la broca y la formación de una especie de argamasa sobre las paredes del pozo la cual impide que éstas se derrumben.

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• Velocidad de la perforación: La velocidad a la cual se perfora un pozo petrolero varia de acuerdo con al dureza de la roca. Algunas veces la broca puede cortar hasta unos 60 metros por hora; pero si se atraviesa una capa de roca muy dura, el progreso es mucho mas lento y puede llegar a ser de solo 35 cm. por hora.

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• Producción: La producción o explotación del petróleo se hace de acuerdo con las características propias de cada yacimiento.

• Para poner un pozo a producir se baja una especie de cañón y se perfora la tubería de revestimiento a la profundidad de las formaciones donde se encuentra el yacimiento. El petróleo fluye por esos orificios hacia el pozo y se extrae mediante una tubería llamada tubing o tubería de producción.

PETRÓLEO

• Transporte del petróleo: El crudo que fluye debe realizar viajes largos y antes de ser utilizado debe transportares a la refinería para su transformación en productos de petróleo, estos productos deben distribuirse a los consumidores. En los primeros años, el crudo se empacaba en barriles, hoy en día se utilizan medios como los oleoductos para el transporte terrestre y los buques−tanques para el transporte marítimo

PETRÓLEO

• Refinación del petróleoLa transformación del petróleo en productos utilizables recibe el nombre de refinación, operación que implica esencialmente la destilación fraccionada y el cracking.

PETRÓLEO

Proceso de la Refinación: comprende varias etapas.Destilación Básica: La herramienta básica de refinado es la unidad de destilación. El petróleo crudo empieza a vaporizarse a una temperatura algo menor que la necesaria para hervir el agua. Los hidrocarburos con menor masa molecular son los que se vaporizan a temperaturas más bajas, y a medida que aumenta la temperatura se van evaporando las moléculas más grandes. El primer material destilado a partir del crudo es la fracción de gasolina, seguida por la nafta y finalmente el queroseno.

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Craqueo térmico : El proceso de craqueo térmico, o pirólisis a presión, se desarrolló en un esfuerzo para aumentar el rendimiento de la destilación. En este proceso, las partes más pesadas del crudo se calientan a altas temperaturas bajo presión. Esto divide (craquea) las moléculas grandes de hidrocarburos en moléculas más pequeñas, lo que aumenta la cantidad de gasolina compuesta por este tipo de moléculas producida a partir de un barril de crudo.

PETRÓLEO

• Alquilación y craqueo catalíticoEn la alquilación, las moléculas pequeñas producidas por craqueo térmico son recombinan en presencia de un catalizador. Esto produce moléculas ramificadas en la zona de ebullición de la gasolina con mejores propiedades

PETRÓLEO

• En el proceso de craqueo catalítico, el crudo se divide (craquea) en presencia de un catalizador finamente dividido. Esto permite la producción de muchos hidrocarburos diferentes que luego pueden recombinarse mediante alquilación, isomerización o reformación catalítica para fabricar productos químicos y combustibles de elevado octanaje para motores especializados.

PETRÓLEO

• Productos derivados : El petróleo tiene una gran variedad de compuestos, al punto de que a partir de éste se pueden obtener por encima de 2000 productos.

• El petróleo se puede igualmente clasificar en cuatro categorías: parafínico, nafténico, asfáltico o mixto y aromático

PETRÓLEO

• Los productos que se sacan del proceso de refinación se llaman derivados y los hay de dos tipos: los combustibles, como la gasolina, A.C.P.M., etc., y los petroquímicos, tales como polietileno, benceno

PETRÓLEOProducto Composición Temperatura de destilación Utilidad

Gases y olefinas Hidrocarburos de hasta 4 átomos de C (metano, etano, propano, butano)

Hasta 30 °C Combustibles, plásticos

Éter de petróleo Hidrocarburos de 5 a 7 átomos de C

Entre 30 y 80 °C Disolventes. Lavado en seco

Gasolina Hidrocarburos de 7 a 12 átomos de C

Entre 80 y 200 °C Combustibles para motores. Disolventes

Queroseno Hidrocarburos de 12 a 15 átomos de C

Entre 200 y 250 °C Combustible en aviación. Calefacción

Gasóleo Hidrocarburos de 16 a 18 átomos de C

Entre 250 y 350 °C Combustible para motores diésel y hornos

Aceites lubricantes Hidrocarburos con más de 20 átomos de C

Por encima de 350 °C Lubricación

Asfalto Residuo sólido negro - Pavimentación de carreteras, pinturas

GAS NATURAL

• Características: El término gas natural se atribuye al gas proveniente del subsuelo, cuya composición varía ampliamente de campo a campo y se puede extraer solo o acompañado con el petróleo. El gas natural básicamente está constituido por metano con una pequeña porción de hidrocarburos pesados, así como de nitrógeno, dióxido de carbono, sulfuro de hidrógeno, agua y otros materiales.

GAS NATURAL

• Yacimientos: El gas natural puede encontrarse en la naturaleza en yacimientos de diferente tipo, por lo que las condiciones de explotación de este varían de acuerdo con su origen.

• Yacimientos de gas puro: donde su composición es básicamente metano,con propiedades físicas que permiten su utilización sin someterse a mayores procesos

• de tratamiento y separación.•

GAS NATURAL

Yacimientos donde el gas se encuentre con petróleo; hay tres tipo diferentes de estos:• En capas : en este tipo el gas se encuentra separado

del petróleo dentro del mismo yacimiento.• Asociado: en el cual el gas se encuentra disuelto en el

petróleo• Condensado: el gas natural se encuentra con

hidrocarburos livianos sometidos a grandes presiones, por lo que se pueden presentar en fase líquida a condiciones de yacimiento

GAS NATURAL

• Proceso de obtención: Tanto en el caso de yacimientos de gas libre o de gas asociado, el gas natural producido puede contener porciones variables de componentes indeseables, como: el agua, anhídrido carbónico, nitrógeno, sulfuro de hidrógeno

GAS NATURAL

TratamientoAbsorción: mediante el cual se retira las fracciones líquidas(agua) con la inyección de un alcohol.Destilación: donde por calentamiento se efectúa la separación de líquidos y gases en forma de vapor.

GAS NATURAL

Fraccionamiento: Finalmente, para obtener los distintos compuestos, como: propano, butano y gasolina natural, se procede al fraccionamiento del gas, el cuál al ser enfriado, utilizando plantas despropanizadora y desbutanizadora, permite obtener diversos productos tanto para utilización directa o como materia prima en procesos de refinación.

GAS NATURAL

• Gas licuado : El gas licuado de petróleo es un combustible integrado por una mezcla esencialmente de propano y butano. Las fuentes de obtención de este combustible son de refinerías y de plantas de proceso de gas natural.

GAS NATURAL

• Proceso de licuefacción del Gas Licuado del Petróleo: El gas natural que se envía a plantas de proceso está constituido por metano, etano, propano, butano e hidrocarburos más pesados, así como por impurezas tales como el azufre.

GAS NATURAL

• La corriente de gas natural pasa a una planta endulzadora, donde se elimina el azufre.

• Enseguida, se alimenta a una planta criogénica, en la cual mediante enfriamiento y expansiones sucesivas se obtienen dos corrientes, una gaseosa básicamente formada por metano (gas residual) y la otra líquida (licuables).

GAS NATURAL

• En un proceso posterior de fraccionamiento, la fase líquida se separa en diversos componentes: etano, gas LP y gasolina naturales

GAS DE SÍNTESIS

• El gas de síntesis o Sintegas (Syngas, en inglés) es un combustible gaseoso obtenido a partir de sustancias ricas en carbono (hulla, carbón,coque,nafta, biomasa) sometidas a un proceso químico a alta temperatura. Contiene cantidades variables de monóxido de carbono (CO) e hidrógeno (H2).

GAS DE SÍNTESIS

• Métodos de producción : Gas de alumbrado o gas de hulla: Se produce por pirólisis, destilación o pirogenación de la hulla en ausencia de aire y a alta temperatura (1200-1300 °C), o bien, por pirólisis del lignito a baja temperatura.Gas de coque o gas de coquería: Se obtiene por calentamiento intenso y lento de la hulla (hulla grasa) con una combinación de aire y vapor, a alta temperatura, en las coquerías.

GAS DE SÍNTESIS

Gas de generador de gasógeno o gas de aire: Se obtiene haciendo pasar aire a través de una capa gruesa de gránulos de carbón o de coque incandescente.Gas de agua: Se obtiene haciendo pasar vapor de agua sobre coque a alta temperatura. Gas pobre: Se obtiene haciendo pasar alternativamente vapor de agua y aire sobre carbón incandescente (alternancia de chorros de vapor y aire), y es una mezcla de los dos métodos anteriores.

GAS DE SÍNTESIS

• Gas de agua carburado: Se obtiene mezclando gas de agua con petróleo gasificado en un carburador.

• Gas ciudad: Se obtiene a partir de la oxidación de petróleo o algún derivado (fuel oil,nafta) mediante vapor de agua y aire.

• Gas natural sintético o gas de síntesis: Combustible que se fabrica a partir del carbón, del petróleo o de sus derivados, por métodos modernos, distintos de los procesos clásicos ya comentados.

Amenazas de combustibles para la sociedad y el medio ambiente

• Contaminación: El petróleo tiene el problema de ser insoluble en agua y por lo tanto, difícil de limpiar. Además, la combustión de sus derivados produce productos residuales: partículas, CO2, SOx (óxidos de azufre), NOx (óxidos nitrosos).

Amenazas de combustibles para la sociedad y el medio ambiente

• Cambio climático: La combustión de los derivados del petróleo, gas natural y gas de síntesis es una de las principales causas de emisión de CO2, cuya acumulación en la atmósfera genera el cambio climático, debido a que este gas es el responsable del efecto invernadero.

Amenazas de combustibles para la sociedad y el medio ambiente

• Conflictos geopolíticos: El control del petróleo se ha vinculado a diversos conflictos bélicos desde la Segunda guerra mundial hasta los más recientes en Irak (1991 y 2004)

EL CARBÓN

• El carbón mineral o hulla es un combustible de procedencia fósil, de color negro brillante, arde con facilidad y produce mucho calor. Además de su uso como combustible en las fábricas, el carbón se emplea en altos hornos, locomotoras, barcos.

EL CARBÓN

• El carbón se origina por la descomposición De vegetales terrestres, hojas, maderas, cortezas, y esporas, que se acumulan en onas pantanosas, lagunares o marinas, de poca profundidad. Los vegetales muertos se van acumulando en el fondo de una cuenca. Quedan cubiertos de agua y, por lo tanto, protegidos del aire que los destruiría. Comienza una lenta transformación por la acción de bacterias anaerobias, un tipo de microorganismos que no pueden vivir en presencia de oxígeno.

EL CARBÓN

• Con el tiempo se produce un progresivo enriquecimiento en carbono. Posteriormente pueden cubrirse con depósitos arcillosos, lo que contribuirá al mantenimiento del ambiente anaerobio, adecuado para que continúe el proceso de carbonificación.

EL CARBÓN

• Clases y usos del carbón: El carbón está compuesto principalmente por carbono, hidrógeno, nitrógeno, oxígeno y azufre. Entre las clases más significativas se tienen:

• Antracita o carbón duro• Hulla Bituminosa• Hulla Sub-bituminosa• Lignito y Turba

EL CARBÓN

• Procesos realizados al carbón• Beneficio: El primer proceso es el beneficio,

conjunto de actividades y operaciones necesarias para el mejoramiento de las condiciones físicas del carbón que permitan adecuarlo a determinados usos y un mejor transporte

EL CARBÓN

• ETAPAS DEL BENEFICIO• Separación• Selección o clasificación manual• Trituración y quebrantamiento• Tamizado o clasificación por tamaño• Lavado• Secado• Mezcla de carbones

EL CARBÓN

• Pirogenación• La destilación o pirogenación se realiza

calentando el carbón en recipientes cerrados, hasta unos 1000ºC, con lo que el carbón se descompone en gases y líquidos que destilan; en este proceso queda un residuo sólido, el coque, en proporción de un 65-80%.

EL CARBÓN

• Hidrogenación• La hidrogenación consiste en hacer reaccionar

en caliente carbón con H2 para romper su estructura y obtener hidrocarburos líquidos que se podrán beneficiar como petróleos artificiales.

EL CARBÓN

• El carbón se pulveriza finamente y se amasa con el catalizador, también pulverizado, y el vehículo (aceite pesado). A la mezcla homogénea anterior se incorpora el hidrógeno y el conjunto se comprime hasta 400 atm y se calienta 500ºC, que se mantiene durante todo el tiempo de residencia en la columna de hidrogenación

EL CARBÓN

• Gasificación• Consiste en transformar en gases toda la

materia carbonosa, mediante reacción del carbón con O2, aire, vapor de agua, SO2, CO etc., con lo que, según el agente gasificante, aparecen gases de composición diversa que pueden utilizarse como combustible, en unos casos, y como materia prima química en otros.

EL CARBÓN

• El producto de reacción se somete a destilación, de la que salen unos productos de cola (masa carbon, aceite y catalizador) de la que se separa el aceite por centrifugación y se recircula

EL CARBÓN

• Reacciones de gasificación• Reacciones exotérmicas: Combustión del Carbono • C +1/2O2 CO• C +O2 CO2

• Intercambio gas – agua • CO + H2O CO2 + H2

EL CARBÓN

• Metanización . Las reacciones de metanización son importantes en sistemas de baja temperatura y se favorecen con las altas presiones

• CO + 3H2 CH4 + H2O C + 2 H2 CH4

EL CARBÓN

• Reacciones endotérmicas• Reacción Boudouard • C + CO2 2CO• Reacción vapor – carbono• C + H2O CO + H2

• Liberación de hidrógeno• 2 H (carbón) H2 (gas)•

EL CARBÓN

• Procesos de gasificación: Los procesos de gasificación se clasifican según tres tipos de reactores.

• Lecho agitado ( fijo ) o de contracorriente• Lecho fluidificado o de mezcla en

contracorriente• Flujo arrastrado o de equicorriente

EL CARBÓN

• Combustión en reactores de lecho agitado: En el gasificador de lecho agitado, o gasificador de lecho fijo, una columna o lecho de carbón triturado se soporta por medio de una parrilla comprendiendo el proceso una serie de reacciones en contracorriente

EL CARBÓN

• Combustión en el lecho fluidizado a presión atmosférica: El carbón se quema en un lecho de ceniza caliente o de arena aportada a través del cual se insufla aire.

• Combustión en reactores de flujo arrastrado: El gasificador de flujo arrastrado, también llamado gasificador de lecho suspendido, es un reactor en equicorriente que consiste en un sistema de dos fases de sólidos finamente divididos dispersos en un gas; las partículas de carbón pulverizado reaccionan con el vapor oxidante en un tiempo de residencia muy corto.

INDUSTRIA AZÚCAR

• Se denomina azúcar a la , cuya fórmula química es C12H22O11. La sacarosa es un disacárido formado por una molécula de glucosa y una de fructosa, que se obtiene principalmente de la caña de azúcar o de la remolacha.

INDUSTRIA AZÚCAR

• Proceso de obtención del azúcar • Preparación de la caña: Proceso en el que los

tallos de caña son roturados o desfibrados con máquinas de preparación antes de la molienda, estas máquinas pueden ser cuchillas giratorias que cortan los tallos en pedazos pequeños.

INDUSTRIA AZÚCAR

• Molienda: Proceso en el que se extrae o separa el jugo contenido en la fibra de caña. Se realiza en una serie de molinos donde se exprime y se lava el colchón de bagazo.

INDUSTRIA AZÚCAR

• Generación de vapor y electricidad: Proceso en el que se genera vapor vivo o vapor de alta presión para ser aprovechado en las turbinas de vapor que accionan los molinos y en los turbogeneradores de energía eléctrica. El vapor es generado en las calderas por la combustión de bagazo final, carbón u otros combustibles.

INDUSTRIA AZÚCAR

• Calentamiento: Proceso en el que se eleva la temperatura del jugo diluido hasta un nivel cercano a su punto de ebullición (105 °C). Luego del primer calentamiento se le agrega cal al jugo antes de bombearlo al segundo equipo calentador.

INDUSTRIA AZÚCAR

• Clarificación: Al jugo caliente se le adiciona floculante y se envía a los clarificadores, donde se logra la separación de los sólidos disueltos, los que se precipitan formando un lodo que se conoce como cachaza. El jugo que sale de los clarificadores es limpio y brillante, se le conoce como jugo clarificado y se envía a los evaporadores

INDUSTRIA AZÚCAR

• Filtración: La cachaza que se obtiene de los clarificadores se envía a la estación de filtración donde se prepara con bagacillo, floculante y cal. Esta mezcla forma una torta porosa en los filtros rotativos al vacío, donde se le adiciona agua caliente y se le extrae la mayor cantidad de sacarosa posible. La materia sólida resultante de este proceso se conduce a unas tolvas, donde se mezcla con la ceniza que sale de las calderas.

INDUSTRIA AZÚCAR

• Evaporación: El jugo clarificado posee un contenido alto de agua, que es indispensable retirar. Esto se logra en la estación de evaporación, donde se recibe un jugo de aproximadamente 15° Brix y se concentra hasta 65° Brix, dando como resultado la meladura o jarabe

INDUSTRIA AZÚCAR

• Cristalización: se forman los cristales de sacarosa mediante el uso de material semilla. En los tachos se obtienen masas con diferentes proporciones de cristales y miel que luego son separados en las centrifugas.

INDUSTRIA AZÚCAR

• Centrifugación: La masa cocida proveniente del mezclador o del cristalizador se lleva a maquinas giratorias llamadas centrifugador.

• Secado: Proceso que se efectúa con aire caliente para retirar la mayor cantidad de humedad posible del azúcar

INDUSTRIA AZÚCAR

• Refinación: El azúcar refinado es el producto cristalizado constituido esencialmente por cristales sueltos de sacarosa obtenidos a partir de la fundición de azúcares crudo o blanco y mediante los procedimientos industriales apropiados.

• Debe tener color blanco, olor y sabor característicos y no debe presentar impurezas que indiquen una manipulación inadecuada del producto. La refinación del azúcar consta de los siguientes pasos.

INDUSTRIA AZÚCAR

• Disolución del Azúcar. Se mezcla el azúcar cruda con parte de la melaza y el jugo claro obtenido de la limpieza del jugo, hasta llegar a unos 59-60°Brix. Esto facilita las demás operaciones de limpieza y evaporación.

INDUSTRIA AZÚCAR

• Limpieza del licor. El azúcar disuelto se trata con ácido fosfórico y sacarato de calcio para formar un compuesto floculante que arrastra las impurezas, las cuales fácilmente pueden ser retiradas en el clarificador. El material clarificado pasa a unas cisternas de carbón que remueven por adsorción la mayor parte de los materiales colorantes que están presentes en el licor.

INDUSTRIA AZÚCAR

• Fosfatación. Donde se emplea ácido Fosfórico y Cal y se puede considerar como un sistema de clarificación muy bueno porque también absorbe color. Este sistema también se refuerza con el empleo de floculantes y con Hipoclorito de Calcio.

INDUSTRIA AZÚCAR

• Carbonatación. Se emplea Cal y Gas Carbónico (CO2) de Chimeneas, fermentaciones alcohólicas o de piedra caliza. Se considera un buen sistema de clarificación ya que no interviene ningún agente decolorante y retiene impurezas y se produce absorción de color.

INDUSTRIA AZÚCAR

• Carbonatación - Sulfitación y Carbonatación - Resinas. Este sistema es más completo que los anteriores, ya que después de la clarificación con carbonatación, se emplea agentes decolorantes como son el SO2 y las resinas que producen un intercambio iónico y se vuelve a filtrar

INDUSTRIA AZÚCAR

• Sucro-Blanc. Se emplea Sugar Fos (Fosfato monocálcico), Sucro Blanc (Cloruro de Calcio - Hipoclorito de Calcio) y Blankit (Hidrosulfito de Sodio) y se puede apreciar etapas de clarificación y decoloración.

• Carbón Vegetal Activado. Se emplea ácido Fosfórico, lechas de cal para la clarificación y carbón vegetal activado para la decoloración.

• Carbón Animal Activado. Empleado mucho antes de usarse el carbón vegetal y aún se sigue usando en algunas refinerías.)

INDUSTRIA AZÚCAR

• Formación de cristal. Se realiza por medio de un proceso similar a la concentración del jugo, se utiliza evaporadores de triple, cuádruple o quíntuple efecto a presión de -0,8 Atm y temperatura de 30°C, siendo el último un cristalizador, donde se extraerán los cristales de azúcar refinada.

• Separación del cristal. Se realiza por centrifugación, y se separan los cristales de azúcar refinada del jarabe que contiene 80°Brix.

INDUSTRIA AZÚCAR

• Secado del azúcar. Se realiza en secadores especiales que por acción del flujo de aire caliente se elimina la humedad de los cristales, quedando el azúcar blanca o refinada, con 99,9°Brix. También el azúcar refinado se puede lavar con vapor condensado, secar con aire caliente, clasificar según el tamaño del cristal y almacenar en silos para su posterior empaque.

INDUSTRIA AZÚCAR

• Productos derivados de la industria azucareraEl material en bruto de la caña de azúcar, produce otros derivados, de su fermentación se obtiene etanol, butanol, glicerina, ácido cítrico y ácido levulínico. También el azúcar es un ingrediente de algunos jabones transparentes y puede ser transformado en ésteres y éteres, algunos de los cuales producen resinas duras.

INDUSTRIA AZÚCAR

• Melaza de caña: Para obtener la melaza de caña, básicamente la técnica consiste en la concentración del jugo obtenido directamente de la molturación de la caña de azúcar, sometido luego a un proceso de inversión ácida y evaporación al vacío, es decir, mediante la molienda de la gramínea utilizando unos rodillos o mazas que la comprimen fuertemente, obteniendo un jugo que después se cocina a fuego directo para evaporar el agua y obtener su concentración.

INDUSTRIA AZÚCAR

• Alcohol de caña : el alcohol etílico es el resultado de la fermentación alcohólica realizada por bacterias anaerobias luego de que metabolizan las azúcares en su organismo bacteriano, generalmente se puede obtener alcohol a partir del añejamiento de alimentos ricos en monosacáridos como frutas, la caña de azúcar, u otros en condiciones anaeróbicas, es decir sin aire. Este etanol, es conocido como bioetanol.

INDUSTRIA AZÚCAR

Fermentación: La glucolisis es la primera etapa de la fermentación, necesita de enzimas para su completo funcionamiento.

C6H12O6 + 2 Pi + 2 ADP → 2 CH3-CH2OH + 2 CO2 + 2 ATP + 25.5 kcal

INDUSTRIA AZÚCAR

• El período de fermentación es de 4 a 12 horas. Para mantener baja la temperatura (32º C), es preciso realizar el enfriamiento del vino.

INDUSTRIA AZÚCAR

• Destilación: La destilación se lleva a cabo en Columnas de Destilación que contienen dispositivos conocidos como bandejas. Tradicionalmente, las bandejas estaban equipadas con doble tapa que promovía el contacto entre las fases de líquido y gaseoso en la columna. El etanol y el agua forman una mezcla binaria con un punto de ebullición constante, en una composición de alrededor de 96.5 por ciento por peso. Esta mezcla hierve a 0.2º C por debajo de la temperatura de ebullición del etanol puro, y por ende puede ser liberada

INDUSTRIA ACEITES

• Características, tipos de aceites producidos • El aceite vegetal es un compuesto orgánico

obtenido a partir de semillas u otras partes de las plantas en cuyos tejidos se acumula como fuente de energía. Algunos no son aptos para consumo humano, como el de ricino o algodón. Como todas las grasas está constituido por glicerina y tres ácidos grasos.

INDUSTRIA ACEITES

• La composición química de los aceites vegetales corresponde en la mayoría de los casos a una mezcla de 95% de triglicéridos y 5% de ácidos grasos libres, de esteroles, ceras y otros componentes minoritarios. Los triglicéridos son triésteres formados por la reacción de ácidos grasos sobre las tres funciones como alcohol del glicerol.

INDUSTRIA ACEITES

• Clasificación: Los aceites vegetales pueden dividirse en cuatro grandes grupos:

• Los aceites saturados: índices de yodo de 5-50

• Aceites monoinsaturados: índices de yodo de 50-100

• Aceites biinsaturados: índices de yodo de 100-150

• Aceites triinsaturados: : índices de yodo > 150

INDUSTRIA ACEITES

• Obtención: El aceite vegetal se puede obtener mecánica o químicamente, y generalmente se usa alguna combinación de ambas técnicas.

• En el método mecánico las semillas y frutos oleaginosos se someten a un proceso de prensado. Finalmente se somete al aceite extraído a otro proceso de refinamiento.

INDUSTRIA ACEITES

• El método químico utiliza disolventes químicos que resultan más rápidos y baratos, además de dar mejor rendimiento. El solvente generalmente usado es el hexano.

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INDUSTRIA ACEITES

• Los aceites hidrogenados se forman a partir de aceite e hidrógeno. La combinación de ambos se realiza en caliente y a presiones elevadas, de modo que el aceite líquido se transforma en grasas o en una sustancia semisólida con la que se elaboran las margarinas.

INDUSTRIA ACEITES

• Industria oleo química • La oleoquímica es la industria que transforma

aceites y grasas en productos de valor agregado por medio de procesos químicos y que permite obtener desde jabones hasta biodiesel.

INDUSTRIA ACEITES

• Jabón fabricación : En esencia el proceso de obtención del jabón, sea industrial o artesano, consta de tres fases: saponificación, sangrado y moldeado

INDUSTRIA ACEITES

• Saponificación : Se hierve la grasa en grandes calderas, se añade lentamente sosa caústica (NaOH) y se agita continuamente la mezcla hasta que comienza a ponerse pastosa. La reacción que ha tenido lugar recibe el nombre de saponificación y los productos son el jabón y la lejía residual que contiene glicerina: grasa + sosa → jabón +glicerina

INDUSTRIA ACEITES

• Sangrado. El jabón obtenido se deposita en la superficie en forma de gránulos. Para que cuaje de una manera completa se le añade sal común (NaCl). Esta operación recibe el nombre de sangrado o salado; con ella se consigue la separación total del jabón (que flotará sobre la disolución de glicerina), de sosa (que no ha reaccionado) y de agua.

INDUSTRIA ACEITES

• Moldeado: Ya habiendo realizado el sangrado, el jabón se pasa a otro recipiente o vasija donde se le pueden añadir perfumes, colorantes, productos medicinales, etc. Entonces, todavía caliente, se vierte en moldes, se deja enfriar y se corta en pedazos.

INDUSTRIA ACEITES

• El jabón líquido está constituido principalmente por oleato de potasio, preparado por la saponificación del ácido oleico con hidróxido de potasio. También es muy usado (por ser más económico), el estearato de sodio o palmitato de sodio análogo al anterior, usando ácido estearílico, esteárico o palmítico e hidróxido, respectivamente.

INDUSTRIA ACEITES

• Los ésteres son la materia prima para los alcoholes utilizados en la producción de surfactantes, los cuales son requeridos en la fabricación de champú, limpiadores de pisos, jabones líquidos y otros productos de limpieza. El glicerol, por su parte, es utilizado por la industria farmacéutica para hacer jarabes, humectantes y cremas dentales, entre otros.

INDUSTRIA ACEITES

• El biodiésel es un biocombustible que se fabrica a partir de cualquier grasa animal o aceites vegetales, que pueden ser ya usados o sin usar. Se suele utilizar girasol, canola, soja o jatropha, los cuáles, en algunos casos, son cultivados exclusivamente para producirlo. Se puede usar puro o mezclado con gasoil en cualquier proporción en motores diésel.

INDUSTRIA ACEITES

El sistema más habitual es la transformación de estos aceites a través de un proceso de transesterificación. De este modo, a partir de alcohol metílico, hidróxido sódico (soda cáustica) y aceite vegetal se obtiene un éster que se puede utilizar directamente en un motor diesel sin modificar, obteniéndose glicerina como subproducto. La glicerina puede utilizarse para otras aplicaciones.

INDUSTRIA ACEITES

• Procesos: En la actualidad existen diversos procesos industriales mediante los cuales se pueden obtener biodiesel. Los más importantes son los siguientes:

• Proceso base-base, mediante el cual se utiliza como catalizador un hidróxido que puede ser de sodio (sosa caústica)o de potasio (potasa caústica)

• Proceso ácido-base. Este proceso consiste en hacer primero una esterificación ácida y luego seguir el proceso normal (base-base). Se usa generalmente para aceites con alto índice de acidez.

INDUSTRIA ACEITES

• Proceso supercrítico. En este caso ya no es necesario la presencia de catalizador simplemente se hace a presiones elevadas en las que el aceite y el alcohol reaccionan sin necesidad de que un agente externo, como el hidróxido actúe en la reacción.

INDUSTRIA ACEITES

• Procesos enzimáticos: Este proceso es bastante costoso. La lipasa es una enzima que se usa en el organismo para disgregar las grasas de los alimentos para que se puedan absorber. Se han hecho una gran cantidad e investigaciones usando enzimas como catalizador. Las mismas muestran que se pueden obtener un muy buen rendimiento. El uso de lipasas hace la reacción menos sensible a grandes cantidades de AGL (que son un problema en la producción común).

INDUSTRIA ACEITES

• Método de reacción ultrasónica. Las ondas ultrasónicas causan que la mezcla produzca y colapse burbujas constantemente. Esta cavitación proporciona simultáneamente la mezcla y el calor necesarios para llevar a cabo el proceso de transesterificación. Este proceso reduce el tiempo, la temperatura y la energía necesarias para la reacción. De ahí que el proceso de transesterificación puede correr en línea en lugar de utilizar el lento método de procesamiento por lotes.

INDUSTRIA ACEITES• Métodos de producción: Entre los métodos de

producción se tienen:• Proceso por lotes: En la preparación, se debe tener

precaución con la cantidad de agua y AGL presentes en el lípido (aceite o grasa). Si los niveles son muy altos, puede ocurrir una saponificación y obtener jabón. El catalizador es disuelto en el alcohol usando un mezclador común. La mezcla de alcohol y catalizador se coloca en un contenedor y, más tarde, el aceite o grasa. El sistema se cierra herméticamente para prevenir la pérdida de alcohol.

INDUSTRIA ACEITES

• Proceso continuo: utiliza reactores continuos del tipo tanque agitado, los llamados CSTR del inglés, Continuos Stired Tank Reactor. Este tipo de reactores puede ser variado en volumen para permitir mayores tiempos de residencia y lograr aumentar los resultados de la reacción.