Industrializacion de la Aceituna

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UNIVERSIDAD AUTÓNOMA METROPOLITANA

IZTAPALAPA

CIENCIAS BÁSICAS E INGENERÍA

INDUSTRIALIZACIÓN DE LA ACEITUNA

PROYECTO TERMINAL

PARA OBTENER EL TITULO DE: INGENIERO QUÍMICO

PRESENTAN: ARRIAGA JUÁREZ HAYDEÉ LINALOE

ORTEGA MOTA LILIA SALDAÑA CERRITOS WENCESLAO

ASESOR

DR. MARIO G. VIZCARRA MENDOZA MÉXICO, D. F. ABRIL DEL 2005

DR. MARIO G. VIZCARRA MENDOZA

MÉXICO, D. F. ABRIL DEL 2005

INDICE GENERAL

PARTE I: Investigación bibliográfica

I. INTRODUCCIÓN. …… …..……………………………………………………………6

II. JUSTIFICACIÓN. ………………….……………………………………………………9

III. OBJETIVOS. ……………………..……………………………………………………10

a. Objetivo general. ……..……………………………………………………10

b. Objetivos particulares ……...…………………………………………………10

IV. FUNDAMENTOS TEÓRICOS. …………………..………………………………11

a. Producción. …………….…………………………………………………….11

b. Características y propiedades de la aceituna. …….…………………………12

c. Características y propiedades del aceite de oliva. ……………………………13

V. ESTUDIO DE MERCADO. …….……………………………………………………14

a. Estudio de mercado en México. ……………………………….………………14

b. Estudio de mercado mundial. ………………………………..………………...14

VI. PROCESOS EXISTENTES. ……….…………………………………………..……...15

a. Molido de las aceitunas …………………………………………………….…..16

b. Mezcla y batido de la pasta …………………………………………..…..…...16

c. Sistema de extracción del aceite por presión ….…………………….....…...17

d. Centrifugación. …….……………………………………………………………18

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d. Percolación o filtración selectiva. …………………………………...….……...19

VII. PROCESO DE PRENSADO. …………………………………………..……..….... ..20

VIII. PROCESO DE ACEITUNA. ………………………………..….………………..21

a. Descripción del proceso preliminar propuesto. ……………………………..21

IX. UBICACIÓN DE LA PLANTA. ….………………………………….……………...23

X. BALANCE DE MATERIA PRELIMINAR. ………………………………………...24

a. Potencial económico. ……………………………………………………………25

PARTE II: Experimentación.

I. INTRODUCCIÓN ……………………………………………………………………….27

II. OBJETIVOS ….………………………………………………………………………….27

b. Objetivos particulares ..……………..…………. ………………………………...27

III. ANTECEDENTES BIBLIOGRÁFICOS ..…………….……………………………..28

IV. HIPÓTESIS ………………………..…………….………………………………………30

V. METODOLOGÍA EXPERIMENTAL ...…………….…………………………………30

a. Molido de aceituna ………. …………………………………..............…….....31

b. Mezclado y batido de la pasta de aceituna ..……………….……...…………....31

c. Prensado de la pasta de aceituna …..……...………………………………….....32

d. Decantación del mosto oleoso ……………………….………..…...……….........32

e. Secado del orujo ……………………………………………………...……..….....33

f. Extracción de aceite de orujo ……………………………….…….………..…...33

3

g. Destilación de la mezcla aceite-hexano …………………………….…….....…....34

h. Separación Neumática del hueso del orujo ……………………………….….....34

VI. RESULTADOS ..............................……………………………………………………..35

a. Balance global de materia ………………………….………….............…….......38

VII. CONCLUSIONES …………………………..………………………………….………39

PARTE III: Diseño de la planta.

I. DISTRIBUCIÓN DE LA PLANTA …….………………………………………………41

II. DIAGRAMA DE PROCESO ………..………………….……………………………...42

III. LAVADORA HIDRONEUMÁTICA ….………………....…………………………...43

IV. MOLINO DE MARTILLOS ………………………………………………………….44

V. MEZCLADORA ………………………………………………………………………...45

VI. PRENSA HIDRÁULICA ………………………………………………………………46

VII. CENTRIFUGA ………………………………………………………………………47

VIII. SECADOR DE LECHO FLUIDIZADO …………………..…………………………48

IX. EXTRACTOR KENNEDY …………………………………………………………….50

X. TORRE DE DESTILACIÓN ……………………………………………………………51

XI. SEPARADOR NEUMÁTICO …………………………………………………………52

XII. BOMBA CENTRIFUGA ………………………………………………………………54

XIII. TRANSPORTADOR DE CANGILONES …………………………………………..55

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XIV. EVALUACIÓN ECONÓMICA …………………………………………………….58

XV. APÉNDICE I. …………………………………………………………………………60

XVI. APÉNDICE II. ……………………………………………………………………….61

XVII. APÉNDICE III. ……………………………………………………………………...68.XVIII. APÉNDICE IV ……………………………………………………………………..73

XIX. APÉNDICE V ………………………………………………………………………...80

XX. APÉNDICE VI ………………………………………………………………………...87

XXI. APÉNDICE VII ………………………………………………………………………90

XXII. APÉNDICE VIII …………………………………………………………………….91

XXIII. APÉNDICE IX ……………………………………………………………………..92

XXIV. BIBLIOGRAFÍA …………………………………………………………………..96

PARTE I: Investigación bibliográfica

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I. INTRODUCCIÓN

El olivo desde Prehistoria hasta la Grecia Clásica.

El legendario árbol del olivo y el aceite obtenido de sus frutos han acompañado la historia de lahumanidad. Desde el principio, el olivo y sus frutos han estado presentes en la historia de loshombres; ya sea en sagrados rituales o en la vida cotidiana, el aceite de oliva fue utilizado nosólo para enriquecer los alimentos sino también en diversas técnicas de masaje y en cosmética.

Los numerosos utensilios por la recolecta y molienda de la oliva, hallados por los arqueólogosen varias excavaciones en el área mediterránea, así como muchos pasajes de la Biblia y delCorán, demuestran la importancia histórica de la oliva y de su aceite.

El primer cultivo del aceite se desarrolla en una región incluida entre Palestina, Creta y Egipto.Durante esta época, se van depurando progresivamente, las tecnologías de extracción delAceite de Oliva. Posteriormente el Aceite de Oliva se convierte en una sustancia de capitalimportancia en la Grecia Antigua. Existen testimonios de la presencia de olivos desde el sigloXIV A.C. en el área de Micena. La importancia de este cultivo se certifica con una notable

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serie de citas literarias, además de la presencia del olivo en la mitología. La producciónaceitera griega, junto a la fenicia, invade el Mediterráneo, transportada a través de ánforas decerámica y odres de piel. Cada comunidad griega del Mediterráneo utilizaba un tipo distinto deánfora, por lo que se podía reconocer fácilmente la procedencia de la mercancía en losmercados. El transporte en odres de piel, más limitado, es en todo caso característico: larealidad agrícola mediterránea es tan conservadora que este sistema de transporte ha persistidohasta hace pocas décadas. En la primera mitad del siglo XX en la Liguria italiana, aún seutilizaban odres de piel para cortos transportes de aceite.

Los métodos utilizados pueden ser fechados en el 5,000 A.C., se trata de morteros de piedra,donde las aceitunas eran convertidas en pasta a fuerza de brazos, utilizando rudimentariosrecipientes hechos de ramas de aceituna entrelazadas y prensas de piedras sobrepuestas. En lavida campesina los cambios son muy lentos, se van produciendo a lo largo de los siglos.

El olivo en Roma.

Todos los usos del Aceite de Oliva eran de fundamental importancia en las áreas queprogresivamente fueron pasando bajo el mando de Roma. De la República al Imperio, fuecreciendo el comercio del Aceite de Oliva, las aceitunas comestibles y los óleos para ungüentos.

En la época del Imperio (del siglo I D.C. en adelante), las zonas en las que el cultivo del olivo

estaba más desarrollado eran el sur de la Península Ibérica y el norte de África y la Francia

meridional.

Había, también, producción de aceitunas en algunas regiones de Italia, aunque para el elevadoconsumo de Aceite de Oliva de la metrópolis debía recurrirse a las importaciones de las zonasanteriormente mencionadas. Cada región exportaba su propio producto usando modelosespecíficos y distintos de ánforas.

La literatura latina es rica en testimonios relativos al progreso en el conocimiento de las técnicasdel cultivo del olivo y de la elaboración del Aceite de Oliva. Por lo que se refiere al cultivo, losprogresos se aprecian en la valoración de los lugares a emplazar el olivo, y en la mejora de lastécnicas de injerto.

Catón es el autor de los más extraordinarios manuales de olivicultura de la antigüedad romana

en el Siglo I D.C.

Este autor diserta sobre el cultivo y, sobre todo, acerca de las modalidades de elaboración de lasaceitunas. Catón describe una perfecta empresa agrícola, con 8.000-10.000 árboles,

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completamente autosuficiente, hasta en la producción del Aceite de Oliva. También latecnología de extracción fue mejorada, tanto por lo que respecta a la molienda de las aceitunascomo a la molturación de la pasta de aceitunas rotas [1] .

El olivo en la edad media.

Es extraordinariamente difícil reconstruir los hechos del cultivo del olivo en una fase históricamuy amplia y más bien pobre en documentación específica. La gran herencia de la oliviculturaantigua es, de todas maneras, mantenida o retomada en diversas épocas. En todos aquelloslugares que mantuvieron un sistema de control administrativo de una cierta fuerza ycontinuidad, se dió producción aceitera.

De todas maneras, durante la Edad Media, el Aceite de Oliva escaseó de tal manera que, en

determinados casos, llegó a ser considerado dinero en efectivo.

A partir, en efecto del Siglo V, los controles estatales sobre el aceite empiezan a desaparecer

casi completamente. Son las órdenes religiosas las que pasan a poseer la mayor parte de los

olivares todavía en cultivo, y el Aceite de Oliva pasa a ser consumido por las clases altas y,

sobre todo, por los clérigos.

El olivo en la edad moderna.

La crisis europea a mediados del siglo XIV, causada por las oleadas de la peste que diezmaron lapoblación, y por un empeoramiento de las condiciones atmosféricas comportaron algunoscambios en la gestión agrícola de extensas regiones. Se difunde así el cultivo del olivo enamplias áreas mediterráneas más templadas. Su gran fuerza vegetativa es a largo plazo unagarantía de inversión. El cambio de los planes de tráfico mediterráneo después de la caída deConstantinopla (1453) comportó una ampliación de los recorridos comerciales hacia el áreaatlántica y el Norte de Europa. Aparece una intensa economía de cambio entre el MediterráneoOccidental y el área del Mar del Norte y Báltico: el aceite de oliva es protagonista, por cuanto esutilizado para la conservación de gran variedad de productos alimenticios, para la iluminación y,con sus derivados, para otros diversos empleos. En esta época, se realizan también interesantesinnovaciones tecnológicas, en el campo de la elaboración y en el sistema de lavado de losorujos (principio del siglo XVIII).Hoy el olivo se ha extendido más allá de las zonas mediterráneas, hasta difundirse por todos loscontinentes exceptuando la Antártida. Hay olivares en África del sur, en China y Vietnam, enOceanía meridional, en toda América, y la producción total de aceite de oliva está en constantecrecimiento desde principios del Siglo XX. A partir de finales de la Edad Media, el panorama

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de los países ribereños del Mediterráneo volvió a cubrirse de olivares y el comercio aceiteroalcanzó de nuevo la importancia que había tenido. Barcos cargados de cubas de aceite ycaravanas de animales de carga que transportaban aceite contenido en odres de piel partían delas regiones aceiteras para alcanzar el Norte de Europa [2].

II. JUSTIFICACIÓN

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El olivo es la base de una industria tradicional en el continente europeo, y es necesario impulsaresta industria en el país para reducir las importaciones, y poder competir con calidad y precio enel mercado nacional e internacional.

México cuenta con zonas de producción de aceituna, principalmente en la zona norte (BajaCalifornia y Sonora) lo que representa una gran ventaja de distancia con respecto a Europa porestar a un lado de un mercado tan importante como el de Estados Unidos quien es elconsumidor más grande de aceite de oliva y al cual Europa no ha podido abastecer totalmente.

En el mercado nacional e internacional, siempre va a ser más importante el aceite de oliva quela aceituna. Además con la calidad del fruto que se produce en las áreas de cultivo de Méxicocuya característica es el bajo grado de acidez, se podría lograr mayormente la producción deaceite extra virgen y puesto que el aceite extra virgen tiene un precio superior, se esperaríanutilidades atractivas pensando en el consumo interno y en la exportación.

Además los frutos del olivo también pueden ser aportados al ganado a través de la elaboraciónde tortas oleaginosas del orujo obtenido, una vez que se extrae el aceite por el prensado de lasaceitunas, la cuales pueden compararse en cuanto a valor alimenticio con cualquier buen forraje.

Por otro lado, el aceite de oliva virgen es uno de los principales factores de prevención de lasenfermedades del aparato circulatorio, que ayuda a regular el nivel de colesterol de la sangre yes un elemento esencial de la dieta mediterránea. Además el aceite de oliva virgen se extrae dela aceituna con procedimientos físicos y métodos de producción ecológica, con una agresiónmínima para el medio ambiente.

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III. OBJETIVOS

a. Objetivo general.

Dimensionar una planta industrializadora de la aceituna, obteniéndose como productosprincipales el aceite de oliva y el orujo deshidratado.

b. Objetivos particulares.

1. Aprovechar la producción de aceituna con la que cuenta México para obtener 2500toneladas por año de aceite de oliva que satisfaga el 43%* del mercado nacional.

2. Extraer el aceite por el método de prensado en frío.

3. Aportar un alimento forrajero para los bovinos, aprovechando el orujo del prensado de lasaceitunas.

4. La ubicación de la planta será en Ensenada, Baja California.

5. Determinar las condiciones de operación del proceso.

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* Este porcentaje esta basado en la producción total de aceituna de los dos principales estadosproductores.

IV. FUNDAMENTOS TEÓRICOS

a. Producción

El olivo en México.

En México se maneja una gran gama de cultivos no tradicionales, pero al olivo no podemosincluirlo entre ellos. El escaso conocimiento que de él se tiene y su reducida dispersión, se debea que es un cultivo confinado a condiciones especiales de clima, principalmente.

La franja de producción se ubica entre los 30º y 45º de latitud en ambos hemisferios. En elhemisferio septentrional, comprende el norte de África y el sur de Europa, lo que corresponde ala cuenca del Mar Mediterráneo, y en América el sur de Estados Unidos y norte de México.

De esta zona productiva, la región de Caborca, Sonora, está en el límite inferior, lo que provocaque tenga años muy productivos, alcanzando en algunos casos hasta 15 toneladas por hectárea,y otros muy improductivos. Por su parte, Ensenada está dentro de estos límites y su producciónes más estable, dadas las mejores condiciones de clima, que son más húmedas.

No obstante, la calidad de la aceituna de ambos lugares es de indudable calidad, y es buscadapara hacerla en encurtido o aderezo, tanto por compradores nacionales como del país vecino delnorte. Este último se constituye por un amplio mercado que puede ser explotado mayormentecon aceite de oliva, pues ese país solamente abastece 1% de sus necesidades de aceite.

El olivo –Olea europaea L.-, es una especie típicamente mediterránea, por eso esfrecuentemente cultivada en condiciones limitadas, con diferentes niveles de crecimiento yproductividad. Dada la elevada tolerancia respecto a otras plantas frutales, a condiciones desuelo con potenciales hídricos extraordinariamente bajos, el cultivo resulta confinado a áreasmarginales.

Es un árbol que se caracteriza por su tenacidad creciendo en cualquier condición, ya sea enladeras de montañas, en terreno rocoso o en suelo fértil; puede vivir en extremo calor con unmínimo de agua y son virtualmente indestructibles. Algunos crecen de sistemas de raíces demás de 2 000 años de antigüedad.

Inicios de su cultivo.

Fue traído a América por los españoles, primeramente a las Antillas, después a México, Perú,Argentina y California. A México fue introducido en 1524 por los misioneros franciscanos y

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jesuitas; Francisco Eusebio Kino, conocido como Padre Kino, fue quien estableció las primerasplantaciones en Sonora en el siglo XVII.

En toda la sierra de Sonora y Chihuahua se encuentran árboles de olivo; la mayoría son de lavariedad Misión, que probablemente es la que sembraron los misioneros. Actualmente nadie losmaneja en estas zonas. Aunque la primer variedad de olivos plantada en México fue la Misión, desde 1920 todas lasplantaciones se han establecido fundamentalmente con la variedad Manzanilla. Durante losúltimos años también se han establecido Gordales debido a las fuertes primas pagadas por susproductos. Los olivos que se encuentran actualmente en México tienen una edad comprendidaentre 10 y 400 años, pero la mayor parte están entre 30 y 50 años.Variedades.

Actualmente para consumir la aceituna en aderezo, se utilizan principalmente las variedadesMisión y Manzanilla. La variedad Misión produce hasta 22% de aceite. Para el curtido oaderezo se busca trabajar con una aceituna grande pues se debe seguir un proceso determinado.Manzanilla es una aceituna redonda como manzana, con mucha pulpa. A esta variedad se lerecomienda como polinizador para la Gordal Sevillana, que es muy grande, y que también seutiliza para mesa. Otra variedad que también la fecunda es la Ascolano, una variedad muygrande y la Borouni, de dimensiones similares.

De las variedades Nevadillo hay tres diferentes en Caborca. De las variedades de Manzanillahay seis diferentes, entre las que figura la de Jaén. También se tiene la variedad Arbequina, quees española; la Pendolina, Frantoio y Ascolano que son italianas. Será necesario estudiar lasrestantes para determinar de qué variedad son y su origen. La Pendolina es una variedadmejorada y tiene un comportamiento mejor que en Italia y quizá en ese tenor se encuentran elresto de las variedades, pero se les debe identificar y seguirles la huella.

En Valle de Guadalupe, Baja California, la empresa Formex-Ybarra maneja para aderezo lasvariedades Manzanilla y Misión, y para aceite la Gordal Sevillana, Misión, Nevadillo y lapropia Manzanilla. En ocasiones la Gordal Sevillana también la usan para aderezo2.

Empíricamente se sabe que el olivar produce una vez al año. A esta característica se le llamaveceo.

La cosecha en México para la oferta de aceituna en verde inicia desde el 15 de agosto hasta el15 de octubre; si se va a aprovechar la aceituna para obtención de aceite la cosecha se alargageneralmente hasta Marzo y en ocasiones hasta la primera quincena de Abril (como es el casode Ensenada), hasta que se torna de color violeta oscuro en lo que acumula aceite. Para un aceitede calidad debe presentar el viraje de color, pero no debe ser totalmente negra, pues contienemayor acidez lo que demerita la calidad del aceite [2].

b. Características y propiedades de la aceituna.

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La aceituna es una pequeña drupa ovoide, muy amarga, de color verde amarillento o morado ycon un hueso grande muy duro [3]. Esta formada por tres partes: la parte exterior o esocarpo ocáscara, la parte mediana o mesocarpo o pulpa de la que se saca el 70% del aceite y la parteinterna o endocarpo o avellano de la que se saca el restante 30% del aceite [10].

Composición de la aceituna

Componente %Agua 50

Aceite omateria grasa

18-25

Carbohidratos 20

Celulosa 6

Proteínas 1.5

Tabla 1. Composición de la aceituna.

c. Características y propiedades del aceite de oliva.

El aceite de oliva, es el zumo o jugo extraído por prensado en frío de la aceituna, fruto del olivo;es de color dorado o verdoso, denso y de aroma perfumado. La palabra aceite de oliva se derivadel nombre árabe az-zait, que significa jugo de oliva.

Existen más de cincuenta variedades de olivos, mismos que pueden arrojar diferentes olores,colores y sabores de los aceites de oliva que se producen en el mundo. Las propiedades delaceite están determinadas por otros factores como los climáticos y agrícolas de cada región, asícomo por el momento y las técnicas utilizadas en la cosecha.

En comparación con los de semillas, el de oliva es mucho más aromático, de elaboración mássimple, más estable, ya que aguanta mejor las altas temperaturas sin descomponerse.

Tipos de aceite de oliva:

* Virgen: se consigue triturando las aceitunas hasta obtener una pasta o torta, aplicando presiónen frío para exprimir el aceite. Tan solo se somete a procesos físicos que eliminan las partículassólidas que contiene en suspensión y para hacerlo transparente.

Este tipo de aceite a su vez se divide en:

- Extra: es la variedad estrella de aceite, la de mayor calidad y cotización en el mercado.La acidez no supera un grado.

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- Fino: esta denominación ampara al aceite de gran calidad, cuyo índice de acidez puedellegar hasta los dos grados.

- Corriente: presenta buen gusto y el grado de acidez no debe superar los 3.3 grados.- Lampante: tiene un gusto defectuoso y su acidez supera los 3.3 grados. Esta variedad

debe tener un proceso de refinado antes de ser consumido.

* Refinado: es aquel que se obtiene a partir de un aceite que en su inicio contiene muchosácidos grasos libres debido a que ha sido obtenido mediante presión en caliente a partir de latorta de aceitunas o a que procede de frutos de poca calidad, por lo que necesita ser refinadopara hacerlo comestible. Es de color pálido, su acidez no llega a 0.2 grados por lo que apenastiene sabor y contiene muy pocas vitaminas, fitosteroles y sustancias responsables del aroma.

* Aceite de oliva puro o puro de oliva: es una mezcla del de oliva virgen y de aceite de olivarefinado. Su acidez no debe superar un grado. Es el aceite más común en el mercado.

* Aceite de orujo de oliva: se obtienen a partir de la torta o residuo que queda después delprensado de las olivas y que contiene todavía entre un 10-20 % de aceite que también se puedeaprovechar. Es el de peor calidad y necesita ser refinado para reducir su acidez máxima a 0.3grados [2].

El aceite de oliva no es soluble en agua por lo que su acidez no se puede medir mediante el pH.

Gravedad específica 0.9150 – 0.9180 a 15.5 °CViscosidad 84 cP a 20 °CCalor específico 2.0 J/g.°C (47 BTU/lb. °F)Conductividad térmica. 0.17 a 20 °CConstante dieléctrica 3.1 a 20 °CDensidad 920 kg/m3 a 20 °CCalorías por cucharada ~120 calorías.

Tabla 2. Propiedades del aceite de oliva [4].

Solventes.

Los solventes que han sido utilizados en el proceso de extracción de aceite de oliva son: elsulfuro de carbono, el éter de petróleo, el hexano, el alcohol etílico, y finalmente, eltricloroetileno y el percloroetileno. Aunque teóricamente, por ser volátiles, desaparecerían en elproceso de refinado, siempre quedan restos.

Una investigación realizada para el Mundo Orgánico de España y la Comunidad EconómicaEuropea, han demostrado que el percloroetileno(PER) y los hidrocarburos clorados estáncontaminando nuestra salud y el medio ambiente. Por lo que actualmente no se utiliza comosolvente principal [6].

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V. ESTUDIO DE MERCADO

a. Estudio de mercado en México.

En México los principales estados de producción de aceituna son: Baja California, BajaCalifornia sur, Sonora, Jalisco, Michoacán e Hidalgo.

Solamente dos estados resultan de importancia económica: Baja California y Sonora. En el casode Baja California hubo una tendencia de la superficie cosechada de alza de 1999 a 2002, conun incremento total de 915 hectáreas siendo un total de 2625 hectáreas. Mientras que en Sonorael decremento de la superficie cosechada ha sido de 265, pues de 2465 hectáreas cosechadas en1999, paso a 2200 en el año 2002.

Por otro lado, México ha registrado exportaciones de 31.27 toneladas de aceitunas en el año de2003 a Estados unidos e importaciones de España de 792.36 toneladas, Argentina de 85.3toneladas y de Perú de 11.6 toneladas de aceitunas en el mismo año [9].

En el año del 2002 se registraron importaciones en México de 3428 toneladas de aceite de olivaprovenientes de España e Italia [11].

b. Estudio de mercado mundial.

Durante los últimos años, la producción mundial de aceitunas ha registrado un comportamientopositivo en términos generales, destacando países como España, Italia Grecia, Turquía,República Árabe Siria y Túnez como los principales productores, cuya producción en conjuntorepresenta el 87 % del total mundial.

Con 41.3 % de la producción mundial de aceitunas, España ocupa el primer lugar en esteconcepto.

Los principales países importadores de aceituna son Estados Unidos, Italia, Francia y Portugal,los cuales en conjunto forman alrededor del 89 % del total mundial.

Los principales exportadores de aceituna son Grecia, España, Siria e Italia, los cuales exportanalrededor del 98 % del total mundial.

Según reportes de la Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y laAlimentación, FAO por sus siglas en inglés, los principales países productores de aceite deoliva son, por orden de importancia, España, Italia, Grecia, Túnez y Siria cuya producción en suconjunto representa poco más del 85 %.

Los principales países importadores de aceite de oliva son Italia, Estados Unidos, Francia yPortugal los cuales compran alrededor del 76.4 % del total mundial.

Los principales exportadores de aceite de oliva son España, Italia, Grecia, Túnez y Turquía, loscuales exportan cerca del 95 % del total mundial [1].

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VI. PROCESOS EXISTENTES

El aceite de oliva virgen tiene dos características básicas que lo distinguen de los demás aceitesvegetales. Estas características son:

a) Se obtienen directamente de un fruto.b) Es comestible inmediatamente después de su extracción, si la materia prima es de buena

calidad.

El aceite de oliva virgen se extrae mediante sistemas de presión, centrifugación y filtración,utilizando aparatos movidos mecánicamente; cuando estas fuerzas se ejercen adecuadamentesobre la pasta de aceitunas, se consigue la separación de las distintas fases que forman lacompleja estructura de las aceitunas. Estas operaciones no son sencillas, ya que el aceite (cuyocontenido en la aceituna varía entre el 15 y 30 %) se encuentra localizado en las células delmesocarpio de las aceitunas, sobre todo en las vacuolas, y en menor cantidad en el tejidocoloidal del citoplasma.

a. Molido de las aceitunas.

Con el molido se inicia el proceso de separación del aceite de los tejidos del fruto. El objetivo esromper las células de la pulpa para que el aceite salga libremente de las vacuolas, permitiendo laformación de gotas mayores que pueden ser separadas de las otras fases.En los sistemas de presión, se suelen utilizar molinos de piedra (empiedros). Los molinos depiedras pueden tratar de 300-500 kilos de aceitunas y necesitan 5-8 kW de potencia. Giran a 12-15 rpm.

Las ventajas de los molinos de piedras es que se pueden moler la aceituna sin demasiado estrésmecánico, las aceitunas y los huesos pueden ser reducidos al tamaño deseado, facilitan laformación de grandes gotas de aceite lo que ayuda a la etapa de batido, no calientan la pasta, noprovoca emulsiones y no se corre el riesgo de contaminación metálica, requisitos muyimportantes para la producción de aceite de calidad.

En las instalaciones donde se utiliza el sistema continuo de centrifugación, se emplean molinosmetálicos (de martillos, dentados, cilíndricos o de rodillos) para moler las aceitunas. Conmolinos de metal es posible verificar el tamaño de los trozos de hueso. Llevan dispositivosespeciales que permiten obtener el tamaño adecuado de los fragmentos de hueso para trabajarcon el sistema de extracción y según las características de las aceitunas.

Para el funcionamiento de molinos metálicos se necesita una potencia de 7-9 kW. Sus ventajasson que el sistema de trabajo es continuo, tienen mayores capacidades horarias, cuestan menos yocupan menos espacios que los de piedra. Sus desventajas son que el molido es rápido, lo queno garantiza la preparación adecuada de la pasta, se pueden formar emulsiones difíciles deromper, pueden afectar a las características organolépticas del aceite y hay desgaste y rotura depiezas metálicas que giran a gran velocidad.

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Los aceites obtenidos por distintos sistemas de molido, tienen también distintas característicasorganolépticas. Cuando se utilizan molinos metálicos, el aceite tiende a tener un sabor amargo ymás fuerte.

b. Mezcla y batido de la pasta.

Después del molido, la pasta de aceituna es mezclada, para lo cual se bate de forma lenta ycontinua en máquinas mezcladoras semicilíndricas (eje horizontal) o semiesféricas (eje vertical).

Los ejes llevan unas cuchillas inclinadas o de formas espiral que son las que realmenteremueven la pasta. Las batidoras llevan también un sistema de calentamiento medianteelectricidad o por circulación de agua caliente, y sus paredes interiores son de acero inoxidablepara evitar contaminaciones metálicas procedentes de las superficies en contacto con la pasta deaceitunas. Van provistas de un sistema dosificador de descarga de la pasta en los capachos(diafragma de filtración) que se apilan en la prensa.

El objetivo de la etapa de prensado es aumentar la cantidad de aceite que suelta la pasta;primero ayudando a las pequeñas gotitas a unirse formando otras mayores que pueden serseparadas en forma de fase líquida; y en segundo lugar, rompiendo la emulsión aceite/agua.

En el sistema de extracción por presión, el batido se limita a 10-20 minutos; este es el tiemponecesario para la formación de la pila de capachos con pasta de aceituna que se someterá apresión.

El sistema de extracción por centrifugación combinado con los molinos metálicos para elmolido de la aceituna, da lugar a la formación de emulsiones entre el aceite y el agua. Por estarazón es necesario el batido de la pasta, que debe efectuarse a temperaturas superiores a laambiental y deben durar una hora como mínimo.

c. Sistema de extracción del aceite de oliva por presión.

Este es el sistema más antiguo y todavía es el más usado para la extracción del aceite de oliva.Se basa en el principio de que cuando la pasta de aceitunas se prensa en las condicionesadecuadas, suelta un mosto aceitoso (aceite de oliva más aguas de vegetación), que se separa dela fase sólida gracias al efecto drenante de los capachos y de los fragmentos de los huesos de lasaceitunas.

Los sistemas de prensado han cambiado mucho durante los últimos años; no solo han mejoradolos materiales, sino que la maquinaria es más potente y segura, consiguiéndose una buenaseparación de las fases sólida y líquida. Las prensas modernas, con pistones de 35-40centímetros de diámetro, pueden prensar 250-320 kilos de pasta de aceitunas, pudiendo aplicaruna presión de 350-450 kg/cm2.

También se emplean superprensas donde el prensado de la pasta tarda de 1 a 1.5 horas.

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Cuando se utiliza presión, la fase sólida se separa de la líquida mediante la presión ejercidadesde el cabezal de la prensa sobre toda la carga apilada. Al estar prensada entre los capachos(diafragmas de filtración), disminuye el volumen de la pasta de aceitunas. El efecto de lapresión hace que la fase líquida corra a través de la torta de aceituna y la malla de los capachos,produciendo dos flujos de mosto aceitoso, que se recogen en la bandeja de la prensa.

El sistema de prensado para la obtención de aceite de oliva tiene las siguientes ventajas:1. Inversión reducida.2. La maquinaria es simple y fiable.3. Se requiere poca potencia eléctrica, lo que significa que el consumo de energía es bajo.4. El orujo tiene un contenido bajo de humedad.5. Se produce una pequeña cantidad de agua de vegetación, que además contiene poco

aceite.

Pero este sistema también tiene sus desventajas:1. La instalación de la maquinaria requiere mucho espacio.2. Se requiere mucha mano de obra.3. Los capachos se contaminan.4. El proceso es discontinuo.

El sistema utilizado para procesar las aceitunas afecta el contenido de varias sustancias quecaracterizan al aroma de los aceites.

Mediante el sistema de presión, los aceites tienen un mayor contenido de n-octano, 2-metil-1-propanol, 3-metil-1-butanol y ácido acético. Estas sustancias, que se forman por ladescomposición de hidroperóxidos y por la fermentación que se desarrolla en la pasta de aceiteque queda en los capachos (diafragmas de filtración), son los responsables de defectosorganolépticos conocidos como avinado y sabor a moho en el producto.

d. Centrifugación.

Cuando se extrae el aceite de la pasta de aceituna por este sistema, las fases líquidas se separande la sólida mediante la aplicación de fuerza centrífuga, que aumenta las diferencias existentesentre los pesos específicos de los líquidos inmiscibles y de las materias sólidas.

Las centrífugas horizontales, o decantadores como suelen ser denominadas, consisten en unrecipiente alargado de forma cilíndrico-cónica, en cuyo interior hay un rotor hueco, de formasimilar y con aletas helicoidales. La pequeña diferencia de velocidad de giro entre el recipientey el rotor, expulsa los orujos por un extremo de la máquina mientras que el aceite y el aguasalen por el otro. Posteriormente, el aceite y el agua se separan en centrífugas de descargasautomáticas y de eje vertical.

Cuando la entrada de producto en el decantador se aumenta, los rendimientos de la extracciónbajan. Este descenso es seguido por un aumento importante del contenido de aceite en las aguasde vegetación, y es debido a que se pierden fragmentos de pulpa ricos en aceite con lasmencionadas aguas.

19

En la centrifugación, la fase sólida se separa de las líquidas diluyendo la pasta de aceituna conagua. El caudal de agua de dilución se debe controlar, a la vez que el flujo de pasta de aceitunaque entra en el decantador se controla por una bomba.

Este proceso se utiliza mucho en la actualidad por los buenos resultados obtenidos con lascentrífugas horizontales, que giran a una velocidad de 3.5-3.6 rpm, y separan de forma continuala fase sólida de las líquidas, con buenos rendimientos de aceite.

Algunas ventajas de este sistema son:1. La maquinaria ocupa poco espacio.2. El proceso es semicontinuo y está automatizado.3. Se requiere poca mano de obra.

En cuanto a sus desventajas:1. Los costes de inversión son altos.2. Parte de los operarios deben tener una especialización.3. Se consume agua caliente.4. Necesita una instalación eléctrica importante, y el consumo de energía es alto.5. El orujo es muy húmedo.6. Produce muchas aguas de vegetación que contienen como media un porcentaje

relativamente alto de aceite.

Desde el punto de vista de la calidad, la centrifugación ayuda a mejorar el aceite en áreas dondela producción es mediocre o pobre.

e. Percolación o filtración selectiva.

La percolación se basa en el siguiente principio: se sumerge una placa de acero en la pasta deaceitunas; al retirarla estará impregnada de aceite debido a las diferentes tensiones superficialesde las fases líquidas en la pasta.

Dicho de otra manera, el aceite y el agua de vegetación tienen diferentes tensiones interfacialescuando entran en contacto con una lámina de metal que se ha sumergido en la pasta. Bajo estascondiciones de trabajo, especialmente en presencia de la fase sólida de la pasta de aceituna, latensión superficial del aceite es menor que la del agua de vegetación, por lo que el metal secubre con una capa de aceite.

Unas láminas móviles penetran a través de las aberturas de la rejilla, y se hunden lentamente enla pasta de aceituna. Al retirarlas, el aceite gotea de las cuchillas; por esto el proceso esconocido como percolación o goteo.

Los rendimientos de la extracción por percolación, dependen en gran medida de lascaracterísticas reológicas de la pasta de aceituna.

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El aceite extraído por percolación mantiene intactas sus características naturales,particularmente su contenido de polifenoles. Como la extracción se realiza a temperaturaambiente, no se añade agua de dilución y no existe contaminación posible.

Algunas ventajas son:1. Es automático.2. Necesita poca mano de obra.3. Consume una cantidad limitada de energía.

Desventajas:1. No agota la pasta de aceituna.2. Orujo demasiado húmedo (50-65%) con un contenido alto en aceite (8-12%).

VII. INDUSTRIALIZACIÓN DE LA ACEITUNA POR EL PROCESO DE PRENSADO

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Figura 1. Diagrama del proceso preliminar.

VIII. PROCESO DE ACEITUNA.

Consideramos que utilizar el sistema de prensado para la extracción de aceite de oliva es el másconveniente por las ventajas que se mencionan en el tema de los procesos existentes, entre las

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Recepción y limpiezade la Aceituna

Prensado

Mosto Oleoso

DecantaciónAceite de OlivaVirgen

Aguas de Vegetación

Orujo Seco

Secado ySeparación

Orujo

Molienda

Extracción

SolventeEnriquecido

Huesos

Filtrado

SolventeFresco

Refinado

Destilación

Vapor de Agua a Presión

Vapor de Aguay Solvente

Aceite

SolventeRecuperado

OrujoAgotado

Aceite deOrujo de Oliva

Condensación

AlimentoPara

Ganado

Orujo sinSolvente

Separación

SolventeRecuperado

Proceso deTratamiento

Agua

Recepción y limpiezade la Aceituna

Prensado

Mosto Oleoso

DecantaciónAceite de OlivaVirgen

Aguas de Vegetación

Orujo Seco

Secado ySeparación

Orujo

Molienda

Extracción

SolventeEnriquecido

Huesos

Filtrado

SolventeFresco

Refinado

Destilación

Vapor de Agua a Presión

Vapor de Aguay Solvente

Aceite

SolventeRecuperado

OrujoAgotado

Aceite deOrujo de Oliva

Condensación

AlimentoPara

Ganado

Orujo sinSolvente

Separación

SolventeRecuperado

Proceso deTratamiento

Agua

cuales las más importantes son: bajo consumo de energía y agua, además la cantidad de aceiteextraída seria mayor. Una de las desventajas del método de percolación es que no agota la pastade aceituna, y el resultado es un orujo demasiado húmedo, lo que requerirá un mayor consumode energía para secarlo, y su alto contenido de aceite reducirá la cantidad y calidad del aceitevirgen.

Las etapas de batido y molido se utilizan para romper los tejidos y el hueso de la aceituna, alrealizar una prueba de prensado se cumplen los objetivos de las etapas antes mencionadas. Porlo tanto, para el sistema de extracción que realizaremos, se propone eliminar las etapas demolido y batido, esperando que al tratar la aceituna directamente en la etapa de prensado seobtendrá el mismo rendimiento y características que si se incluyen las etapas eliminadas,además se evita la formación de emulsiones.

a. Descripción del proceso preliminar propuesto.

El proceso mecánico de extracción del aceite de las aceitunas por prensado (figura 2), provocala aparición de dos productos residuales: el orujo y las aguas vegetales (alpechín). En el caso deeste segundo subproducto es necesario realizar un proceso de tratamiento puesto que es muycontaminante para los medios acuíferos debido a su alto contenido en materia orgánica, el cualpuede ser destinado como abono orgánico en fincas de cultivos preferentemente de maíz,girasol, cebada y olivos.

Figura 2. Corte transversal del dispositivo para la extracción del aceite de oliva.En el caso del orujo, el cual contiene alrededor del 8% aceite (según la literatura), es necesariorealizar la extracción con algún disolvente (hexano). Antes de la extracción con disolventes serequiere secar el orujo, para evitar la fermentación del mismo puesto que es la responsable delaumento en la acidez del aceite por la actividad de la enzima lipasa. La separación del hueso serealizará al mismo tiempo que el secado utilizando un sistema de fluidización (figura 3), el cual

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Presión(11.5 Ton / 18 min.)

0.134 kg Mosto Oleoso

19.3 cm

2.4 cm

5.7 cm

0.250 kg de aceituna

0.166 kg Orujo

Presión(11.5 Ton / 18 min.)

0.134 kg Mosto Oleoso

19.3 cm

2.4 cm

5.7 cm

0.250 kg de aceituna

0.166 kg Orujo

consiste en suspender el sólido en una corriente controlada de aire y esperar que el fenómeno deatrición que sufre el sólido favorezca la separación.

Figura 3. Separador de lecho fluidizado.

La molienda se realizará para reducir las partículas del orujo y tener un contacto más completocon el disolvente.

La extracción se realizará por lotes, donde el orujo se introducirá en un recipiente y seadicionará el solvente, una vez que el solvente se halla enriquecido se destilará la mezcla pararecuperar el solvente y el aceite. Con objeto de hacer que este aceite sea comestible, tiene queser desacidificado, blanqueado y desodorizado, esto debido a que el aceite sin refinar es de color

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verde oscuro, tiene una acidez media alta, dependiendo del grado de fermentación sufrido ycontiene todas las impurezas extraídas por el disolvente.

Para eliminar los residuos de solvente que puedan quedar, al orujo agotado se le hará pasarvapor de agua a presión, posteriormente esta mezcla de vapor de agua y solvente pasarán a unaetapa de recuperación. Finalmente el orujo sin solvente será destinado para venderlo comoalimento para ganado.

IX. UBICACIÓN DE LA PLANTA

Para poder decidir donde estará ubicada la planta se tomaron en cuenta los siguientes factores:

Zona Cultivo (Ha) Producción (Ha) ClimaCaborca, Sonora 2625 2200 Inestables

Ensenada, BajaCalifornia

5208 2645 Húmedo

Tabla 3. Zonas productoras de aceituna.9

En lo referente al clima la región de Caborca está en el límite inferior de la franja de producciónque se ubica entre los 30° y 45° de latitud lo que provoca que su clima sea inestable y tengaaños productivos y otros muy improductivos. Por lo que respecta a Ensenada esta dentro de loslimites y su producción es más estable dadas las mejores condiciones de clima.

En cuanto al cultivo y producción, se observa en la tabla 3 que Ensenada, Baja California es lazona con mayor producción de aceituna y por las condiciones de clima, se decidió que la plantaestará ubicada en ese estado.

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X. BALANCE DE MATERIA PRELIMINAR

El siguiente balance de materia se realizo teniendo como base una producción de aceite extravirgen de 2500 toneladas por año, que es la cantidad estimada para poder satisfacer el 43 % delmercado nacional y utilizando la composición de la aceituna.

Solvente evaporado Agua de la aceituna 24.43 ton/año 1285 ton/año

Aceituna Aceite extra virgen13889 ton/año 2500 ton/año

Solvente 81 ton/año Aceite de orujo 437 ton/año

Solvente recuperado 56.57 ton/año

Subproductos Huesos 2569 ton/año Alimento p/ganado 848 ton/año Aguas vegetales 6250 ton/año

Figura 4. Balance de materia.

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a. POTENCIAL ECONÓMICO

El siguiente análisis preliminar representa la inversión económica basada en la produccióndeseada y del costo de la materia prima así como la ganancia al final del proceso.

Tabla 4. Costos del proceso.

Potencial Económico = 3,655,924 US$/año

Ganancia de Producción = 140 % de Consumo

El potencial económico y la ganancia de producción de consumo indican que el proyecto esfactible por lo que se espera que la industrialización de la aceituna tenga un futuro prometedor anivel nacional.

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Materia Prima Productos

Cantidad

(Ton./año)

Costo

(US$/Ton)US$/año

Cantidad

(Ton./año)

Costo

(US$/Ton)US$/año

Aceituna 13,889 187 2,602,083 Aceite Virgen 2,500 2,212 5,530,000

Solvente 81 5 404 Aceite Refinado 437 1,192 520,672

Alimento P/Ganado 848 245 207,740

Total 2,602,487 6,258,412

PARTE II: Experimentación

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I. INTRODUCCIÓN

En la primera etapa del proyecto se dio a conocer la importancia de la industrialización de laaceituna, la cual esta enfocada al mercado nacional, tomando en consideración que el paíscuenta con dos grandes estados productores de aceituna (Baja California y Sonora) y aún no sele ha dado la importancia económica que representa.

Se pretende desarrollar el proceso de extracción de aceite de oliva, teniendo como base deinformación fuentes bibliográficas. De la literatura se tiene que el proceso consta de variasoperaciones unitarias y diferentes alternativas para llevarse a cabo, siendo las principales elprensado, centrifugación o decantación, donde se obtiene aproximadamente el 85% del aceitecontenido en la aceituna, seguido del secado de orujo, necesario para posteriormente realizar laextracción con solvente y finalmente la destilación, donde se obtiene aproximadamente de 12-15% del aceite restante y se recupera el solvente después de la primera extracción.

De lo anterior se pretende verificar si es factible realizar el proceso con base en los rendimientosobtenidos en cada etapa, así mismo identificar los parámetros relevantes para el proceso y enbase a lo observado buscar posibles alternativas enfocadas a la mejora del mismo.

29

II. OBJETIVOS DE LA PARTE II.

a. Objetivos particulares:

1. Aplicar el método de prensado en frío para la extracción de aceite de oliva (virgen), yextraer el aceite restante utilizando hexano para una segunda extracción del mismo(aceite de orujo).

2. Obtención de un alimento para ganado a partir del orujo deshidratado.

3. Realizar el balance de masa en cada etapa del proceso, considerando los rendimientosobtenidos durante la experimentación.

4. Determinar las condiciones óptimas de operación, con el fin de incrementar losrendimientos del aceite de oliva virgen, principalmente en la etapa de prensado en frío.

III. ANTECEDENTES BIBLIOGRÁFICOS

De una investigación documental que comprende el periodo de tiempo de 1998-2004, utilizandoel Scifinder de la Americal Chemical Society, Scopus de Elsevier y libros especializados sobretemas de extracción de aceite de oliva, se identificaron los parámetros relevantes que estáninvolucrados en las diferentes operaciones unitarias relacionadas con el proceso de extraccióndel aceite de oliva.

El proceso de extracción de aceite de oliva, se realiza en varias etapas, las cuales se describen acontinuación.

a. Molido

En lo referente al molido, los parámetros importantes que deben determinarse son la capacidady la frecuencia de rotación [7]. De acuerdo a lo reportado por Boskou [7], los molinos másutilizados son los de piedra, los cuales tratan de 300 a 500 kg de aceituna y giran de 12 a 15rpm.

b. Batido

30

Los parámetros importantes que deben determinarse son el tiempo de batido y el aumento detemperatura [5]. Según lo que reporta Boskou [7] el batido se limita de 10 a 20 minutos, estetiempo se determinó realizando diversas pruebas, en las cuales se midieron el diámetro de lasgotas de aceite a distintos tiempos de batido, llegando a la conclusión de que el diámetro de lasgotas debe medir más de 30 micras en el rango de tiempo mencionado anteriormente, lo cualpermite obtener mayor rendimiento de aceite. Por otra parte el estudio realizado por Amiranteet al [3], reporta que el tiempo de batido de la pasta de aceituna debe ser entre 40 y 90 minutosy a una temperatura de 29 a 36 °C. Estos parámetros fueron determinados mediante una serie depruebas.

c. Prensado

Las condiciones que permiten que el líquido escape de un sistema de dos fases sólidos-líquidomediante la compresión, son la presión que se aplica y el tiempo de duración del prensado [8].Boskou [5], reporta que las prensas tienen pistones de 35 a 40 centímetros, las cuales puedenprensar de 250 a 320 kilos de aceituna aplicando una presión de 350 a 450 kg/cm2. El tiempo deprensado es de 1 a 1.5 horas. Realizando dos pruebas con pistones de 35 y 40 centímetros dediámetro, en la primera prueba obtuvieron una presión específica media de 136 kg/cm2 mientrasque en la segunda fue de 182 kg/cm2 como media, encontrando mayor rendimiento de aceite conel pistón de 40 centímetros.

d. Decantado

Los factores a considerar para esta operación son las densidades de la solución y sólidos, siendoel tiempo la principal variable para la clarificación del aceite [8]. En cuanto a la separación delaceite de las aguas vegetales, Aceites Borges Pont S.A. [6], empresa que es el primer exportadorespañol de aceite de oliva, ha dado a conocer que esta separación puede darse por decantaciónnatural o mediante centrifugadoras verticales para evitar la alteración de las cualidades delaceite.

e. Secado

Para el proceso de secado, es necesario determinar el suministro adecuado de calor, latemperatura y la velocidad a las cuales se produce la vaporización del líquido [8]. De acuerdo alo reportado por Doymaz et al [1], el orujo, sub producto sólido de la extracción del aceite deoliva virgen, tiene un significativo contenido de aceite y una humedad inicial de 44.78 ± 0.5 %en peso, éste se seca en un gabinete tipo secador a una temperatura de entre 80 y 110 °C, a unavelocidad constante de aire de 1.2 m/s. Estos datos fueron obtenidos experimentalmente ycomparados con modelos ya establecidos los cuales son el modelo Page y el modelo Hendersony Pabis. Fue usado un modelo de difusión para describir la difusividad efectiva a la temperaturade secado la cual variaba de 489.2 a 998.4 m2 s 1− .

f. Extracción

31

Para realizar la extracción es necesario tomar en cuenta la temperatura, el tamaño de partículas yel tiempo entre el solvente y el sólido [8]. Hernández Gudiño [4] reportó los resultados de unaserie de pruebas de extracción, utilizando cuatro solventes (hexano, benceno, sulfuro de carbonoy tricloroetileno), bajo las condiciones siguientes: Para cada 100 g de orujo, utilizó 2970 cm3,con un tiempo de extracción de 4 horas, a una temperatura de 45ºC. Los resultados obtenidosmostraron que las cantidades de aceite de orujo fueron mayores utilizando como solvente elhexano, seguido por el Benceno, sulfuro de carbono y finalmente el tricloroetileno, con lasrespectivas cantidades de 6.0, 5.7, 4.3 y 2.36 gramos de aceite.Además añade que la separación del aceite del solvente se hace mediante destilación.

Una alternativa para la extracción del aceite que contiene el orujo, la dan De Lucas et al [2]utilizando CO2 supercrítico. Realizaron un estudio sobre el efecto de la presión que variaba de100 a 300 bar, con una variación de temperatura de 40 a 60 °C, y el flujo del solvente de 1 a 1.5L/min, estos son parámetros importantes en la extracción del aceite con CO2. La secuencia deoperación optima consiste en una primera extracción a 75 bar por una hora usando 1 % envolumen de etanol modificado con CO2, una segunda extracción a 350 bar por 2.5 horas sinetanol y una tercera extracción a 350 bar por 2.5 horas usando etanol modificado. Bajo estascondiciones de extracción obtuvieron una fracción intermedia del 64 % de aceite. Concluyendoque se tiene una mayor retribución económica extrayendo el aceite con CO2 que con el métodotradicional de extracción con Soxhlet por hexano.Para una prueba con una presión de 300 bar, temperatura de 60°C y un flujo de solvente de 1.25L/min, se obtuvo un 80 % en peso de aceite con respecto a la extracción con hexano.

Conclusiones

Con base a la investigación documental se determinaran las condiciones de operación que mejorse ajusten a nuestro proceso tomando como referencia lo ya establecido. El secado y separacióndel hueso del orujo, se realizaran al mismo tiempo proponiendo utilizar un sistema de lechofluidizado a diferencia de los equipos existentes en la industria aceitera.

Por lo general, la obtención del aceite de oliva virgen y del aceite de orujo se realiza pordiferentes empresas, por lo que en el presente proyecto se integraran ambos procesos para laextracción de aceite de oliva.

IV. HIPÓTESIS

1. Las etapas de molido y batido son indispensables para mejorar los rendimientos deaceite de oliva.

2. La deshidratación del orujo y separación del hueso se podrán realizar en un sistema delecho fluidizado.

V. METODOLOGÍA EXPERIMENTAL

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El proceso de extracción del aceite de oliva virgen, inicia con el molido y batido de la aceituna,donde se obtiene una pasta, y mediante el sistema de prensado en frío se logra extraer el aceite.En la etapa de prensado se obtiene el orujo y el mosto oleoso. El orujo pasa una etapa desecado mientras el mosto oleoso a la etapa de decantado obteniendo el aceite virgen, una vezseco el orujo pasa por una extracción por solventes obteniéndose el aceite crudo el cual sesepara del solvente mediante una destilación.

Materia prima

La aceituna utilizada es del tipo manzanilla, contiene un peso promedio de 3.1g, un rendimientograso de 20-30% y entre el 80-70% restante es pulpa [5].

Figura 1. Aceituna.

Experimentalmente se determinó el contenido de agua utilizando una balanza de humedadOHAUS MB200, para una muestra de aceituna de 10±1E-5 g durante un tiempo de 700minutos, obteniendo una humedad de 50% en peso; para determinar el contenido de aceite seutilizó el equipo soxhlet, el cual esta integrado por un extractor, un condensador especial de tipobulbo y un matraz, también para una muestra de 10g de aceituna y utilizando 29 mL de hexanocomo solvente, obteniendo 21% en peso de aceite.

a. Molido de la aceituna

El proceso de extracción de aceite de oliva virgen, inicia con el molido de las aceitunas cuyoobjetivo es romper las células de la pulpa y provocar la salida del aceite de las vacuolas,formando una pasta homogénea. En esta etapa se realizaron pruebas enfriando la aceituna a10ºC, a temperatura ambiente de 21ºC y calentando la aceituna a 30ºC. El equipo que se utilizóes un molino Tekmar A-10S2, con velocidad de 20000 min-1 y una capacidad de 35g (figura 2).

33

Figura 2. Molido.

b. Mezcla y Batido de la pasta de aceituna

Después del molido, la pasta de aceituna es mezclada y batida a temperatura ambiente. Elobjetivo de esta etapa es aumentar la cantidad de aceite que suelta la pasta, primero ayudando alas pequeñas gotas a unirse formando otras mayores que pueden ser separadas en forma de faselíquida en las siguientes fases. La serie de pruebas consistió en variar el tiempo de batido entre10 y 70 minutos. El equipo de trabajo consta de un vaso de precipitado y un agitador mecánicode velocidad entre 35 y 2200 min-1, Cole Parmer (figura 3).

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Condiciones de Operación:(Base: 1 kg aceituna)

*Temperatura: 21°C *Tiempo: 31 minutos


*Temperatura: 21°C *Tiempo: 70 minutos

Figura 3. Mezcla y batido.c. Prensado de la pasta de aceituna

Posteriormente se aplica presión a la pasta de aceituna, donde se separa la fase sólida (orujo) delmosto aceitoso (aceite de oliva más aguas de vegetación). Se inicia con una primera prensadahasta 3 toneladas para romper el hueso, y una segunda hasta 7 toneladas para extraer la mayorcantidad del mosto aceitoso del orujo. La cantidad de pasta procesada en cada lote, es deaproximadamente de 100g, la presión necesaria a ejercer esta en un rango de 3 a 7 toneladas, yel tiempo que requiere cada lote es de 12 minutos. Esta operación se realiza en una prensahidráulica que consta de un manómetro, un dispositivo de carga y filtros de acero inoxidable(figura 4).

Figura 4. Prensado.

d. Decantación del mosto aceitoso

El mosto aceitoso obtenido de la etapa anterior, es decantado durante un tiempo mínimo de 48horas y tiempo máximo de 120 horas, donde el efecto de gravedad y la diferencia de densidadesde aguas vegetales y aceite determinan la separación en dos fases definidas (figura 5). En estaoperación se determina el rendimiento de aceite de oliva virgen que se logro extraer.

35


*Temperatura: 21°C *Presión: 3 a 7 toneladas *Tiempo: 120 minutos


*Temperatura: 21°C *Tiempo: 48 horas

Figura 5. Decantación.

e. Secado del orujo

El orujo separado en la etapa de prensado, es secado en un sistema de lecho fluidizado. Paracumplir con este fin se realizaron varias pruebas a distintos flujos de aire (0.85, 0.99 y1.13±0.071 m3/min), temperatura (35, 40, 50 y 60±0.05 ºC) y tiempo de secado (30, 40 y 60minutos). El sistema de lecho fluidizado consta de un ciclón y un panel de control detemperatura y de flujos, Cole Parmer (figura 6).

Figura 6. Secador de lecho fluidizado.

f. Extracción

Una vez que se redujo la humedad del orujo, se extrae el aceite por solvente (hexano). Serealizaron pruebas utilizando el equipo Soxhlet Pirex México 3470-M, para una muestra de 60gy 175 mL de hexano con un tiempo de extracción de 55 minutos (figura 7). Posteriormente, serealizaron pruebas para 35, 45, 55,65 y 75 mL de hexano con 15g de orujo y tiempo de 55minutos; realizándose en recipientes cerrados con agitación a temperatura ambiente.

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*Flujo de aire: 1.13 m3/min *Temperatura del aire: 40 °C *Tiempo: 30 minutos

Figura 7. Equipo Soxhletg. Destilación

Posteriormente, la separación de la mezcla aceite-hexano, se realiza mediante una destilacióndiferencial. El equipo consta de un matraz, un refrigerante y un colector, Cristyalab (figura 8).

Figura 8. Destilación.

h. Separación neumática

Finalmente el orujo agotado, resultado de la extracción con solvente, es introducido nuevamenteal sistema de lecho fluidizado para separar los huesos del orujo. Para conocer bajo quecondiciones se tiene la mayor eficiencia en esta etapa, se realizaron pruebas con flujos de aire de0.85 y 0.99±0.071 m3/min, temperatura de 30 y 40±0.05 ºC, y tiempo de 15 y 30 minutos.

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Condiciones de operación:(Base: 1 kg aceituna)

*Temperatura ebullición: 61°C *Tiempo: 55 min


*Temperatura ebullición: 61°C *Tiempo: 60 minutos

Figura 9. Secador de lecho fluidizado.

VI. RESULTADOS

Del 30% de aceite contenido en la aceituna, el 77% de éste es extraído como aceite virgen y elrestante 23% como aceite de orujo.

La primeras pruebas realizadas para la extracción de aceite de oliva virgen, consistieron enprocesar directamente la aceituna, es decir, eliminando las etapas de molido y mezclado; cuyosresultados fueron desfavorables al no obtener rendimientos del mismo, esto por causa delemulsionamiento del mosto aceitoso. Por lo tanto, estas etapas fueron incorporadas al proceso, yconforme avanzo la experimentación se logró incrementar el rendimiento del aceite virgen.

En lo referente a las variaciones de temperatura de la aceituna durante el molido, se obtuvieronmayores rendimientos a temperatura ambiente, sin embargo este rendimiento aún era bajo (7.5%en peso del aceite total contenido en la aceituna). Por lo tanto, iniciando el proceso con elmolido de la aceituna a temperatura ambiente, se realizaron variaciones del tiempo de mezcladoy batido de la pasta, lo que mostró que al aumentar el tiempo de batido hasta 70 minutos, sealcanza un rendimiento de aceite virgen del 10.5% en peso. Se observó que en un lapso detiempo de 40 minutos, se empieza a formar una ligera capa de aceite. Además a tiemposmayores de 70 minutos no hay incrementos significativos del aceite (10.7% en peso), por locual se determino que el tiempo óptimo de batido es de 70 minutos, gráfica 1.

38


*Flujo de aire: 0.99 m3/min *Temperatura: 40°C *Tiempo: 15 min.

0%1%2%3%4%5%6%7%8%9%

10%11%

0 10 20 30 40 50 60 70 80Tiempo batido (min)

Ace

ite

Gráfica 1. Rendimiento del aceite virgen en función del tiempo de batido.

En la etapa de prensado, la pasta de aceitunas suelta el mosto aceitoso y el efecto de realizar dosprensadas por lote, es que el orujo sale con menor cantidad de aceite (23% en peso del aceitetotal contenido en la aceituna) y menor humedad (25% en peso), lo que es favorable para elproceso, pues se tiene mayor rendimiento de aceite virgen y el consumo energético para elsecado de orujo es menor. En esta etapa se han registrado pérdidas de aceite, aguas vegetales yorujo, siendo la causa principal la eficiencia del equipo, cuyas pérdida pueden ser solucionadasadaptando la tecnología existente para este proceso.

En la etapa de decantado, se observo que en un tiempo de 48 horas gran parte del aceite se haseparado de las aguas vegetales, sin embargo el 8% aun esta presente en éstas. Prolongando eltiempo de decantación a 120 horas, el rendimiento del aceite virgen se incrementa hasta el 77 %en peso, por lo que ahora las aguas vegetales pueden ser desechadas (de acuerdo a la literatura,para que las aguas vegetales puedan ser desechadas deberán contener 1.6% en peso de aceite,[5]). Otra alternativa que también fue considerada, es que aplicando centrifugación se lograrecuperar 6% en peso de aceite contenido en las aguas vegetales, y la ventaja es que el tiempode residencia es menor.

Después del prensado, el orujo todavía contiene alrededor del 23% en peso de aceite totalcontenido en la aceituna y una humedad del 25 % en peso; para extraer este aceite es necesariosecar el orujo de tal forma que se impida la fermentación, lo cual permitirá obtener aceite deorujo de acidez baja, además es conveniente que contenga un baja cantidad de humedad, paraestablecer perfecto contacto entre las partes que han de desengrasarse y el disolvente, sininterponerse entre ambos el agua. Para ello, se realizaron varias pruebas de secado de orujo condistintas condiciones de operación, cuyos resultados mostraron que entre 5 y 12% de humedaddel orujo se tiene el máximo rendimiento de aceite de orujo, es decir, el 23 % de aceite restanteen el orujo, es recuperado totalmente, gráfica 2.

39

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 10 20 30 40 50

% HUMEDAD DE ORUJO

% D

E A

CE

ITE

Gráfica 2. Rendimiento del aceite de orujo en función de la humedad del orujo.

El secado del orujo, a condiciones de 60ºC y flujos de aire de 0.85 y 1.13 m3/min, no mostróresultados favorables debido a que el efecto de la temperatura hizo que el aceite contenido en elorujo se adhiriera fácilmente en el ciclón, lo que provocaba rendimiento bajos de aceite deorujo. El mismo efecto sucedió para 50ºC, aunque el tiempo requerido para la disminución de lahumedad fue más corto. Sin embargo para 40ºC y flujo de aire de 1.13 m3/min, no hubo efectosnegativos y se logró reducir la humedad hasta el 12% durante un tiempo de secado de 30minutos. Este último resultado favoreció la extracción del aceite de orujo con solventealcanzando rendimientos del 100% en peso de aceite de orujo, contenido en el orujo.

Para la etapa de extracción de aceite de orujo con solvente, utilizando el equipo Soxhlet, el cualse basa en la temperatura de ebullición del solvente, se logra la separación del aceite del hexano,registrándose perdidas de este ultimo alrededor del 40% en peso. Por lo tanto, pensando enminimizar estas pérdidas se realizó la extracción a temperatura ambiente con tiempo deresidencia de 55 minutos, logrando reducir las pérdidas de hexano hasta el 6.7% en peso;además el rendimiento de aceite de orujo es el mismo que utilizando el equipo Soxhlet. Laseparación del aceite y hexano se realizó mediante una destilación diferencial.Finalmente en la separación neumática, a condiciones de 60m3/h de aire seco, temperatura de40ºC y tiempo de 15 minutos, se observó que el orujo es arrastrado al ciclón, por lo tanto laseparación de los huesos es favorecida y el tiempo requerido es menor que si se toma el flujo deaire de 50m3/h Además a esta temperatura se eliminan las trazas de hexano que aun pueda tenerel orujo.

En la tabla 1, se muestran los resultados obtenidos en el separador neumático de lechofluidizado. Al pasar de 50 a 60 m3/h aumenta la separación pero también se incrementa lacantidad de hueso arrastrado. A medida que aumenta el tiempo de procesamiento de la mismacarga, la cantidad de sólidos separada disminuye, aún aumentado el flujo de aire. Al aumentar lacarga inicial a tratar, las cantidades separadas aumentan y se nota cierta tendencia a queaumente la eficiencia en la separación.

40

Carga inicial en el equipo: 93.12 g

• 52.72 g de hueso• 40.40 g de orujo

Carga procesada 30minutos a 50 m3/h:

• 74.32 g en el equipo• 13.10 g de orujo

separado• 5.45 g de hueso

arrastrado

Carga del equipo procesadaotros 30 minutos a 60 m3/h:



arrastradoCarga inicial en el equipo: 111.21 g

• 62.72 g de hueso• 48.49 g de orujo

Carga procesada 15minutos a 60 m3/h:



arrastradoTabla 1. Resultados obtenidos en el procesamiento de 2 cargas iniciales en las que el 56% enpeso es el hueso.

a. Balance global de materia

De los resultados obtenidos para cada etapa del proceso, en base a 1 kg de aceituna, se realizó elbalance global de materia obteniendo los resultados que se muestran en la figura 1. Losproductos principales del proceso son el aceite virgen y el aceite de orujo, y como productosecundario se tiene el orujo seco o agotado.

41

Figura 1. Balance de materia global para proceso de extracción de aceite de oliva.

La tabla 2, muestra la comparación de los datos obtenidos experimentalmente con losreportados en la literatura. Los rendimientos mejoraron conforme se detectaron los problemas yse modificaron las condiciones de operación, principalmente en la etapa de molido, prensado ydecantado.

LITERATURA

EXPERIMENTAL

% Aceite virgen 25 22% Aceite de orujo 4.3 6.0% Orujo deshuesado 8.0 8.0% Huesos 14.7 13% Aguas vegetales 41 38% Humedad de Orujo 7 12% Pérdidas 0 1

Tabla 2. Comparación de rendimientos (% en peso).

VII. CONCLUSIONES

Utilizando el método de prensado en frío, se logró obtener el producto principal, que es elaceite de oliva.

42

Con base a la primera hipótesis se comprueba que efectivamente las etapas de molido y batido,son fundamentales para lograr la extracción del aceite de oliva virgen, por lo que fueronimplementadas en el proceso, además los tiempo de batido y decantado determinaron lacantidad de aceite a extraer.

De acuerdo a la segunda hipótesis, fue posible realizar la separación de los huesos en el secadorde lecho fluidizado y en consecuencia, obtener el subproducto (Orujo), que será destinado comoalimento para ganado.

Logramos identificar las etapas donde es necesario optimizar el proceso para aumentar elrendimiento del aceite de oliva virgen (Decantado y Prensado). En el proceso propuesto se tienecomo objetivo el aprovechamiento máximo de la materia prima, por esta razón, se realiza laextracción del aceite de orujo debido a que el orujo es una fuente de contaminación del suelopor el aceite que aun pueda contener, y al aprovecharlo se tienen incrementos económicos.

43

PARTE III: Diseño de la planta

44

I. PLANTA PARA LA INDUSTRIALIZACIÓN DE LA ACEITUNA

En la parte I del presente proyecto, se dio a conocer los factores importantes que influyen parala ubicación de la planta. De dicho estudio se llegó a la conclusión de que la ubicación de laplanta industrializadora de aceituna, estará en Ensenada, Baja California. La distribución de lamisma se muestra en la figura 1.

Figura 1. Distribución de la planta.- (1) puerta principal; (2) oficinas; (3) laboratorio; (4) tallermecánico; (5) y (25) cisternas de agua; (6) almacén de aceituna; (7) lavadora hidroneumática;(8) molino de martillos; (9) tanque para la pasta; (10) mezclado y batido; (11) prensa hidráulica;(12) tanque para el mosto oleoso; (13) separador centrifugo; (14) tanques de almacenamiento deaceite virgen; (15) secador de lecho fluidizado; (16) extractor; (17) torre de destilación; (18)tanques de almacenamiento de hexano, (19) tanques de almacenamiento de aceite crudo; (20)filtro; (21) separador neumático; (22) caldera; (23) almacén de orujo y hueso; (24) molino definos; (26) torre de enfriamiento; (27) puerta para la entrada de materia prima y salida deproductos.

45

12 3 4

5

67891 01 11 213

1 4 15 1 6 1 7

1 81 9

2 02 12 2

2 3

2 42 5

26

2 7

5 9 .6 4 m

44

.00

m

II. DIAGRAMA DEL PROCESO PARA LA EXTRACCIÓN DE ACEITE DE OLIVA

En la figura 2, se muestra el diagrama flujo del proceso para la extracción del aceite de oliva. Laaceituna es almacenada en tanques de salmuera para prolongar su tiempo de maduración yevitar que se descomponga rápidamente.

El proceso es semi-continuo, el cual comienza con el molido y mezclado de la aceituna dondese obtiene una pasta homogénea; esta pasta pasa a la etapa de prensado mediante una bombacentrífuga, obteniéndose el mosto oleoso y el orujo con una humedad del 46%. Posteriormenteel mosto es transportado a un decantador centrífugo donde se obtiene 85% de aceite virgencontenido en la aceituna.

El orujo se transporta mediante elevadores de cangilones hacia el sistema de lecho fluidizadopara reducir el contenido de humedad a 12%, con aire caliente (40°C). El orujo seco pasa alextractor con ayuda de una banda transportadora, donde se mezcla con hexano para extraer el15% de aceite restante contenido en el orujo.

La separación del hexano y aceite, se realiza en una torre de destilación y el orujo agotado esseparado del hueso en el sistema de lecho fluidizado para posteriormente ser utilizado comoalimento para ganado.

46

III. LAVADORA HIDRONEUMÁTICA

La limpieza y el lavado del la aceituna son operaciones básicas para obtener aceite de calidad,se realiza en una lavadora como la que se muestra en la figura 3. Las impurezas principalmenteson cuatro: hojas, ramas, tierra y polvo. Las hojas se eliminan con una corriente de aire queincide transversalmente en el momento, en el las olivas sucias son descargadas sobre el tamizvibrante de la lavadora. La tierra y el polvo, se elimina mediante la aplicación de agua quecircula en contracorriente con la aceituna a lavar.

47

Figura 2. Diagrama del proceso para la extracción del aceite de oliva.

Figura 3. Lavadora Hidroneumática

A continuación se describen sus características técnicas y las dimensiones requeridas parainiciar el proceso de extracción de aceite de oliva.

Marca: PIERALISILargo 1.350 mAncho 2.460 mAltura 1.350 mAltura de la tolva 0.510 mPotencia instalada 2.20 kWProducción 0.8 a 1.5 ton/hPeso 420 kg

Tabla 1. Características técnicas y dimensiones.

Costo estimado para este equipo es: 20,000 USD

48

IV. MOLINO MARTILLOS

El molido o trituración es la primera etapa de gran importancia en el procesamiento de lasaceitunas. Este se realiza en un molino de martillos (figura 4), tiene un cierto número de discos,que están montados en un eje central. Entre estos discos van colgados unos martillos, en formade barras rectangulares de acero inoxidable. En un lado de la carcasa van unos platosrompedores, y en el fondo tiene un tamiz. El eje hace girar a alta velocidad y la fuerzacentrífuga hace que los martillos salgan fuera de los platos. La aceituna es golpeada porimpacto contra los platos rompedores o contra las barras, se rompe con todo y el hueso, y cae através del tamiz.

Figura 4. Molino de Martillos.

Las dimensiones requeridas para este equipo, se muestran en la tabla 2.

Marca: micron

Largo 0.600 mAncho 0.600 mAltura 1.200 mCriba 4.7 – 15.8Potencia del motor 20 hpProducción Ton/h 1.5 ton/hTabla 2. Características técnicas.

El costo estimado es: 17,250 USD

V. MEZCLADORA

Después del molido, la pasta de aceituna debe pasar por un proceso de mezclado para seguirayudando al aceite a salir de las vacuolas de la aceituna. En el mezclado de masas, pastas yotros materiales viscosos, se necesitan elevadas cantidades de potencia para dividir yrecombinar las porciones del material, a demás de que es necesario desplazar algunas partes delmaterial respecto a otras, para que la recombinación se efectúe.

Figura 5. Mezcladora.

Las dimensiones y características de la mezcladora se muestran en la siguiente tabla.

Marca MicrónLargo 1.59 mAncho 3.75 mPotencia 3.5 kWVelocidad 116-150 rpm

Tabla 3. Características técnicas.

El costo estimado es: 19,149 USD.

VI. PRENSA HIDRÁULICA

La pasta de aceituna debidamente preparada se coloca en recipientes especiales (capachos),disco planos de diámetro que depende de la prensa, para someterla a una cierta presión paraseparar la fase sólida (orujo), de la liquida (mosto oleoso). Los capachos se llenan de pasta, enun cilindro perforado móvil, que sirve de guía para la distribución uniforme de los capachos,que quedan bien sujetos, evitando movimientos extraños cuando el sistema se somete a presiónhidráulica, se logra la separación del mosto oleoso, figura 6.

Figura 6. Prensa hidráulica.

Las características técnicas y dimensiones de la prensa hidráulica, se muestran en la tabla 4.

Marca Superpressa and Arco SimplesModelo 350Diámetro delpistón

0.350 m

Presión detrabajo

350/400 atm

Carrera delpistón

1.000 m

Dimensiones 1.70x0.65x3.25 mTabla 4. Características Técnicas

El costo estimado es: 34500 USD.

VII. CENTRIFUGA

Algunas veces, la separación por gravedad es demasiado lenta debido a la similitud dedensidades de la partícula y el fluido, o las fuerzas de asociación que mantienen unidos a loscomponentes, como en el caso de las emulsiones. La separación por gravedad requiere muchashoras, mientras que con la separación por centrifugación, se logran los mismos resultados enpocos minutos. La separación de aceite de oliva virgen de las aguas vegetales, se realizamediante centrifugación, figura 7, [21].

Figura 7. Centrífuga.

Las dimensiones requeridas del equipo para llevar a cabo el proceso, se muestran en la tabla 5.

Marca BravoDiámetro 0.316 mVelocidad 6400 rpmPotencia 5.5 kWLargo 1.278 mAncho 1.210 m

Tabla 5. Características técnicas.

El costo estimado es: 7656 USD.

VIII. SECADOR DE LECHO FLUIDIZADO

Para hacer la extracción del aceite que no fue extraído en la etapa de prensado es necesario secarel orujo a una humedad del 12% en peso, por lo que esta operación unitaria se realiza en unsistema de secado de lecho fluidizado, figura 8. El aire caliente a 40°C, es soplado a través dellecho de orujo a secar. El aire es distribuido a través de los pequeños orificios del platodistribuidor que soporta el orujo, a una velocidad de 9571 m/h que es suficiente para provocar lafluidización de las partículas de orujo, pero no tan alta como para dar el aspecto de un lechoque hierve vigorosamente. Por encima del lecho hay un espacio de 2 m de altura que permita alas partículas pequeñas arrastradas volver a depositarse. El aire abandona el equipo por la partesuperior a través de un filtro, que sirve para retener el orujo.

Figura 8. Sistema del secador de lecho fluidizado.

Las dimensiones de diseño para el secador se muestran en la tabla 6.

Diámetro (DL) 0.80 m

Altura de la base (hB) 0.45 m

Altura del lecho (hL)

0.96 m

Aire

Secador

Aire

Lecho

Soplador de aire

Calentador

Plato distribuidor

Salida del orujo seco

Alimentacióndel orujo

hEDL

hB

hL

Altura encima del lecho(hB)

2.00 m

Material Acero inoxidableTabla 6. Dimensiones del secador.

El costo estimado es el siguiente: 7249 USDLas dimensiones de diseño necesarias para el calentador del sistema se muestran en la tabla 7.

Tipo: serpentínDiámetro de la coraza 12 in

Diámetro del serpentín

0.5 in

Área de transferencia 125.17 ft2

Tabla 7. Dimensiones del calentador.

El costo estimado es: 7130 USD

Las dimensiones de diseño y características técnicas necesarias para el soplador de aire semuestran en la tabla 8.

Serie NW26P-40Potencia del motor 40 hpDiámetro del ventilador 26 inVelocidad del ventilador 3550 rpmTabla 8. Dimensiones y características.


El costo total del sistema del secador de lecho fluidizado es: 27,862 USD

IX. EXTRACTOR DE KENNEDY

Este extractor es utilizado para las operaciones de lixiviación de los aceites y otras operacionesquímicas. Los sólidos se lixivian en una serie de tinas y se empujan de una a otra mediante unosremos para formar una cascada, mientras que el disolvente fluye a contracorriente. Unasperforaciones en los remos permiten el drenado de los sólidos, figura 9. Este equipo es utilizadopara la extracción de aceite de orujo [21].

Figura 9. Extractor de Kennedy.

Las dimensiones del extractor, diseñado para la extracción del aceite que contiene el orujo, semuestran en la tabla 9.

Volumen del extractor 1.3 m3

Largo del extractor 6.77 mAncho del extractor 1.26 mDiámetro de cada tina 0.71 m

Tabla 9. Dimensiones del extractor.

El costo estimado para este extractor es de: 32,263 USD.

X. TORRE DE DESTILACIÓN

La destilación continua o fraccionada, es una operación a contracorriente en varias etapas; sebasa en la alimentación regulable y en continuo de la mezcla a separar, figura 10. En la columnao torre de destilación, se separan los componentes de una mezcla de forma continua en lasdistintas fracciones, saliendo por la parte superior o cabeza la fracción más ligera o de menorpunto de ebullición, por el fondo la fracción más pesada y a diferentes alturas de la columna, lasdistintas fracciones que se quieren obtener dependiendo de su punto de ebullición. Estaoperación es necesaria para la separación del aceite de orujo del hexano [22].

Figura 10. Torre de destilación.

Las dimensiones de la torre de destilación, diseñada para recuperar el aceite de orujo y hexanose muestran en la tabla 10.

Diámetro de la torre 1.62 mAltura de la torre 3.60 mNúmero de platos 4 + condensador

Tabla 10. Dimensiones de la torre de destilación.

El costo estimado para la torre de destilación de acero inoxidable es de 193381 USD.

XI. SISTEMA DEL SEPARADOR NEUMÁTICO

El orujo agotado que proviene del extractor, se tiene que separar del hueso y esto se logra enun sistema se separación neumática, como el que se muestra en la figura 11. El separadorfunciona exactamente igual que el secador de lecho fluidizado, pero además de secar el orujo, loseparar el hueso por el efecto de atrición que sufre durante la fluidización. El aire abandona elequipo por la parte superior del ciclón y el orujo se deposita en fondo por la fuerza centrípeta.Los huesos son recolectados en el fondo del separador.

Figura 11. Sistema del separador neumático

Las dimensiones de diseño para el secador, se muestran en la tabla 11.

Diámetro (DL)

0.90 m

Altura de la base (hB)

0.55 m

Altura del lecho (hL)

2.00 m

Altura encima del lecho

2.00 m

Material Acero inoxidableTabla 11. Dimensiones del secador


Las dimensiones de diseño para calentador del sistema, se muestran en la tabla 12.

Tipo: serpentín

Aire

Separador

Aire

Lecho

Soplador de aire

Calentador

Plato distribuidor

Salida del hueso

Alimentacióndel orujo agotado

hEDL

hB

hL

hc

Dc

Salida del orujo sin hueso

Diámetro de la coraza

12 in

Diámetro del serpentín 0.5 in

Área de transferencia

153.97 ft2

Tabla 12. Dimensiones del calentador


Las dimensiones de diseño para el soplador de aire, se muestran en la tabla 13.

Serie: NW22P-30Potencia del motor

30 hp

Diámetro del ventilador

22 in

Velocidad del ventilador

3550 rpm

Tabla 13. Características técnicas del soplador


Las dimensiones de diseño para el ciclón, se muestran en la tabla 14.

Diámetro (DC) 0.3030 mAltura (hC) 1.20 mMaterial Acero inoxidable

Tabla 14. Dimensiones del ciclón


El costo total del sistema del separador neumático es: 33,842 USD

XII. BOMBA CENTRIFUGA

Una bomba centrífuga consiste, en su forma más simple, en un propulsor que gira dentro deuna armadura. El líquido entra axialmente a la bomba en la línea de aspiración y penetra hasta elcentro de rotación del propulsor, de donde se distribuye de manera radial y fluye hacia ladescarga de la bomba. Las bombas se pueden adquirir en tamaños desde 0.004 hasta 380 m3/miny para presiones de descarga desde unos cuantos metros de carga hasta 5000kPa. Para elproceso de la extracción de aceite de oliva, el transporte de pasta, mosto oleoso, hexano y aceitese realiza mediante bombas centrifugas simples [21].

Figura 12. Bomba centrífuga

La potencia que requiere cada bomba que se utilizan en el proceso, se muestran en la tabla 15.

Bomba

Potencia, HP

1 0.045602 0.045603 0.04560

1’’

290

210

1’’

4 0.001895 0.001896 0.001897 0.00189

Tabla 15. Potencia de bombas.

El costo estimado para una bomba de potencia de ¼ HP es: 4230 USD

XIII. TRANSPORTADOR DE CANGILONES

Los elevadores de cangilones son las unidades más sencillas y seguras para desplazamientosverticales de materiales. Los elevadores de cangilones continuos, están espaciados a distanciascortas, de modo que la parte posterior del cangilón precedente sirve como vertedero de descargapara el que se vacía, al dar la vuelta sobre la polea principal. Este tipo de elevador es eficientepara manejar materiales airados o de pulverización fina. Los transportadores de cangilones sonusados para transportar la aceituna hacia el molino, el orujo del prensado hacia el secador, elorujo secado hacia el extractor y finalmente el orujo agotado hacia el molino [20].

Figura 13. Elevador de cangilones

Las dimensiones requeridas de los transportadores utilizados en las etapas seleccionadas delproceso, se muestran en la tabla 16.

Transportador Distancia, d(m) Altura, h(m) Longitud, L(m)

1 1.5 1.20 22 3 4 53 3 5.10 64 2.5 0.95 2.6Tabla 16. Dimensiones de transportadores de cangilones.

El costo estimado para transportadores es: 1225 USD.

XIV. EVALUACIÓN ECONÓMICA

En las tabla17, 18 y 19 se dan a conocer el personal que requiere cada área del proceso y el totalpara toda la planta.

Tabla 17. Personal requerido para el área de extracción de aceite de oliva virgen y sueldos.

Turnospor día

Personal porturno

Salario mensualpor persona (USD)

Salario anual paralos 3 turnos (USD)

Supervisor 3 1 325.75 11,727Operario secado 3 1 144.00 5,184Operario calderas 3 1 144.00 5,184Operarioextracción

3 1 144.00 5,184

Operario destilado 3 1 144.00 5,184Mecánico 1 1 230.42 8,295Operarioseparación

3 1 144.00 5,184

Operario torreenfriamiento

3 1 144.00 5,184

Turnos pordía

Personal por turno Salario mensualpor persona

(USD)

Salario anual paralos 3 turnos (USD)

Supervisor 3 1 325.75 11,727Operariomolido

3 1 144.00 5,184

Operariobatido

3 1 144.00 5,184

Mecánico 3 1 230.42 8,295Operarioprensa

3 1 144.00 5,184

Ayudanteprensa

3 2 107.00 7,766

Encargado controlde calidad

3 1 540.00 19441

Tabla 18. Personal requerido para el área de extracción de aceite de orujo y sueldos.

Personal

Salario mensual por persona(USD)

Salario anual(USD)

Gerente 1 2700.25 32,403Superintendente 1 900.08 10,801auxiliar 2 180 4,320Encargado de admón. yfinanzas

1720 8,640

Encargado de mercadotecnia 1 540 6,480Tabla 19. Personal administrativo de la planta.

Presupuesto total requerido para el pago de personal: 176,570 USD

En la tabla 20, se muestran los costos de cada uno de los equipos que se utilizarán durante todoel proceso de producción de aceite de oliva virgen, aceite de orujo y el alimento para ganado.

Equipo Unidades

Costo/unidad(USD)

Costo total (USD)

Lavadora Hidroneumática 1 20,000 20,000Molino Martillos 1 17,250 17,250Mezcladora 1 19,149 19,149Prensa Hidráulica 1 34,500 34,500Centrífuga 1 7,656 7,656Secador de Lecho Fluidizado 1 27,862 27,862Extractor Kennedy 1 32,263 32,263Torre de destilación 1 193,381 193,381Separador Neumático 1 33,842 33,842Bomba Centrifuga 7 4,230 29,610Transportador Cangilones 4 2,500 10,000Filtro de placas 1 5,625 5,625Molino finos 1 5,000 5,000Torre de enfriamiento 1 14,250 14,250Caldera 1 3,900 3,900

Total 454,288Tabla 20. Costos de equipos para el proceso.

En la tabla 21, se muestra los costos de venta de los productos que se obtienen delaprovechamiento de la aceituna.

Producto Producción(ton/año)

Costo de venta(USD/tonelada)

Costo total(USD/año)

Aceite de olivaVirgen.

2,500 9,000 22, 500,000

Aceite crudode Orujo.

630 5,032 3, 174,262

Alimento paraGanado.

1,165 405 472,183

Total 26, 146,445Tabla 21. Costos de venta.

En la tabla 22, se muestran los costos de compra de la materia prima.

Materiaprima

Consumo(ton/año)

Costo de compra(USD/tonelada)

Costo total(USD/año)

Aceituna 11,892 810 9, 600,000Hexano 6,685 5.75 38,482

Total 9, 638,482Tabla 22. Costos de compra.

Costos de sitio.USD

Compra de equipo 440,188Tubería con válvulas yConexiones instalada

40,800

Instalaciones generales(agua, alcantarillado y electricidad)

20,075

Total 501,063Tabla 23. Costos de sitio.

Costos fuera de sitioLos costos fuera de sitio tienen un total de 123,200 USD que engloba los costos de:

- terreno- edificios- mantenimiento y- servicios

Los costos de producción son: cp = costos mat. prima + costos mano de obra = 9,848,492 USD

En la tabla 24, se muestran los datos para calcular la TIR, con una inflación de un 4% eimpuesto del 35%.

Año

FAI sininflación

FAI conInflacin

Depreciación Ingresogravable

Impuestos

FDICorrientes

FDIConstantes

0 - 10,000,000

1 15,700,000 16,298,634 1,000,000 17,298,634 6,054,522 10,244,112 7,588,2312 15,700,000 16,950,579 1,000,000 17,950,580 6,282,703 10,667,877 5,853,4303 15,700,000 17,628,602 1,000,000 18,628,603 6,520,011 11,108,592 4,514,9994 15,700,000 18,333,746 1,000,000 19,333,747 6,766,811 11,566,935 3,482,4375 15,700,000 19,067,096 1,000,000 20,067,097 7,023,484 12,043,613 2,685,8886 15,700,000 19,829,780 1,000,000 20,829,781 7,290,423 12,539,357 2,071,4417 15,700,000 20,622,971 1,000,000 21,622,972 7,568,040 13,054,932 1,597,4908 15,700,000 21,447,890 1,000,000 22,447,891 7,856,762 13,591,129 1,231,9289 15,700,000 22,305,806 1,000,000 23,305,806 8,157,032 14,148,774 949,98110 15,700,000 23,198,038 1,000,000 24,198,039 8,469,313 14,728,725 732,533

Tabla 24. Evaluación económica.

VPN = 0

( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )

( ) ( )10

6

9

6

8

6

7

6

6

6

5

6

4

6

3

6

2

666

1

1073.0

1

1095.0

1

102.1

1

106.1

1

101.2

1

107.2

1

105.3

1

105.4

1

108.51

106.710100

i

x

i

x

i

x

i

x

i

x

i

x

i

x

i

x

i

xi

xx

++

++

++

++

++

++

++

++

++

++−=

Donde:

i = TIR

Resolviendo para encontrar i:

i = 53% = TIR

Para encontrar TREMA:

TREMA = TIIE + % riesgo

TREMA = 9.8650 + 18 = 28%

Como la TIR es mayor que la TREMA, el proyecto es factible.

XV. APÉNDICE I

Los modelos mencionados en los antecedentes bibliográficos en la parte II para la etapa desecado son los siguientes:

Modelo Page.

Este modelo consiste en determinar el porcentaje de error de la temperatura del aire de secado yla humedad relativa, esto se determina mediante dos ecuaciones las cuales son:

k = - 0.924 + 0.092T – 0.001T2

donde k es un parámetro relacionado con la temperatura del aire de secado y T es la temperaturadel aire.

Y la segunda ecuación:

n = - 1.23 + 0.043T + 0.057RH + 10-4T2 – 4.1x10-4RH2 – 7.2x10-4T RH

Donde n esta relacionada con la humedad relativa y RH es la humedad relativa.

Modelo de Henderson y Pabis.

Este modelo consiste en determinar la textura de aceites y granos mediante una ecuación la cuales:

MR = a exp(-bt)

Donde a es una constante empírica de secado al igual que b (h-1) , t es el tiempo y MR es larelación de la textura.

En estos dos modelos se obtiene el porcentaje de error que hay entre los datos de la literatura ylos obtenidos experimentalmente.

XVI. APENDICE II

SECADOR DE LECHO FLUIDIZADO

Para obtener las dimensiones del secador y el flujo de aire necesario para secar los 474 kg deorujo en la planta, se realizó un escalamiento del secador del laboratorio, con las condicionesque se determinaron experimentalmente.

Altura del lecho (hL) y diámetro del lecho (DL).

OE

OL

mV

,ρ= (1)

La masa de orujo a secar (mo) es de 474 kg, densidad de empaque (ρE,O) de 980 kg/m3.

Sustituyendo los valores en la ecuación (1),350.0

980474

mVL ==

Conociendo el volumen, se utilizó la herramienta de Solver de Excel para obtener la altura y eldiámetro mínimo que satisfagan el volumen del lecho, los resultados que se obtuvieron son:

hL= 0.96 m DL= 0.80 m

Para la altura encima del lecho se recomienda un espacio libre de 2 m de altura [25], quepermita las particular pequeñas arrastradas vuelvan a depositarse en fondo del secador. Lasdimensiones son:

Altura total del secador (hS) = 3 m Diámetro (DS) = 0.80 m.Área de la sección transversal (AS) = 0.50 m2.

El material para su construcción de acero inoxidable.

Plato distribuidor.Para obtener una fluidización eficiente es esencial que el aire de secado sea distribuidouniformemente en todo el lecho. El distribuidor debe soportar la presión diferencial que seregistra en la restricción durante el flujo normal y anormal. Además, durante un paro, todo ouna porción del lecho quedara sostenido por el distribuidor. Para determinar que tipo de placade acero inoxidable se debe utilizar, hay que determinar la presión necesaria para fluidizar ellecho que es igual al peso del orujo por unidad de área:

SL A

mP

80665.90 ×= (2)

atmPL 0917.01001325.1

150.080665.9474

5 =×

××= (1.34 Lb/in2)

El material debe ser debe ser acero inoxidable tipo 301 que tiene una resistencia a la cadencia de30 Lb/in2. El plato distribuidor debe tener un diámetro de 0.80 m, con orificios de 4 mm dediámetro. La caída de presión en el plato distribuidor debe ser por lo menos el 35% de la caídade presión del lecho [20].

Flujo de aire requerido.Suponiendo que la velocidad superficial del lecho fluidizado a nivel laboratorio debe ser lamisma para el equipo de la planta. De la experimentación tenemos que el flujo de aire fue de67.96 m3/h a 40°C y la área de la sección transversal del secador del laboratorio (ALa) es de0.0071 m2. La velocidad superficial (vs) esta definida como:

La

aireS A

Fv = (3)

Sustituyendo los valores en la ecuación (3), obtiene:

hmvS /95710071.0

96.67 ==

Conociendo el área de la sección transversal del secador para la planta, despejando de flujo deaire de la ecuación (3).

SSaire AvF = (4)

Sustituyendo valores en la ecuación (4), para fluidizar los 474 kg de orujo, se requiere:

hmFaire /478550.09571 3=×= (2816 CFM).

Diseño del intercambiador de calor.Para calentar 2816 CFM de aire de 77 a 104 °F (25 a 40°C), usando vapor de agua a una presiónde 20 Lb/in2. Se propone un calentador con serpentín de tubo de cobre de 0.5 plg de diámetroexterior, donde pasara el fluido caliente. Una coraza de 12 plg de diámetro interno calentara elaire. El serpentín será colocado en un arreglo de flujo cruzado.

Balance de calor:TmCpQ ∆= (5)

a 77 °F, la densidad de aire es de 0.0741 Lb/ft3 y Cp = 0.24 Btu/Lb °F

hftFaire /168960602816 3=×= (6)hLbmaire /125190741.0168960 =×= (7)

Sustituyendo valores en ecuación (5), se obtiene:

hBtuQ /81123)77104(24.012515 =−×=

a 20 Lb/in2 el vapor de agua, T1= 228 °F, Cp = 0.448 Btu/Lb °F

Proponiendo T2 = 117°F de enfriamiento del vapor (∆Tmin = 40°F para calentamiento de gases).

hLbmvapr /1631)117228(448.0

81123 =−×

= (8)

El intercambiador propuesto de tipo serpentín, se muestra en la figura 15. Para un flujo cruzadose tiene que calcular la diferencia verdadera de temperatura (∆t) para ambos fluidos mezclados.

Figura 15. Intercambiador de calor

Airet1 = 77°F

Vapor de AguaT1 = 228°F

AguaT2 = 117°F

Airet2 = 104°F

TFMLDTt ×=∆ (9)

Donde: MLDT = Media logarítmica de la diferencia de temperatura.FT = Factor para corregir la MLDT a la verdadera diferencia de temperatura.

( ))()(ln)()(

1221

1221

tTtTtTtT

MLDT−−−−−= (10)

Obteniendo las temperaturas de la figura 15, evaluamos la MLDT:

( ) FMLDT °=−−−−−= 24.74

)77117()104228(ln)77117()104228(

Para obtener FT, tenemos que determinar S y R con las siguientes ecuaciones:

17.07722877104

11.477104117228

11

12

12

21

=−−=

−−

=

=−−

=−−

=

tT

ttS

ttTT

R

(11)

Con los valores de R y S, y utilizando la grafica 16.17 [31], el valor de FT = 0.88, se obtiene:

Ft °=×=∆ 33.6588.024.74 .

Las propiedades de los fluidos se pueden obtener a las temperaturas promedio.

FTprom °=+= 5.1722

117228 Ft prom °=+= 5.90

277104

(12)

Para determinar área de flujo caliente, en el tubo interior (serpentín):

DE = 0.0417 ftDI = 0.0235 ft

Los diámetros se obtuvieron de la tabla 10 [31].

2422 1033.44/0235.04/ ftDA IS−×=×== ππ (13)

Para el fluido frío, tubo exterior (coraza):

DI = 1.0075 ft

El diámetro se obtuvo de la tabla 11 [31].

222 7972.04/0075.14/ ftDA IC =×== ππ (14)

Para el flujo másico.

Vapor:2

4 /74376631033.4

1631fthLb

A

mG

S

vapvap =

×== − (15)

Aire:2/70315

7972.012519

fthLbA

mG

C

aireaire === (16)

Calculando el número de Reynolds:

Para el vapor (serpentín):A172.5°F, µ= 8.03x10-4 Lb/ft h

5870971101004.8

37667430235.0Re 4

, =×

×== −µ

vapSIS

GD(17)

Para el aire (coraza):A 90.5°F, µ= 0.0454 Lb/ft h

4753480454.0

157030075.1Re , =

×==

µaireCI

C

GD(18)

Para calcular los coeficientes individuales, para flujo turbulento se emplea la siguiente ecuación6.2 [31]:

318.0

027.0

=

kCpDG

kDhi µ

µ(19)

Para el serpentín:

A 172.5°F, k = 0.0132 Btu/h ft2(°F/ft), Cp =0.448 Btu/Lb °F.

( )

FfthBtu

Dk

kCpDG

hi

°=

××=

=−

2

48.0

318.0

/12381

0235.00132.0

0132.01003.8448.0

110097587027.0027.03

1

µµ

Corrigiendo hi, para la superficie externa:

FfthBtuD

Dhh

SE

SIiio °=×=×= 2

,

, /69770417.00235.0

11383 (20)

Para la coraza:


( )

FfthBtu

Dk

kCpDG

ho

°=

×

=

=

2

8.03

18.0

/94.9

0075.10153.0

0153.00454.024.0

348475027.0027.03

1

µµ

Coeficiente global:

FfthBtuhh

hhU

ooi

ooi °=+×

=+

= 2

,

, /92.994.9697794.96977

(21)

De acuerdo la literatura para calentar aire con vapor de agua, el coeficiente global es de 5 a 50Btu/h ft2 °F [31].

Superficie requerida.Despegando el área de la ecuación (5)

217.12533.6592.9

81123ft

tUQ

A =×

=∆

= (22)

De la tabla 10 [31], para tubo estándar de 0.5 in, hay 0.1309 ft2 de superficie externa por pie delongitud.

ftrequeridaLongitud 22.9561309.0

17.125 == (23)

Como cada arreglo tiene una longitud de 6.59 ft, entonces se requieren 145 arreglos separados0.5 plg.

Las dimensiones del intercambiador son:

Área de transferencia de: 125.17 ft2

Diámetro de la coraza: 12 in.

Longitud de la coraza: 145 in (3.68 m).

Caída de presión del aire a la salida del intercambiador:

332.032.0 1050.3

)348475(125.0

0014.0)(Re

125.00014.0 −×=+=+=

C

f (24)

ftDg

LfGF

Caire

aire 49.90075.10722.0)1018.4(2

08.1215703)1050.3(424

28

23

2

2

=××××××××

==∆−

ρ(25)

23 /1078.4144

0722.049.9144

inLbF

P aire −×=×=∆

=∆ρ

(26)

Potencia del soplador de aire.Primero calculamos ∆P de acuerdo la figura 16.

Figura 16. Sistema de lecho fluidizado.

12 PPP −=∆ (27)

CpdLatm PPPPP +++=2 (28)

La caída de presión en el plato distribuidor se obtiene con la siguiente ecuación:

Lpd PP ×= 35.0 (29)Donde:P1= 1 atmPatm= 1 atm

PL: presión necesaria para fluidizar el lechoPpd: caída de presión en el plato distribuidorPC: caída de presión en el intercambiador

atmPpd 0321.00917.035.0 =×=

atmPC 00325.0696.141

1078.4 3 =××= −

atmP 1271.100325.00321.00917.012 =+++=

atmP 12705.011271.1 =−=∆ (53.01 in de H20).

Aire

Secador

Aire

Lecho

Soplador de aire

Calentador

Plato distribuidor

Patm

PLPpd

PcP2P1

Para obtener la potencia del soplador de aire, se utilizo el catalogo de THE New York BlowerCompany, para el flujo de aire de 2816 CFM y una ∆P = 53.01 in de H2O. Se requiere unsoplador de aire de la Serie NW26P-40, con un motor de una potencia de 40 Hp, un diámetrointerno de la salida de aire de 6 plg, ventilador de 26 plg de diámetro y velocidad de 3550 RPM.

XVII. APÉNDICE III

EXTRACTOR

Para el diseño del extractor Kennedy, es necesario contar con los datos de equilibrio, los cualespueden graficarse en un diagrama rectangular como fracciones de peso de los tres componentes:soluto (A), sólido inerte o lixiviado (B) y disolvente (C). Las dos fases son: la fase de derrame(líquido) y la de flujo inferior (solución), [22].

Figura 17. Esquema de entradas y salidas

La concentración del sólido insoluble o inerte (B) en la mezcla de la solución, puede expresarseen unidades de kg:

kgsoluciónkgsólido

kgCkgAkgB

N =+

= (1)

Las composiciones del soluto A en el líquido se expresarán como fracciones en peso:

kgsoluciónkgsoluto

kgCkgAkgA

x A =+

= (Líquido de derrame) (2)

kgsoluciónkgsoluto

kgCkgAkgA

y A =+

= (Líquido en la solución) (3)

Donde xA es la fracción en peso del soluto A en el líquido de derrame, y yA es la fracción en pesode A en base libre de sólido B en el líquido asociado con la solución o flujo inferior.

Para alimentación del sólido de entrada que se va a lixiviar, N es kg sólido inerte/ kg soluto A, yyA=1. Para la entrada de disolvente puro, N=0 y xA=0.

En la figura 17, se muestra el diagrama de equilibrio para la extracción de aceite de orujo.

V1

x1

Y0, N0

L0, B0

V2

L1

V3

L2

Vn

Ln-1

Vn+1

Ln

VN VN+1

xN+1

LN-1

yN, NN

LN, B

Alimentación de sólidos

Salida de la corriente de derrame

Corriente inferior

Disolvente de lixiviación

Sólidos lixiviados

1 2 n N

V1

x1

Y0, N0

L0, B0

V2

L1

V3

L2

Vn

Ln-1

Vn+1

Ln

VN VN+1

xN+1

LN-1

yN, NN

LN, B

Alimentación de sólidos

Salida de la corriente de derrame

Corriente inferior

Disolvente de lixiviación

Sólidos lixiviados

1 2 n N

Donde:A=Aceite de orujo.B=OrujoC=Hexano

A partir de los siguientes balances de materia en el extractor, se obtuvieron 9 etapas de contacto(figura 18).

Donde:V : Representa la fase líquida de derrame continuo de una etapa a otra a contracorriente, con lafase sólida y que disuelve al soluto al recorrer el sistema.L : Es la fase de solución líquida retenida por el sólido.

Alimentación de orujo total = 412 kg/hEl orujo contiene 22% de aceite, L0 =94.76 kg/hEl resto es el orujo libre de aceite, B0 = 317.24 kg/h

35.30

00 ==

L

BN (4)

y0=1, (aceite total en la mezcla)

Alimentación de hexano, VN+1 = 760 kg/h

xN+1= 0 (libre de aceite)

Se localizan los puntos VN+1 y L0 en la figura 18. El punto queda situado en la línea M en funciónde yA, que representa a LN, para este punto la relación de N0 = 3.35 representa la pendiente (θ =74°) a través del origen N=0 y yA=0.

Las coordenadas de LN en esta intersección son:NN= 0.39yAN=0.028

Balance total para determinar M (velocidad de flujo).

hkgM

MVLVL NN

/83.854110

==+=+ + (5)

Para conocer xM:

1.0111100

==+=+ ++

AM

AMAANNANNA

x

MxxVyLxVyL (6)

Para conocer NM, se realiza un balance total de sólidos.

39.0

17.33500

=====

M

MNN

N

MNLNLNB (7)

Se gráfica el punto M con las coordenadas:xAM=0.11NM=0.39

Se traza la línea VN+1ML0 y después la línea LNM que intersecta a la abscisa en el punto V1,donde xA1=0.3

Las cantidades de las corrientes V1, LN, se calculan de la siguiente forma:

MAANN

N

MxxVyL

MVL

=+==+

11

1 83.854 (8)

Resolviendo simultáneamente estas dos ecuaciones, se obtiene:

LN= 612.8 kg solución / h, en la corriente de flujo inferior de salida.V1 = 242.03 kg solución /h, en la corriente de derrame de salida.

�El punto de operación , se obtiene de la intersección de las líneas L0V1 y LNVN+1.

Figura 18. Diagrama de equilibrio para determinar el número de etapas en el extractor.

Cálculos para el dimensionamiento de extractor

Datos necesarios:

3

3

/660

/980

mkg

mkg

hexano

empacada

=

=

ρ

ρ

kgHexano

kgOrujo

760412=

=

Calculando el volumen que ocupa el orujo en cada etapa:

33

33

046.09

4387.0

420.0/980

412

mm

V

mmkg

kgV

etapa

orujo

==

== (9)

Calculando el volumen que ocupa el hexano en cada etapa:

33

33

128.09

51.1

51.1/660

760

mm

V

mmkg

kgV

etapa

hexano

==

== (10)

Volumen total que ocupa el hexano y orujo en una etapa:

( ) ( ) 3174.0 mVVVhexanoetapaorujoetapaT =+= (11)

Utilizando la siguiente función objetivo, para minimizar el volumen:3

2

174.04

mhD

V == π (12)

Resolviendo en Excel, se obtienen lo siguientes resultados para una etapa:

mhAltura

mDDiámetro

89.0)(71.0)(

==

Dimensiones totales para el extractor: 9 etapas

( )mh

mmD

89.04.671.09

===

Además considerando el espacio entre cada etapa del 30% del volumen total, se tiene:( ) ( ) 3053.01767.03.0 mmEspacio == (13)

Minimizando este volumen y considerando el número de espacios totales:

malEspaciotot 37.0=

Por lo tanto:

Longitud del extractor: 6.77mAncho del extractor: 1.26m

XVIII. APENDICE IV

TORRE DE DESTILACIÓN

Para el diseño de la torre de destilación es necesario contar con los datos de equilibrio, los flujosy composiciones de entrada y los requerimientos energéticos, [23] y [24].

Figura 20. Torre de destilación

Qc

D=1.26kmol/h

XDA=1

XDB=0

T=62°C

B=0.54 kmol/h

XBA=0.001

XBB=0.999

T=256°C

QB

F=1.8 kmol/h

XFA=0.7

XFB=0.3

TF=25°CVapor sat

224°C

1 atm

224°C

Liquído sat

235°C

Vapor sat.

A=Hexano

B=Aceite Qc

D=1.26kmol/h

XDA=1

XDB=0

T=62°C

B=0.54 kmol/h

XBA=0.001

XBB=0.999

T=256°C

QB

F=1.8 kmol/h

XFA=0.7

XFB=0.3

TF=25°CVapor sat

224°C

1 atm

224°C

Liquído sat

235°C

Vapor sat.

A=Hexano

B=Aceite

Balance de materia global:

BFD

BDF

−=+=

(1)

Balance para A:BADAFA BXDXFX +=

(2)

Sustituyendo D en la ecuación (2):

( )

( )

( ) hkmolD

hkmolB

BXXBFFX BADAFA

/26.154.08.1

/54.01001.0

8.1)7.0(8.1

=−=

=−−=

+−=

(3)

Para conocer la carga del condensador y rehervidor:

Para la zona de enriquecimiento, la pendiente es igual a (L/V):

3.0/8.1/54.0

==hkmol

hkmol

V

L (4)

( ) °== − 7.163.0tan 1θ

De la gráfica 1, el número de etapas es igual a 3 + rehervidor + condensador.

Balance de energía y masa en el condensador (figura 20):

Figura 21. Condensador total.

QcDHHLVnHn DRR ++= (5)

DR

Dn

R

HH

xy

Donde

DLVn

==

+=

: (6)

molkJHn

kmolkJHR

/25.49712/88.36845

==

Como el condensador es total:

( )

( )( )( ) hkmolhkmolV

hkmolhkmolL

D

L

VL

VL

n

R

R

/8.1/26.154.0

/54.0/26.1428.0

428.03.01

3.0

1

=+===

=−

==

−

(7)

Despejando Qc de la ecuación (5):

hkJQc /466.23159=

Qc

D=1.26 kmol/hH

D

XD=0.999

Tburb=62°C

VnHnYnTrocío=122°C

LR

HR

Balance de energía total:

CBDBF QBHDHQFH ++=+ (8)

molkJH

kmolkJH

B

F

/648.304582

/688.226383

==

Despejando QB de la ecuación (8), se obtiene:hkJQB /734.173430−=

Calculando la carga antes de entrar a la torre:

Figura 22. Rehervidor.

FAAA FHHFQ −= (9)

hkJQ

kmolkJH

A

A

/838.122242

/158471

−=

=

Por lo tanto la energía retirada es de:

hkJQ

QQQ

T

ABT

/574.295673−=+=

(10)

Para obtener el diámetro de la torre:

mN

mkg

mkg

L

G

/025.0

/919

/62.43

3

==

=

σρ

ρ

Flujo de vapor:

QA

F=1.8 kmol/hX

FA=0.7

XFB

=0.3

T=224°CH

F

F=1.8 kmol/hX

FA=0.7

XFB

=0.3

T=25°CH

FA

smhmQ /0094.0/95.33 33 ==

Flujo del líquido:smhmq /000013.0/05.0 33 ==

5.05.0

''

021.0

==

L

G

G

L

G

L

Q

q

ρρ

ρρ

(11)

Para un rango de valores de entre 0.1-1.0 a partir de la ecuación (11) corresponde el parámetro0.1 y como el valor numérico de esta ecuación en realidad es menor a 0.1 se toma el siguientevalor de α y β de la tabla 6.2 Treybal:

015.00304.001173.00744.0

+=+=

t

t

βα

Tomando un espaciamiento entre platos de t=0.9m:

04236.007869.0

==

βα

Calculando la constante de inundación (CF):

=

+

= 1266.020.0

''

1log

2.0

5.0

σβ

ρρ

α

L

G

F

GL

C (12)

Velocidad superficial del gas:

Con respecto a un tipo dado de plato en la inundación, la velocidad superficial del gas VF (flujovolumétrico del gas / la sección transversal neta para el flujo An) esta relacionada con lasdensidades del fluido mediante:

smCVG

GLFF /78.1

5.0

=

−=

ρρρ

(13)

Empleando el 85% de la velocidad de inundación:

( ) ( ) smV /513.178.18.0 == en base a An

200623.0 mV

QAn == (14)

En forma tentativa, se escoge una longitud de derramadero de W=0.7T con un porcentaje deplato utilizado por un vertedero = 8.8% (tabla 6.1 Treybal):

200683.0088.01

mA

A nt =

−= (15)

( )093.0

00683.045.0

=

=

πT (16)

At corregida = ( ) 22

00679.04093.0

m=π

( ) ( ) mW 0651.0093.07.0 ==

( ) ( ) 200597.0088.0 mcorregidaAA td ==

dta AcorregidaAA 2−= - área ocupada por (soporte del plato + zonas de desprendimiento y dedistribución)

200492.0 mAa =

Se supone que el área ocupada equivale al 12% de At corregida – 2Ad .

Para calcular el diámetro de la torre se hace el siguiente cociente:

72.0=corregidaA

A

t

a (17)

De la tabla 6.2 Treybal se interpola para obtener el diámetro, el cual es de:

mDC 62.1=

Tomando una eficiencia de plato del 70% se calcula el número de platos reales:

37.0

1 =

−= idealesn

n (18)

Se considera una etapa más para el rehervidor, entonces:

4=n + condensador

Para determinar la altura de la torre:

HC = (espaciamiento entre platos)(n) = 3.6m (19)

Figura 23. Curva de equilibrio x vs y, y número de etapas.

Figura 24. Curva de equilibrio T vs xy.

XIX. APÉNDICE V

DISEÑO DEL SISTEMA DEL SEPARADOR NEUMÁTICO

Para diseñar el separador neumático se utilizo la misma metodología del secador de lechofluidizado, únicamente se modifican las condiciones del proceso obtenidas experimentalmente yse adiciono el diseño del ciclón.

Altura del lecho (hL) y diámetro del lecho (DL).

OE

OL

mV

,ρ=

(1)

La masa de orujo a separar (mo) es de 380 kg, densidad de empaque(ρE,O) de 289 kg/m3.Sustituyendo los valores en la ecuación (1),

331.1289380

mVL ==

Conociendo el volumen, se utilizó la herramienta de Sover de Excel para obtener la altura y eldiámetro mínimo que satisfagan el volumen del lecho, los resultados son:

hL=2 mDL=0.90 m

Para la altura encima del lecho se recomienda un espacio libre de 2 m de altura, que permita quelas partículas pequeñas arrastradas vuelvan a depositarse en fondo del secador. Las dimensionesson:

Altura total del secador (hS) = 4 m Diámetro (DS) = 0.90 m.Área de la sección transversal (AS) = 0.64 m2.El material para su construcción de acero inoxidable.

Plato distribuidor.Para obtener una fluidización eficiente es esencial que el aire de secado sea distribuidouniformemente en todo el lecho. El distribuidor debe soportar la presión diferencial que seregistra en la restricción durante el flujo normal y anormal. Además, durante un paro, todo ouna porción del lecho quedara sostenido por el distribuidor. Para determinar que tipo de placade acero inoxidable se debe utilizar, hay que determinar la presión necesaria para fluidizar ellecho que es igual al peso del orujo por unidad de área.

SL A

mP

80665.90 ×=

(2)

atmPL 0574.01001325.1

164.080665.9380

5 =×

××= (0.84 Lb/in2).

El material debe ser debe ser acero inoxidable tipo 301, tiene una resistencia a la cadencia de 30Lb/in2. El plato distribuidor de tener un diámetro de 0.80 m, con orificios de 4 mm de diámetro.La caída de presión en el plato distribuidor debe ser por lo menos el 35% de la caída de presióndel lecho2.

Flujo de aire requerido.Suponiendo que la velocidad superficial del lecho fluidizado a nivel laboratorio es la mismapara el equipo de la planta. De la experimentación tenemos que el flujo de aire fue de 59.46m3/h a 40°C y el área de la sección transversal del secador del laboratorio (ALa) es de 0.0071m2. La velocidad superficial (vs) esta definida como:

La

aireS A

Fv =

(3)Sustituyendo los valores en la ecuación (3), se obtiene:

hmvS /83740071.0

46.59 ==

Conociendo el área de sección transversal del secador para la planta y despejando el flujo deaire de la ecuación (3):

SSaire AvF = (4)

Sustituyendo valores en la ecuación (4), para fluidizar los 380 kg de orujo, entonces serequieren:

hmFaire /535964.08374 3=×= (3153 CFM).

Diseño del intercambiadores de calor.Para calentar 3153 CFM de aire de 77 a 104 °F usando vapor de agua a una presión de 20Lb/in2. Se propone un calentador con serpentín de tubo de cobre de 0.5 plg de diámetroexterior donde pasara el fluido caliente y una coraza de 12 plg de diámetro interno para calentarel aire. El serpentin estará en arreglos de flujo cruzado.

Balance de calor:TmCpQ ∆= (5)

A 77°F(25°C), la densidad de aire es de 0.0741 Lb/ft3 y Cp = 0.24 Btu/Lb °F

hftFaire /189180603153 3=×= (6)hLbmaire /140180741.0189180 =×= (7)

Sustituyendo valores en ecuación (5), se obtiene:

hBtuQ /90836)77104(24.014018 =−×=

A 20 Lb/in2 el vapor de agua, T1= 228°F, Cp = 0.448 Btu/Lb °F

Proponiendo T2 = 117°F de enfriamiento del vapor (∆Tmin = 40°F para calentamiento de gases).

hLbmvapr /1826)117228(448.0

90836 =−×

=(8)

Para el intercambiador de tipo serpentín de flujo cruado, como el que se muestra en la figura 15,se tiene que calcular la diferencia verdadera de temperatura (∆t) para ambos fluidos mezclados.

TFMLDTt ×=∆ (9)

Donde: MLDT = La media logarítmica de la diferencia de temperaturaFT = Factor para corregir la MLDT a la verdadera diferencia de temperatura.

( ))()(ln)()(

1221

1221

tTtTtTtT

MLDT−−−−−=

(10)

Obteniendo los valores de temperatura de la figura 15, evaluamos la MLDT:

( ) FMLDT °=−−−−−= 24.74

)77117()104228(ln)77117()104228(

Para obtener FT, tenemos que determinar S y R con las siguientes ecuaciones.

17.07722877104

11.477104

117228

11

12

12

21

=−−=

−−

=

=−−

=−−

=

tT

ttS

ttTT

R

(11)

Con estos valores interpolamos y encontramos que FT = 0.88, por lo tanto:

Ft °=×=∆ 33.6588.024.74 .

Las propiedades de los fluidos pueden obtener a la temperatura promedio:

FTprom °=+= 5.1722

117228

FTprom °=+= 5.90

277104

(12)

Área de flujo.Para determinar el área del fluido caliente (vapor), tubo interior:

DE = 0.0417 ftDI = 0.0235 ft

Los diámetros se obtuvieron de la tabla 102.

2422 1033.44/0235.04/ ftDA IS−×=×== ππ (13)

Para el fluido frió, coraza.DI = 1.0075 ft

Los diámetros se obtuvieron de la tabla 112.

222 7972.04/0075.14/ ftDA IC =×== ππ (14)Para el flujo másico.Vapor:

24 /4217090

1033.41826

fthLbA

mG

S

vapvap =

×== −

(15)Aire:

2/175847972.0

14018fthLb

Am

GC

aireaire ===

(16)

Calculando el número de Reynolds:

Para el vapor:

A 172.5°F, µ= 8.03x10-4 Lb/ft h

1169665511004.8

42170900235.0Re 4

, =×

×== −µ

vapSIS

GD

(17)Para el aire:A 90.5°F, µ= 0.0454 Lb/ft h

3092170454.0

175840075.1Re , =

×==

µaireCI

C

GD

(18)

Para calcular los coeficientes, de flujo turbulento se emplea la siguiente ecuación:

318.0

027.0

=

kCpDG

kDhi µ

µ (19)

Para el serpentín:


( )

FfthBtu

Dk

kCpDG

hi

°=

××=

=−

2

48.0

318.0

/12995

0235.00132.0

0132.01003.8448.0

116966511027.0027.03

1

µµ

Corrigiendo hi de la superficie externa:

FfthBtuD

Dhh

SE

SIiio °=×=×= 2

,

, /73230417.00235.0

12995(20)

Para la coraza:


( )

FfthBtu

Dk

kCpDG

ho

°=

×

=

=

2

8.03

18.0

/03.9

0075.10153.0

0153.00454.024.0

309217027.0027.03

1

µµ

Coeficiente global:

FfthBtuhh

hhU

ooi

ooi °=+×

=+

= 2

,

, /01.903.9732303.97323

(21)

Superficie requerida:Despegando el área de la ecuación (5)

297.15333.6503.9

90836ft

tUQ

A =×

=∆

=(22)

De la tabla 102 para tubo estándar de 0.5 in, hay 0.1309 ft2 de superficie externa por pie delongitud.

ftrequeridaLongitud 24.11761309.0

97.153 ==(23)

Como cada arreglo tiene una longitud de 6.59 ft, se requieren 178 arreglos separados a 0.5 plg.

Las dimensiones del intercambiador son:

Área de transferencia de calor: 1176.24 ft2

Diámetro de la coraza: 12 in.

Longitud de la coraza: 178 in (4.52 m).

Caída de presión del aire:3

32.032.0 1058.3)309217(

125.00014.0

)(Re125.0

0014.0 −×=+=+=C

f(24)

ftDgLfG

FCaire

aire 18.120075.10722.0)1018.4(2

08.1217584)1058.3(424

28

23

2

2

=××××××××

==∆−

ρ (25)

23 /1010.6144

0722.018.12144

inLbF

P aire −×=×=∆

=∆ρ

(26)

Potencia del soplador de aire.Primero calculamos ∆P de acuerdo a la figura 16.

12 PPP −=∆ (27)

CpdLatm pPPPP +++=2 (28)La caída de presión en el plato distribuidor se obtiene con la siguiente ecuación:

Lpd PP ×= 35.0 (29)Donde:P1 = 1 atmPatm = 1 atmPL: presión necesaria para fluidizar el lecho.Ppd: caída de presión en el distribuidor.PC: caída de presión en el calentador.

atmPpd 0190.00544.035.0 =×=

atmPC 000415.0696.141

1010.6 3 =××= −

atmP 0738.1000415.00190.00544.012 =+++=atmP 0738.010738.1 =−=∆ (30.01 in H2O)

Para obtener la potencia del soplador de aire, se utilizo el catalogo de THE New York BlowerCompany, para el flujo de aire de 3135 CFM y una ∆P = 30.01 in de H2O, se requiere unsoplador de aire de la Serie NW22P-30, con un motor con una potencia de 30 Hp, un diámetrointerno de la salida de aire de 6 plg, ventilador de 22 in de diámetro y velocidad de 3550 RPM.

Diseño del ciclón.Para calcular las dimensiones del ciclón, se utilizó las formulas de proporciones de un separadorde ciclón de la figura 20-963. Como el tubo a la entrada del separador es de 6 in de diámetro, sepropone el mismo diámetro del tubo la salida del separador a la entrada del ciclón. Acontinuación se muestran los cálculos realizados con referencia a figura 24.

Hc

De

Sc

Lc

Dc

Zc

Jc

Entradade aire

Salida de aire

Salida de orugo

Figura 25. Ciclón.

Como Hc = 6 ininHcDc 122 =×= (30)

inDcDe 62/122/ === (31)inDcLc 241222 =×== (32)inDcSc 5.18/128/ === (33)

inDcZc 241222 =×== (34)inDcJc 34/124/ === (35)

XX. APÉNDICE VI

BOMBAS

A lo largo de todo el proceso se utilizarán siete bombas las cuales caen bajo el mismo rango en loque a la potencia se refiere [20] y [24].

Potencia de la bomba para transportar: el hexano al extractor, el hexano saliente del extractor pararecirculación, la mezcla aceite-hexano y agua que va al condensador.

Utilizando una bomba centrifuga simple:

�hexano = 660 kg/m3

Flujo de hexano (Q) = 169.421 kg/h = 0.257 m3/h

Carga (H) = 10 ft = 3.05 m

hpWkWx

HQP 00189.041.100141.0

10670.3 5 ====ρ

(1)

Potencia de la bomba para transportar: la pasta del molino a la mezcladora, de la mezcladora a laprensa y el aceite al tanque de almacenamiento.

�pasta = 1000.6 kg/m3

Flujo de la pasta (Q) = 1360 kg/h = 1.36 m3/h

Carga (H) = 30 ft = 9.14 m

hpWkWx

HQP 0456.034034.0

10670.3 5 ====ρ

(2)

Muchos factores complican la determinación de la eficiencia real y las características defuncionamiento de una bomba. Por lo tanto, casi siempre, el propio fabricante expresa elfuncionamiento de la bomba por medio de curvas llamadas curvas características.

ModeloRosca

1Rosca

2A B C L H H1 N N1

BETA7135

BETA7165

BETA7175

BETA7175 T

1” 1”

52

57

35

10 290 210 85 170 125

14 315 243 100 190 140

Figura 19a. Curvas características.

Figura 19b. Gráficas de dimensiones aproximadas para bombas [24].

Código ModeloPotencia

KW HPMon. Trif.

Asp.Max.

ImpulsorCaudal

(m3/h) 0 0,6 1,2 1,8 2,4 3 3,6 4,2 4,8 5,4 6

l/min. 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Uso enEdificios

01.00250-00

BETA7135

0,37 0,5 X 6,5 Ø97

01.00251-00

BETA7165

0,55 0,75 X 7,7 Ø121

01.00252-00

BETA7175

01.00253-00

BETA7175 T

0,741

X

X8 Ø144

HMetros

11 10,4 9,8 9 8 6,7 5,5 4 2,6 1 Planta

19 18,4 17,7 17 16,3 15,4 14,4 13,1 11,5 9,4 7,3 2 Plantas

25 24,1 23,15 22,2 21,1 19,7 18,3 16,8 15,2 13,3 11,23 y 4

Plantas

XXI. APÉNDICE VII

CANGILONES

La potencia requerida para los elevadores de cangilones se puede calcular con facilidad. Paracangilones espaciados y escavadoras es igual a la capacidad deseada en toneladas por hora,multiplicada por la elevación en pies y dividida entre 550. Para cangilones continuos con brazo decarga, se aumenta el divisor a 550. Las dos formulas incluyen pérdidas normales de transmisión asícomo también pérdidas de recolección de las cargas y son aplicables para elevaciones verticales yligeramente inclinadas [21] y [25].

La ecuación considerada es la siguiente: ( )( )

550,/ ftelevaciónhton

P = (1)

Cangilón 1, utilizado para transportar la aceituna del almacén hacia el molino:

( )( )HP

fthtonP 0155.0

5503.6/36.1 ==

Cangilón 2, utilizado para transportar el orujo obtenido en la etapa de prensado hacia el secador:

( )( )HP

fthtonP 0121.0

55092.13/474.0 ==

Cangilón 3, utilizado para transportar el orujo agorado del extractor hacia el separador de lechofluidizado:

( )( )HP

fthtonP 0116.0

55046.19/329.0 ==

Cangilón 4, utilizado para transportar el orujo seco hacia el molino de finos:

( )( )HP

fthtonP 005.0

5505.8/276.0(

==

XXII. APÉNDICE VIII

TANQUES DE ALMACENAMIENTO

Tanque para almacenar el mosto oleoso.

�mosto = 1058.49 kg/m3

Flujo de la pasta (Q) = 870 kg/h

Tiempo de residencia en el tanque de almacenamiento (t) = 1 h

382.0*

mtQ

V ==ρ

(1)

Tomando la geometría del tanque como un cuadrado, obtenemos sus dimensiones:

V = L3

L = 0.94 m

Tanque para almacenar la pasta.

�pasta = 1000.6 kg/m3

Flujo de la pasta (Q) = 1360 kg/hTiempo de residencia en el tanque de almacenamiento (t) = 1 h

336.1*

mtQ

V ==ρ

Tomando la geometría del tanque como un cuadrado, obtenemos sus dimensiones:

V = L3

L = 1.1 m

Figura 26. Tanque de almacenamiento.XXIII. APÉNDICE IX

PRINCIPALES COMPONENTES DE LA FRACCIÓN ORGÁNICA DE ALPECHIN

Presión ( gr/l) Azucares: 20 - 80Substancias nitrogenadas: 5 - 20Ácidos orgánicos: 5 - 10Poli alcoholes: 10 - 15Pectinas, mucílagos y Taninos: 10Poli fenoles: 10 - 24Grasas: 0,30 - 10

PRINCIPALES COMPONENTES DE LA FRACCION MINERAL DEL ALPECHIN

Presion (p.p.m.)

K: 7.200P: 1.100

Ca: 700Mg: 400Na: 900Fe: 70

HOJA DE SEGURIDAD

HEXANOFORMULA: C6H14

PESO MOLECULAR: 86.17 g/molCOMPOSICION: C: 83.62 %, H: 16.38 %.GENERALIDADES:El hexano es un líquido incoloro con un olor parecido al del petróleo. Es menos denso que el aguae insoluble en ella, sus vapores son mas densos que el aire.El producto comercial generalmente contiene otros productos hidrocarbonados como isómeros deseis carbonos, benceno, algunos compuestos de 5 y 7 carbonos y otros con azufre, oxígeno, cloro odobles ligaduras, aunque en menor proporción.Se obtiene del petróleo. Por destilación de fracciones de las que se obtienen gasolinas o a través dereformados catalíticos, por medio de los que se obtienen compuestos aromáticos.Una forma de obtener n-hexano de gran pureza es pasarlo a través de malla molecular, en la cualse retienen la n-parafinas y eluyen las ramificadas, cíclicas y compuestos aromáticos. Un posteriorcambio de temperatura y/o presión, permite recuperar las parafinas lineales. En el caso de contenerimpurezas con dobles ligaduras u otros elementos como azufre, oxigeno o halógenos, entonces lapurificación debe llevarse a cabo mediante hidrogenación.Forma parte de la gasolina de automóviles y es utilizado en la extracción de aceite de semillas,como disolvente en reacciones de polimerización y en la formulación de algunos productosadhesivos, lacas, cementos y pinturas. También se utiliza como desnaturalizante de alcohol y entermómetros para temperaturas bajas, en lugar de mercurio. Por último, en el laboratorio se usacomo disolvente y como materia prima en síntesis.

SINONIMOS: En inglés: Otros idiomas:n- HEXANO0 SKELLYSOLVE-B ESANI (ITALIANOHEXANE HEKSAN (POLACO)NCI-C60571 HEXANEN (HOLANDES)

PROPIEDADES FÍSICAS Y TERMODINÁMICAS:Punto de ebullición: 69 °CPunto de fusión: -95.6 °CDensidad (g/ml): 0.66 (a 20 °C)Índice de refracción (20 °C): 1.38Presión de vapor (a 15.8 °C): 100 mm de HgTemperatura de autoignición: 223 °CLímites de explosividad (% en volumen en el aire): 1.2-7.7Densidad de vapor (aire=1): 3

Punto de inflamación (flash point): -21.7 oC

PROPIEDADES QUÍMICAS:Productos de descomposición: monóxido y dióxido de carbono. Reacciona vigorosamente conmateriales oxidantes como cloro, fluor o perclorato de magnesio.

NIVELES DE TOXICIDAD:RQ: 1IDLH: 5000 ppmMéxico:CPT: 360 mg/m3 (100 ppm)

MANEJO:Equipo de protección personal:Para manejar este producto deben utilizarse bata, lentes de seguridad y guantes, evitando todocontacto con la piel, en un lugar bien ventilado y no deben utilizarse lentes de seguridad mientrasse trabaja con él. Si la cantidad a manejar es considerable, debe utilizarse un equipo de respiraciónautónoma. Para trasvasar pequeñas cantidades debe usarse pro pipeta, NUNCA ASPIRAR CONLA BOCA.

RIESGOS:Riesgos de fuego y explosión:Es un compuesto altamente inflamable, cuyos vapores pueden viajar a una fuente de ignición yregresar con fuego al lugar que los originó, pueden explotar en una área cerrada y generar mezclasexplosivas con aire.

Riesgos a la salud:En forma de vapor , irrita a la nariz y garganta; como líquido, irrita a la piel y ojos.Se sospecha que el n-hexano es una neurotoxina y se ha encontrado que su metabolito mas tóxicoes la 2,5-hexanediona. Por otra parte se ha observado un efecto sinergístico de la metil-etilcetonaen la neurotoxicidad del hexano y la metil-butilcetona (ambos tienen una ruta metabólica encomún), mientras que el tolueno disminuye esa toxicidad.Inhalación: Causa tos y cansancio a concentraciones bajas. A concentraciones altas, tiene efectonarcótico provocando adormecimiento, confusión mental e inconciencia. En este caso puedepresentarse también, congestión de los pulmones, lo que provoca dificultad para respirar. Unaexposición crónica provoca una pérdida de sensibilidad en manos y pies y se han observadoefectos neurotóxicos aún después de varios meses de la exposición, seguida de una recuperaciónmuy lenta. Además, existen riesgos de daños en la médula espinal en pacientes dañados de manerasevera.Contacto con ojos: Causa irritación y enrojecimiento.Contacto con la piel: Causa irritación y enrojecimiento. Si la exposición es constante, se generadermatitis.

Ingestión: Causa náusea, vómito e irritación de la garganta. En casos severos, puede perderse laconciencia.Carcinogenicidad: No existe información al respecto.Mutagenicidad: No existe información al respecto.Peligros reproductivos: No existe información al respecto.

ACCIONES DE EMERGENCIA:

Primeros auxilios:Inhalación: Transportar a la víctima a una zona bien ventilada. Si no respira, proporcionarrespiración artificial y oxígeno. Mantenerla en reposo y abrigada.Ojos: Lavar inmediatamente con agua o disolución salina neutra, asegurándose de abrir bien lospárpados.Piel: Lavar inmediatamente el área contaminada con agua y jabón. Si es necesario, eliminar la ropacontaminada para evitar riesgos de inflamabilidad.Ingestión: Dar a beber agua para diluir. No inducir el vómito. EN TODOS LOS CASOS DEEXPOSICION, EL PACIENTE DEBE SER TRANSPORTADO AL HOSPITAL TAN PRONTOCOMO SEA POSIBLE.

Control de fuego:Utilizar, preferentemente, espuma resistente al alcohol para incendios grandes.Usar agua para enfriar los contenedores que se encuentren cerca del fuego.Para incendios pequeños, utilizar extinguidores de espuma, polvo químico seco o dióxido decarbono.

Fugas y derrames:Debe utilizarse bata, lentes de seguridad, guantes y dependiendo de la magnitud del derrame seprocederá a evacuar la zona y utilizar equipo de respiración autónoma y botas.Mantener alejados del derrame flamas o cualquier fuente de ignición.Evitar que el líquido derramado tenga contacto con fuente de agua y drenajes para evitarexplosiones. Para ello, construir diques con tierra, cemento en polvo o bolsas de arena, con lo cualtambién se absorberá el líquido. Los vapores generados se dispersan con agua. Tanto el aguacontaminada como los sólidos utilizados para absorber el derrame deben almacenarse en lugaresseguros para su tratamiento posterior.Pequeñas cantidades pueden absorberse con papel y evaporarlas en una campana de extracción,nunca deben tirarse al drenaje pues pueden alcanzar concentraciones explosivas.

Desechos:Los desechos de hexano deben incinerarse de manera adecuada, pudiendo servir como combustibleen condiciones controladas.Pequeñas cantidades pueden evaporarse en una campana extractora de gases.

ALMACENAMIENTO

Debe almacenarse alejado de cualquier fuente de ignición y de materiales oxidantes, en lugaresbien ventilados y de la luz directa del sol.Pequeñas cantidades pueden almacenarse en frascos de vidrios, pero para cantidades considerables,debe hacerse en tanques metálicos protegidos de descargas estáticas.Recordar que los vapores son mas pesados que el aire, por lo que pueden acumularse y viajar haciafuentes de ignición y regresar, generando fuego en las zonas de almacenamiento.

XXIV. BIBLIOGRAFIA

[1] El portal del aceite de oliva. Obtenido de la Internet en la páginahttp://www.aceitedeoliva.com/historia.htm

[2] Sánchez, R.J.R. 2001. El olivo, eco del mediterráneo. Revista “Claridades agropecuarias”.

[3] Procesos de fabricación: aceites de oliva. Obtenido de la Internet de la páginahttp://www.aceitesborges.es/spanish/in-fabr.php

[4] The olive oil source. Obtenido de la Internet en la página http://www.oliveoilsource.com

[5] Almazai, Aceite de oliva Extra Virgen. Obtenido de la Internet en la página http://www.almazai.com/index.cfm?par=5

[6] Contaminándonos en pequeñas dosis. Obtenido de la Internet en la página http://www.biomercado.org/eco/Contaminacion/conta-per.htm

[7] D. Boskou, “ Química y tecnología de Aceite de Oliva ”. Editorial A. Madrid Vicente,ediciones, Primera edición, 1998.

[8] “ Aceites vegetales: Obtención, Refinación, Propiedades y usos ”

[9] SAGARPA

[10] http://www.aceitedeoliva.com/aceituna.htm

[11] Secretaria de Economía

[12] www.fao.org

[13] www.fquim.uman.mx/sitio/uploads/pdfs/hoja13.pdf

[14] I. Doymaz, O. Gorel and N. A. Akgun, “Drying Characteristics of the Solid By-product ofOlive Oil Extraction” Biosystems Engineering, Volumen 88, Issue 2, Junio 2004, Pags 213-219.

[15] De Lucas, A., Rincón, J., Gracia, I., “Influence of operation variables on quality parametersof olive husk oil extracted with CO2: Three-step sequential extraction”JAOCS, Journal of the American Oil Chemists' Society 80 (2) , Pags 181-188.

[16] Amirante, R, Cini, E., Montel, G, Pasqualone, A., “Influencia del batido y de los parámetrosde extracción en la calidad del aceite de oliva virgen”. Grasas y Aceites.Volumen 52, Issue 3-4, Mayo 2001, Pags 198-201.

[17] Hernández G, V.M. Tesis: Recuperación de hexano y su utilización en la extracción deaceites comestibles, UNAM, México D.F. 2002.

[18] Aceites Borges Pont, S.A., Avenida Trepat s/n, Ciudad Tarrega, España, CP 25300

[19] Julio Rosabal Vega, Manuel Valle Matos, "Hidrodinámica y separaciones mecánicas".Instituto Politécnico Nacional, 1998.

[20] Perry R.H, Green D. W, Maloney J. O., "Manual del Ingeniero Químico".Editorial McGraw-Hill, Sexta edición 1992.

[21] Geankoplis C.J., “Procesos de transporte y operaciones unitarias”, Editorial Continental,S.A. de C.V. México 1988, 3ra Edición.

[22] Treybal E.R., “Operaciones de transferencia de masa”. Editorial Mc Graw-Hill, Segundaedición 2002.

[23] Henley E.J., Seader J.D., “Operaciones de separación por etapas de equilibrio en ingenieríaquímica”, Editorial Reverté S.A., 2000.

[24] www.barbero.com.ar/ castellano/electrobomba.html

[25] http://www.caufar.com/productos/cintas.html

[26] Peters M.S., Timmerhaus K.D., “Plant Design and Economics for Chemical Engineers”,Quinta edición, Editorial McGraw-Hill, USA, 1991.

[27] Pineda S.Y., José Maria. “Extracción, mejoras, empleos y subproductos del aceite deoliva”, Sexta edición, Editorial Dossat, 1967.

[28] A. K. Kirittsakis. “El aceite de Oliva”, A, Madrid Vicente, Ediciones, Madrid España,1992.

[29] Kneule, Friedrich. “El Secado”, Bilbao, 1966.

[30] Nonhebel, M. A., D, Sc. C “El secado de solidos en la Industria Química”, EditorialReverte, S.A.

[31] Donald O. Kern. “Procesos de Transferencia de calor”, Vigesima Séptima reimpresión,CECSA, México, 1996.

[32] J. F. Davidson, R. Clift, D. Harrison. “Fludization” Segunda edición, Academic Press,Orlando Florida, 1995.

[33] Williams-Garder, Aelwyn. “Industrial Drying”, International Scientific, Cleveland, 1971.

[34] Howard F. Rase. “Ingeniería de Proyecto para Plantas de Procesos”, CECSA, Séptimaimpresión, México, 1981.

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