Planta de ácido cítrico

8/10/2019 Planta de cido ctrico

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Produccin de cido Ctrico

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ESCUELA POLITCNICANACIONAL

FACULTAD DE INGENIERA QUMICA YAGROINDUSTRIA

DISEO DE PROCESOS BIOTECNOLGICOS

TEMA:

PROPUESTA PARA LA REALIZACIN DE UNESTUDIO TCNICO ECONOMICO PARA LA

IMPLEMENTACIN DE UNA PLANTA DEPRODUCCIN DE CIDO CTRICO

REALIZADO POR:Barrera Ana LuisaJimnez Andrea

Mendieta Gabriela

PROFESOR:Ing. Eduardo Almeida

FECHA DE ENTREGA:Jueves 29 de Mayo del 2014


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PRODUCCIN DE CIDO CTRICO USANDOASPERGILLUS NIGER Y SUERO DE LECHE

1. RESUMEN EJECUTIVO

En este trabajo se presenta el diseo de una planta de produccin de cido ctricomediante fermentacin con el hongo Aspergillus niger. Este producto posee una grandemanda en nuestro pas por las mltiples aplicaciones que tiene en las industriasalimenticias, textiles, cosmticas, agrcolas, farmacuticas, etc. La principal materiaprima que se usar es el suero de la leche que es un subproducto de la industria quesera.Aunque el proceso puede llevarse a cabo mediante innumerables cepas de

microorganismos, la utilizacin del Aspergillus niger es la ms estudiada y empleada anivel industrial. La planta va a tener una capacidad para procesar 3600 L de suero que seobtendrn de la empresa "El Salinerito". Con esta cantidad se producirn alrededor de190 Kg de cido ctrico diarios, teniendo un ingreso por ventas de $4666,82, cifra queindica la factibilidad de la creacin de la planta.

La localizacin de la planta ser en la ciudad de Guaranda Provincia de Bolvar, se eligieste lugar basndose en los resultados del mtodo cualitativo el mismo que compara ladisponibilidad de materia prima, facilidad de transporte, servicios industriales, insumosde dos o ms lugares, siendo este lugar el ms adecuado.

Se determin la alternativa tecnolgica para la obtencin del cido, que consta de lassiguientes operaciones unitarias: almacenamiento de la materia prima, pasteurizacin,hidrlisis, enfriamiento, fermentacin, inactivacin, filtracin, precipitacin, reaccin,evaporacin, cristalizacin, centrifugacin, secado.

Se desarroll la propuesta del estudio de factibilidad de la alternativa tecnolgicainvestigando la metodologa que se emplear para cumplir con el proyecto, a su vez se ledi al mismo una valoracin econmica teniendo en cuenta todos los estudios realizados,la informacin obtenida, el tiempo empleado en la investigacin, el diseo del proceso, elestudio de mercado y el tamao del proyecto todo estos por un precio de $4000.

Despus de realizar el anlisis financiero se concluye que el proyecto puede serconsiderado altamente rentable al presentar una tasa interna de retorno del 149%, con unvalor actual neto de $5 014 963,03 para la inversin requerida de $1 093 476.07.


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2.CONTENIDO

1. RESUMEN EJECUTIVO ................................................................................................2

2.CONTENIDO ...................................................................................................................3

3. INTRODUCCIN ...........................................................................................................4

4. SELECCIN DEL PRODUCTO O SERVICIO .............................................................5

4.1. Sondeo del mercado ..................................................................................................6

4.1.1. Anlisis de la oferta ............................................................................................6

4.1.2. Anlisis de la demanda .......................................................................................7

4.1.3 Diseo de la estrategia comercial (4 Ps)........................................................7

4.2. Materia prima e insumos ...........................................................................................9

4.3. Proceso tecnolgico ................................................................................................10

4.3.1. Preparacin del sustrato................................................................................10

4.3.2. Etapa de fermentacin...................................................................................10

4.3.3. Etapa de separacin y purificacin............................................................... 11

4.4. Tamao de la planta ................................................................................................13

5. METODOLOGA ..........................................................................................................13

6. DISEO O DIMENSIONAMIENTO DE LA PLANTA ..............................................15

7. CRONOGRAMA DE FUNCIONAMIENTO DE LA PLANTA...................................29

8. TRATAMIENTO DE DESECHOS................................................................................36

9. EVALUACION ECONOMICA .....................................................................................36

10. CONCLUSIONES .......................................................................................................44

11. BIBLIOGRAFA .....................................................................................................44

ANEXOS ...........................................................................................................................46


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3. INTRODUCCIN

En 1860 se empez a obtener el cido ctrico de las frutas mediante el uso de sales decalcio. Este proceso tena un rendimiento muy bajo ya que eran necesarias alrededor de

30 a 40 toneladas de limones para obtener una tonelada de cido ctrico. Tres dcadasdespus se observ que algunos hongos producen cido ctrico cuando crecen en unmedio azucarado.

Desde 1920 en adelante fueron desarrollados con xito procesos de fermentacin, endonde se utiliza generalmente cepas del hongo Aspergillus Nger, aunque tambin hansido empleadas ciertas cepas de levaduras. En 1923, los hermanos Pfizer logran obtenercido ctrico a partir de Aspergillus Nger y la fermentacin del azcar. Como sustrato seutiliz melazas de remolacha y se est diversificando en sustratos como sacarosa, melazasde caa o jarabe de glucosa.

En la actualidad la produccin de cido ctrico se obtiene a partir de fermentacin deazucares siendo esta forma de producir ms rentable y utilizando un diversidad de medioscomo residuos de pltano (medio solido), el suero de leche entre otros.

El cido ctrico es uno de los aditivos ms utilizados por la industria alimentaria. Seobtiene por fermentacin de distintas materia primas, especialmente la melaza de caa deazcar, utilizando Asperguillius Niger, un hongo que produce como metabolito primariocido ctrico, por eso en este proceso se usa como agente fermentador.

Este cido es un buen conservante y antioxidante natural que se aade industrialmente en

el envasado de muchos alimentos como las conservas vegetales enlatadas, jugos, bebidas,elaboracin de encurtidos, pan, conservas de pescado y crustceos frescos y congeladosentre otros alimentos.

En nuestro pas las empresas dedicadas a la produccin han dado un tratamientodesmesurado al destino de los residuos industriales, sean stos perjudiciales o no, enrelacin con el medio ambiente, por esta razn el propsito del diseo es utilizar undesecho industrial en este caso el suero de la leche en la produccin de cido ctrico.

El sector productivo ecuatoriano importa mayor cantidad de bienes de consumo debido aque la industria nacional no tiene los mecanismos necesarios para ser eficientes en cuantoa su produccin.

Debido a que en Ecuador existe un dficit en la balanza comercial, es decir, en el pas seimportan ms productos de los que se exportan, la produccin de cido ctrico tiene altasexpectativas ya que entra en el plan de sustitucin de importaciones que implementar elGobierno y que guarda relacin con el del cambio de la matriz productiva.


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Teniendo en cuenta aspectos econmicos y contables de la produccin industrial dequesos, los habitantes de la provincia de Bolivar tendrn beneficios al tratar desechoscomo el suero de la leche, ya que el tratamiento de este, les proporcionar ms gananciasque les permitir implementar, adecuar, agrandar sus industrias y mejorar su calidad devida.

4. SELECCIN DEL PRODUCTO O SERVICIO

Se ha tratado de elegir un producto que tenga una alta demanda en el mercado nacional,cuyas principales caractersticas y mtodos de elaboracin sean amigables con elambiente y favorezcan el consumo y/o tratamiento de los desechos de otras empresas. Demodo que se aproveche de mejor manera los recursos que posee el pas.

El producto elegido es el cido ctrico, que presenta un alto grado de consumo a nivel

mundial por sus aplicaciones tanto en la industria alimenticia, para preservar losalimentos o estabilizar pH, como en las industrias farmacuticas y de limpieza, en lascuales es componente de cremas faciales, suplementos vitamnicos, shampoo,detergentes, entre otros.La produccin de cido ctrico ha crecido notablemente en el presente siglo. Actualmente,la capacidad instalada mundial es de 750.000 tn/ao, con una produccin real de 550.000tn/ao.El cido ctrico es un aditivo que se fabrica en ms de 20 pases. La UninEuropea,Estados Unidos yChina renen el 88% del total mundial. Recientemente, seobserv un aumento importante en la capacidad productiva deEuropa Oriental y del

Lejano Oriente, particularmente en China. China produce proporcionalmentemenorvolumen de cido ctrico de altacalidad, es decir, purificado y refinado. Sinembargo, su capacidad de elaboracin del producto crudo representa el 24% del totalmundial.LaUnin Europea increment su elaboracin ubicndose primera en el ranking mundialdebido, fundamentalmente, a su uso como materia prima para la fabricacin dedetergentes biodegradables.Se estima que la demanda de Estados Unidos, en el ltimo quinquenio, creci segn unatasa cercana al 7% anual. Este crecimiento se relaciona con la expansin de la industriadealimentos y bebidas.

Las primeras firmas productoras a nivel mundial son Bayer y Archer Damiel M.(12), cadauna con el 17% del mercado, aproximadamente. Le siguen Jungunzlauter, Cargill yCitrique Belge.En la siguiente tabla, se detallan algunas importantes firmas elaboradoras de cido ctrico:
http://www.monografias.com/trabajos7/esun/esun.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos13/cultchin/cultchin.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos10/geogeur/geogeur.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos5/volfi/volfi.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos11/conge/conge.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos4/ueuropea/ueuropea.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos7/alim/alim.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos7/alim/alim.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos4/ueuropea/ueuropea.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos11/conge/conge.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos5/volfi/volfi.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos10/geogeur/geogeur.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos13/cultchin/cultchin.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos7/esun/esun.shtml


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Tabla 4.1 Compaas productoras de cido ctrico en el mundo

Tabla 4.2 Consumo de cido ctrico

4.1. Sondeo del mercado

Al tratarse de un producto cuyo consumo no se realiza a nivel familiar, sino mas bienindustrial, el anlisis de los componentes del mercado debi llevarse a cabo mediante eluso de fuentes de informacin indirectas, tales como la cmara de industrias de

Guayaquil.

4.1.1. Anlisis de la oferta

En el pas existen 3 empresas dedicadas a la produccin de cido ctrico: Solvesa, LabLuque. y Resiquim.


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Los precios que manejan oscilan alrededor de los $60/kg de cido. Se dedican a laproduccin de cido ctrico de grado comercial. Sin embargo ninguna de ellas emplea elsuero de leche como sustrato.

4.1.2. Anlisis de la demanda

El principal consumidor de cido ctrico en el pas es el sector de alimentos y de bebidas,puesto que emplean la materia prima como estabilizante de pH, conservante, antioxidante,entre otros.En el Ecuador las empresas de alimentos corresponden a un gran porcentaje del sectorindustrial, como se puede observar en la figura 5.1, Las actividades relacionadas con laproduccin de alimentos y bebidas para el ao 2008 correspondan al 55% del mercadoecuatoriano de produccin no petrolera.

Figura 4.1. Informacin del sector industrial ecuatoriano para el ao 2008Fuente: Cmara de Industrias de Guayaquil, 2009.

Las importaciones de cido ctrico en el 2013 ascendieron a 1741 ton, provenientes deMxico, esta se considera la demanda insatisfecha puesto que a pesar de existir empresasproductoras en el pas, el nivel de produccin no es el adecuado para cubrir todo elmercado demandante.

4.1.3 Diseo de la estrategia comercial (4 Ps)

4.1.3.1. El producto

Al tratarse de un producto diseado especialmente para un mercado ubicado en el sectorindustrial se considera que la mejor presentacin para el cido ctrico es en sacos de 25 y50kg.Las caractersticas del cido ctrico a ofertar se presentan en la Tabla 4.1


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Tabla 4.3. Especificaciones esperadas del producto elegido

Figura 4.3 Presentacin del producto

4.1.3.2 El precio

De acuerdo al estudio realizado sobre los valores reportados por la empresaSigma-Aldrich para los productos qumicos en Ecuador se estableci el precio del cidoctrico en $60.6/kg. Que se considera un precio competitivo a nivel del pas.

4.1.3.3 La plaza

4.1.3.3.1 Localizacin de la plantaPara determinar la ubicacin de la planta se consider la disponibilidad de la materiaprima (suero de leche), y por eso se eligi la ciudad de Guaranda como el lugar deubicacin de la planta industrial. Esta ubicacin resulta conveniente porque est en elcentro del pas, lo que permitir abarcar a toda la industria ecuatoriana.Las coordenadas de la localizacin son 17M; 720507 9844584.

Frmula C6H8O7

Peso molecular 192.13Apariencia Cristales blancosSabor Sabor cido

Olor Prcticamente sin olorSolubilidad (gr./100 ml a 25C) en agua : 162

en ethanol: 59en ether : 0.75

Punto de fusin: 153CPureza 99.5%


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Figura 4.2. Mapa satelital de la ubicacin de la planta industrial

4.1.3.3.2 Ubicacin del mercado consumidor

El mercado consumidor del producto est ubicado en los sectores industriales del pas, esdecir en Quito, Guayaquil y Cuenca. La localizacin de la planta facilita la distribucindel producto a nivel nacional.

4.1.3.4 La promocin

Se tratar de incentivar a los nuevos clientes, puesto que el objetivo a corto plazo es el delograr el posicionamiento de la empresa en el mercado nacional, por ello se darndescuentos entre el 5% y 10% a los consumos masivos es decir a aquellos superiores a500 kg

4.2. Materia prima e insumos

La produccin de cido ctrico a partir del suero de leche requiere materia prima cuyadisponibilidad en el pas es alta, la tabla 5.2 muestra la materia prima necesaria y el costo

que tiene, mientras que la tabla 5.3 indica los insumos necesarios para la produccin de lcido:

Tabla 4.2. Cantidad y precio de la materia prima a emplear

Materia prima Cantidad aprox. Unidad $/unidad-daSuero de leche 3600 L/dia 0.10


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Tabla 4.3. Cantidad y precio de los insumos a emplear

Con el fin de ahorrar costos de transporte se comprar los cidos en su forma msconcentrada, para luego diluirlos en la planta.

4.3. Proceso tecnolgico

La produccin de cido ctrico se llevar a cabo mediante la fermentacin de suero deleche con el hongo Aspergillus Niger. El proceso se llevar a cabo en 3 etapas: lapreparacin del sustrato, la fermentacin y la separacin del producto. La figura 4.4muestra el diagrama de bloques del proceso a seguir.

4.3.1. Preparacin del sustrato

El sustrato, procedente de El salinerito, se recibir diariamente en un tanque de

almacenamiento(TA-101) con la capacidad adecuada. Se pasar despus a un proceso de

pasteurizacin en un intercambiador de calor de placas (EX-102) a 72 C durante 15 s,para eliminar cualquier microorganismo viable. Acabada la pasteurizacin el suero pasara un proceso de hidrlisis cida (TH-103), que pretende romper las molculas de lactosacon el fin de obtener la glucosa que constituye el principal sustrato para elmicroorganismo. El cido clorhdrico se alimentar a razn de 0.944g/kg de lactosa ahidrolizar. El proceso se llevara a cabo a 80C durante 15 min. Para ello el equipo a usardeber estar dotado de un sistema de calentamiento, sea una chaqueta o un serpentn.Despus se enfriar hasta la temperatura de 28 C a la cual se desarrollar lafermentacin.

4.3.2. Etapa de fermentacin

Una porcin del sustrato preparado se extraer para la preparacin del inculo que sellevar a cabo durante 5 das a 30C (TI-104). Acto seguido se alimentar junto con elsustrato hidrolizado al biorreactor (BR-201) en los cuales se desarrollar la fermentacin,

Compuesto Cantidad aprox. Unidad $/unidad-da

HCl 0.1 g/dia 1.32Ca(OH)2 190.9 kg/dia 0.4

H2SO4 (98%) 219.62 L/dia 32.1


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durante 8 das a 28C. Finalizado el proceso de fermentacin se dar paso a unainactivacin del microorganismo para eso se realizar un proceso trmico a 36C.

4.3.3. Etapa de separacin y purificacin

Despus de inactivar los microorganismos, se emplea un filtro (FR-202) para separar elcido ctrico de los lodos formados por los hongos. El lquido corresponde a una mezclade cido ctrico y restos del suero de leche, por lo que es necesario pasar a una etapa deseparacin y de purificacin del cido.La separacin se realiza mediante la aplicacin de cal apagada para producir citrato decalcio que precipita (TM-203) y se puede separar por filtracin (FR-301). La cal se aplicaen forma de lechada, con una concentracin de 50% cal. Se realiza una mezclahomognea de modo que se precipite todo el citrato de calcio.

Despus al citrato se lo trata con cido sulfrico en un tanque (TM-302) para obtenersulfato de calcio y cido ctrico. El cido sulfrico estar en una concentracin del 10%.La dilucin se realizar en la misma planta, por lo que la materia prima a comprar sercon la mayor concentracin posible. Esto ahorrar costos por transporte de la misma.El sulfato de calcio se separa por filtracin (FR-303), el equipo a usar ser un filtrorotatorio, el cido ctrico pasa a un proceso de evaporacin a vaco (EV-401-402), elconcentrado va a una etapa de cristalizacin (CR-403) a 36.6C para evitar posibles daosal compuesto, a continuacin es necesaria una etapa de centrifugacin (CL-404) paraseparar los cristales que finalmente se secarn mediante una fluidizacin con aire(SC-405).


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Figura 4.4. Diagrama de bloques del proceso a seguir


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4.4. Tamao de la planta

En este caso de estudio el tamao de la planta se dise en funcin de la materia prima atratar, antes que en funcin de la demanda a cubrir. Esto se da porque uno de los objetivos

de la realizacin de este proyecto es el tratamiento de efluentes lquidos procedentes de laindustria quesera.Diariamente en la empresa El Salinerito se procesan 4000L de leche, de los cuales el 60%

corresponde a suero que ser desechado, puesto que no se ha encontrado mayor utilidadal mismo. La planta industrial tendr entonces la capacidad adecuada para usar los3600L diarios de suero desechados para producir 190.1Kg de cido por da. Comosubproducto de la produccin de cido ctrico se producir adems 201.72 kg de Sulfatode Calcio o Yeso, que se vender como material de construccin.

5. METODOLOGALos datos necesarios para desarrollar el proceso tecnolgico del proyecto propuesto setomaron de investigaciones bibliogrficas confiables: libros, papers, publicaciones enrevistas renombradas, tesis de grados, etc. A su vez hubo la necesidad de realizar pruebasa escala de laboratorio para poder realizar los balances de masa y el diseo de losequipos.

Para el proceso de craqueo del acido ctrico se pretenda trabajar con una concentracinde cal del 50% peso, sin embargo experimentalmente se determin las condiciones

ptimas de trabajo tan solo eran del 10%. Esto se obtuvo al descubrir que la mezcla esineficaz a altas concentraciones. Se realiz dos pruebas en el laboratorio para el craqueodel cido ctrico primero realizamos una usando agua y la otra usando el suero, teniendomejores resultados con el agua porque facilit la dilucin de la lechada de cal, en el suerono se obtuvo los mismos resultados porque este tiene una densidad ms alta y hubo unaresistencia a la difusin. Al trabajar con la solucin al 10% de cal en el suero se obtuvolos mismos resultados que con el agua.

Para determinar el tiempo necesario para la esterilizacin se supuso que el medio poseeuna alta contaminacin. La relacin entre el nmero de clulas o esporas viables y el

tiempo de tratamiento es la siguiente:

=


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Donde:

N es el nmero de clulas viables tras el tratamiento. En principio, debido a laduracin de la fermentacin y al gran volumen del reactor, se exigir unareduccin a la billonsima parte de la poblacin inicial.

No es el nmero de clulas viables antes del tratamiento..

D es el tiempo de reduccin decimal, se toma el valor ms restrictivo para esporasmesfilas a una temperatura de 100C, que es de medio minuto.

T es la duracin del tratamiento que se debe aplicar.

Suponiendo una alta contaminacin del sustrato existirn del orden de 5 millones declulas por gramo de sustrato y si en el bioreactor intervienen 3687 Kg, habr:

= 5000000 1000 1 3687 = 1,5 10

151,510 =

0,5 = 6


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6. DISEO O DIMENSIONAMIENTO DE LA PLANTA

6.1 Listado de equipos

Tabla 6.1.Listado de Equipos

rea N Equipo Nomenclatura

Almacenamientode Materia Prima

1

Tanque almacenamiento TA-101

Preparacin desustrato

Pasteurizador de placas EX-102

Tanque agitado TA-103

Inoculacin Tanque agitado TI-104

Esterilizacin Caldera C-105

Fermentacin

2

Biorreactor 1 BR-201

Filtracin Filtro rotatorio al vaco FR-202

Craqueo

3

Tanque de mezcla TM-301

Filtro rotatorio al vaco FR-302

Tanque de mezcla TM-303

Filtro rotatorio al vaco FR-304

Evaporacin

4

Evaporador 1

Evaporador 2

EV-401

EV-402

Cristalizacin 5 Cristalizador CR-501

Centrifugacin 6 Centrfuga Lquido-Lquido Tipo BXP CL-601

Secado 7 Secado de Lecho Fluidizado SC-701

6.2 Hojas de especificaciones

A continuacin se mostrarn las hojas de especificaciones de todos los equiposmencionados en la tabla anterior:


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HOJA DE ESPECIFICACIN N1

Nombre del equipo: TA-101

Fabricante:

Shivsu

Modelo:

SST-02

Material de construccin: acero inoxidable 18/8

Nmero en planta: 1

Dimensiones:

Tapa: Toriesfrica

V: 4.68 m3

Di= 1.58 m

Tapa: 2mm=7 mm

Grosor:1mm = 7mm

Volumen tapa= 0.32m3

Parmetros de diseo:

Capacidad : 3686.4 Kg/d

Presin: 1 atm

Temperatura: 20C

Principio de funcionamiento:

Almacenamiento de la materia prima

Modalidad de operacin: batch

Esquema del equipo


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Nombre del equipo: EX-102

Fabricante:

Catlogo

Modelo: Material de construccin: acero inoxidable 18/8

Nmero en planta: 1

Dimensiones:

a=45m2

longitud: 1.135m

ancho: 0.310 m

Parmetros de diseo:

Capacidad: : 3686.4 Kg/d

Temperatura: 72C


Un intercambiador de placas calienta el lquido, hasta una temperatura de pasteurizacin la cualdepende del producto y/o requerimientos del proceso. Posteriormente el producto pasa al tubo retenedordonde se mantiene esta temperatura durante un tiempo para asegurar una correcta pasteurizacin.

Modalidad de operacin:batch

Esquema del equipo:


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Nombre del equipo: TH-103

Fabricante:

Shivsu

Modelo:

SST-02

Material de construccin: acero inoxidable18/8

Nmero en planta: 1

Dimensiones:

Tapa: toriesferica

Vtanque: 4.68 m3

Di= 1.58 m

Tapa: 2mm=7 mm

Grosor: 1mm = 7mm

V tapa= 0.32 m3

Agitador tipo: turbina rushton

Parmetros de diseo:

Capacidad: 3676.16 Kg/d

Temperatura: 80C

Presin: 1 atm


Almacenamiento del suero en donde se pretende romper las molculas de lactosa con el fin de obtener laglucosa que constituye el principal sustrato para el microorganismo.


Esquema del equipo:


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Nombre del equipo: TI-104

Fabricante:

Construccin en base al diseo

Modelo: Material de construccin: acero inoxidable 18/8

Nmero en planta: 1

Dimensiones:

Tapa: toriesferica

Vtanque: 0.013 m3

Di: 0.22 m

Altura: 0.33 m

Grosor :1.08 mm

Grosor Tapa: 1.14 mm

Vtapa: 0.00089 m3

Parmetros de diseo:

Temperatura: 20C

Presin: 1atm


Almacenamiento y preparacin del inoculo


Esquema del equipo:


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Nombre del equipo: BR-201

Fabricante:

Shivsu

Modelo:

SST-02

Material de construccin: acero inoxidable 18/8

Nmero en planta: 1

Dimensiones:

Vtanque: 4.68 m3

Di: 1.58377144 m

Altura: 2.37 m

Grosor : 1.6 mm

Grosor Tapa: 2.06mm

Vtapa: 0.32 m3

Parmetros de diseo:


Temperatura: 28C


Un recipiente en el que se lleva a cabo un proceso qumico que involucra organismos o sustanciasbioqumicamente activas derivadas de organismos. Este proceso puede ser aerbico o anaerobio.


Esquema del equipo:


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Nombre del equipo: FR-202, FR-302, FR-304

Fabricante:

Grupo TEFSA

Modelo: Material de construccin: Acero inoxidable

Nmero en planta: 3

Dimensiones:

Largo: 5.2 m

Ancho: 3.1 m

Altura: 3 m

Parmetros de diseo:

Capacidad: 4000 Kg/d

Area 3.6 m2

Presin: 1 atm


El agua a filtrar entra a travs de la superficie lateral del tambor , es decir por lospaneles de malla, en direccin fuera-dentro, y sale filtrada siguiendo como direccin ladel eje del tambor.


Esquema del equipo:


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Nombre del equipo: TM-301

Fabricante:

En base aconstruccin


Nmero en planta: 1

Dimensiones:

Tapa: Toriesferica

Vtanque: 9.6 m3

Di: 2.01 m

Altura: 3.01 m

Grosor: 1.76 mm

Grosor Tapa: 2.34mm

Vtapa: 0.65 m3

Parmetros de diseo:


Presin: 1 atm

Temperatura: 20C


Tanque en donde se aade la cal en forma de lechada, con una concentracin de 50% cal. Serealiza una mezcla homognea de modo que se precipite todo el citrato de calcio.


Esquema del equipo:


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Nombre del equipo: TM-303

Fabricante:

SHIVSU

Modelo:

SST-02

Material de construccin: Acero inoxidable

Nmero en planta: 1

Dimensiones:

Tapa: Toriesferica

Vtanque:1.97 m3

Di: 1.18 m

Altura: 1.78 m

Grosor: 1.45 mm

Grosor tapa: 1.79 mm

Vtapa: 0.13 m3

Parmetros de diseo:


Presin: 1 atm

Temperatura: 20C


Tanque en donde se mezcla el citrato s con cido sulfrico para obtener sulfato de calcio ycido ctrico


Esquema del equipo:


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HOJA DE ESPECIFICACIN N 9

Nombre del equipo: EV-401, EV-402

Fabricante:Process solutions GM

Modelo:Dusada

Material de construccin: AceroinoxidableNmero en planta:2

Dimensiones:

Tapa: Toriesferica

Vtanque:0.29 m3

Di: 0.63 m

Altura: 0.94 m

Grosor: 1.23 mm

Grosor tapa: 1.42 mmVtapa: 0.020 m3

Parmetros de diseo:rea de Transferencia 40 m2

Volumen de la chaqueta 400L

Nominal Dia 900

Principio de funcionamiento:Utiliza vapor como medio calefactor para evaporar el disolvente en una cmara de evaporacincon opcin de conectarse a mltiples efectos. El vapor alimentado est en condiciones desobrecalentamiento.

Modalidad de operacin: Continuo

Esquema del equipo:


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Nombre del equipo: CR-501

Fabricante:

Process solutionsGM


Nmero en planta: 1

Dimensiones:

Tapa: Toriesferica

Vtanque: 1.84 m3

Di: 1.16 m

Altura: 1.74 mGrosor: 1.44 mm

Grosor tapa: 1.77 mm

Vtapa: 0.12 m3

Parmetros de diseo:


Presin: 1 atm

Temperatura: 20C


En el interior del aparato se crear sobresaturacin por vaco, lo que provocar la nucleacin y laformacin de cristales slidos de cido ctrico.


Esquema del equipo:


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Nombre del equipo: CL-601

Fabricante:

ROUSSELET

ROBATEL

Modelo:

BXP 025

Material de construccin: Acero

inoxidableNmero en planta:1

Dimensiones:

Largo = 1500 mm

Ancho = 1000 mm

Alto = 1700 mm

Dimetro de bol 130 mm

Parmetros de diseo:

Capacidad de bol 1,3LVelocidad mxima (RPM)Fuerza Centrfuga (xG) 223Caudal combinado 700 L/hPotencia de motor 0,37kW

Principio de funcionamiento:Accionamiento del bol recipiente directamente por motor enlnea. Tiempo de contacto y residencia muy corto. Sistema de limpieza in situ en opcin. Separalos lquidos por densidades los ms pesados se dirigen a las paredes y en los ligeros en la parteintermedia.

Modalidad de operacin: Continuo o Batch

Esquema del equipo:


27/70


27


Nombre del equipo: SC-701

Fabricante:

Wintech


Nmero en planta: 1

Dimensiones:

Largo = 2250 mm

Ancho = 1900 mm

Alto = 3500 mm

Parmetros de diseo:

Capacidad: 250 Kg

Temperatura operacin: 60 C


Con la operacin de secado se puede eliminar tanto agua externa al slido como la contenidainternamente aunque solamente interesa la superficial, ya que el producto es anhidro.

Para esto usa una corriente de aire seco que ingresa a 60 C


Esquema del equipo:


28/70


28


Nombre del equipo: C-105

Fabricante:

Hurst Boiler

Modelo:

Series 200

Material de construccin: Acero

inoxidableNmero en planta:1

Dimensiones:Altura 128 in

Ancho116 in

Largo 390 in

Parmetros de diseo:

Two-passDry backPressure steam 15-3000 psi.100-700hp250 psi max.15-800 BHP

Principio de funcionamiento: El caldero presenta un hogar que proporciona calor a

una cmara en la cual se almacena agua que se evapora en dos pasos, el vapor se dirigea equipos de calentamiento.


Esquema del equipo:


29/70


29

7. CRONOGRAMA DE FUNCIONAMIENTO DE LA PLANTAPrimer da

Actividad Durac in ( h ) 7,0 7,5 8,0 8,5 9,0 9,5 10,0 10,5 11,0 11,5 12,0 12,5 13,0 13,5 14,0 14,5 15,0 15,5 16,0 16,5 17,0 17,5 18,0 18,5 19,0 19,5 20,0 20,5 21,0 21,5 22,0 22,5 23,0 23,5 24,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 5,5

A lm ace nam ie nt o 1

Past euri zaci n 1

Hidrolis 1

Inoculacinn 112

F er me nt ac i n 180

Fi ltro rotaori o 3

Tan qu e d e m ez cl a 1

Fi ltro rotaori o 3


Fi ltro rotaori o 3

Evaporacin 4

Cristali zacin 2

Ce ntri fug aci n 2

Secado 4

Segundo da

Actividad Durac in ( h ) 7,5 8,0 8,5 9,0 9,5 10,0 10,5 11,0 11,5 12,0 12,5 13,0 13,5 14,0 14,5 15,0 15,5 16,0 16,5 17,0 17,5 18,0 18,5 19,0 19,5 20,0 20,5 21,0 21,5 22,0 22,5 23,0 23,5 24,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 5,5 6,0

A lm ace nam ie nt o 1

Past euri zaci n 1

Hidrolis 1Inoculacinn 112

F er me nt ac i n 180

Fi ltro rotaori o 3


Fi ltro rotaori o 3


Fi ltro rotaori o 3

Evaporacin 4

Cristali zacin 2

Ce ntri fug aci n 2

Secado 4


30/70


30

Tercer da

Act iv i dad Duracin (h) 7 ,5 8 ,0 8 ,5 9 ,0 9 ,5 1 0,0 1 0,5 1 1,0 1 1,5 1 2,0 1 2,5 1 3,0 1 3,5 1 4,0 1 4,5 15 ,0 15 ,5 16 ,0 1 6,5 1 7 ,0 1 7,5 1 8,0 1 8,5 1 9,0 1 9,5 2 0,0 2 0,5 2 1,0 2 1,5 22 ,0 2 2 ,5 2 3,0 2 3,5 24 ,0 0 ,5 1 ,0 1 ,5 2 ,0 2 ,5 3 ,0 3 ,5 4 ,0 4 ,5 5 ,0 5 ,5

A lm ac en am ie nt o 1

P aste uriz aci n 1

Hidrolis 1

Inoculacinn 112

F erm en tac i n 180

Filtro rotaorio 3

T an qu e d e me zcl a 1

Filtro rotaorio 3


Filtro rotaorio 3

Evaporacin 4

Cristalizacin 2

C entri fugaci n 2

Secado 4

Cuarto da

Act iv i dad Duracin (h) 7 ,5 8 ,0 8 ,5 9 ,0 9 ,5 1 0,0 1 0,5 1 1,0 1 1,5 1 2,0 1 2,5 1 3,0 1 3,5 1 4,0 1 4,5 15 ,0 15 ,5 16 ,0 1 6,5 1 7 ,0 1 7,5 1 8,0 1 8,5 1 9,0 1 9,5 2 0,0 2 0,5 2 1,0 2 1,5 22 ,0 2 2 ,5 2 3,0 2 3,5 24 ,0 0 ,5 1 ,0 1 ,5 2 ,0 2 ,5 3 ,0 3 ,5 4 ,0 4 ,5 5 ,0 5 ,5


P aste uriz aci n 1


F erm en tac i n 180

Filtro rotaorio 3


Filtro rotaorio 3


Filtro rotaorio 3

Evaporacin 4

Cristalizacin 2

C entri fugaci n 2

Secado 4


31/70


31

Quinto da

Act iv i dad Duracin (h) 7 ,5 8 ,0 8 ,5 9 ,0 9 ,5 1 0,0 1 0,5 1 1,0 1 1,5 1 2,0 1 2,5 1 3,0 1 3 ,5 1 4,0 1 4 ,5 15 ,0 15 ,5 16 ,0 1 6,5 1 7 ,0 1 7,5 1 8,0 1 8,5 1 9,0 1 9,5 2 0 ,0 2 0,5 2 1,0 2 1,5 22 ,0 2 2 ,5 2 3,0 2 3 ,5 2 4,0 0 ,5 1 ,0 1 ,5 2 ,0 2 ,5 3 ,0 3 ,5 4 ,0 4 ,5 5 ,0 5 ,5


P aste uriz aci n 1

Hidrolis 1

Inoculacinn 112

F erme ntaci n 180

Filtro rotaorio 3


Filtro rotaorio 3


Filtro rotaorio 3

Evaporacin 4

Cristalizacin 2

C entri fugaci n 2

Secado 4

Sexto da

Act iv i dad Duracin (h) 7 ,5 8 ,0 8 ,5 9 ,0 9 ,5 1 0,0 1 0,5 1 1,0 1 1,5 1 2,0 1 2,5 1 3,0 1 3 ,5 1 4,0 1 4 ,5 15 ,0 15 ,5 16 ,0 1 6,5 1 7 ,0 1 7,5 1 8,0 1 8,5 1 9,0 1 9,5 2 0 ,0 2 0,5 2 1,0 2 1,5 22 ,0 2 2 ,5 2 3,0 2 3 ,5 2 4,0 0 ,5 1 ,0 1 ,5 2 ,0 2 ,5 3 ,0 3 ,5 4 ,0 4 ,5 5 ,0 5 ,5


P aste uriz aci n 1


F erme ntaci n 180

Filtro rotaorio 3


Filtro rotaorio 3


Filtro rotaorio 3

Evaporacin 4

Cristalizacin 2

C entri fugaci n 2

Secado 4


32/70


32

Septimo da

Act iv i dad Duraci n (h) 7 ,5 8 ,0 8 ,5 9 ,0 9 ,5 10,0 10,5 11,0 11,5 12,0 12,5 13,0 13,5 14,0 14,5 15 ,0 15 ,5 16 ,0 16,5 17 ,0 17,5 18,0 18,5 19,0 19,5 20,0 20 ,5 21 ,0 21 ,5 22,0 22,5 23,0 23 ,5 24,0 0 ,5 1 ,0 1 ,5 2 ,0 2 ,5 3 ,0 3 ,5 4 ,0 4 ,5 5 ,0 5 ,5


Pasteurizacin 1

Hidrolis 1

Inoculacinn 112F erme ntaci n 180

Filtro rotaorio 3

T an qu e d e m ez cl a 1

Filtro rotaorio 3


Filtro rotaorio 3

Evaporacin 4

Cristalizacin 2

C entri fu gaci n 2

Secado 4

Octavo da

Act iv i dad Duraci n (h) 7 ,5 8 ,0 8 ,5 9 ,0 9 ,5 10,0 10,5 11,0 11,5 12,0 12,5 13,0 13,5 14,0 14,5 15 ,0 15 ,5 16 ,0 16,5 17 ,0 17,5 18,0 18,5 19,0 19,5 20,0 20 ,5 21 ,0 21 ,5 22,0 22,5 23,0 23 ,5 24,0 0 ,5 1 ,0 1 ,5 2 ,0 2 ,5 3 ,0 3 ,5 4 ,0 4 ,5 5 ,0 5 ,5


Pasteurizacin 1

Hidrolis 1

Inoculacinn 112F erme ntaci n 180

Filtro rotaorio 3


Filtro rotaorio 3


Filtro rotaorio 3

Evaporacin 4

Cristalizacin 2

C entri fu gaci n 2

Secado 4


33/70


33

Noveno da

A ct ividad D uracin (h) 7 ,5 8 ,0 8 ,5 9 ,0 9 ,5 10, 0 10, 5 11, 0 11, 5 12, 0 12, 5 13, 0 13 ,5 14, 0 14 ,5 15 ,0 15 ,5 16 ,0 16, 5 17 , 0 17 ,5 18 ,0 18, 5 19, 0 19, 5 20 , 0 20, 5 21, 0 21, 5 22 ,0 22 ,5 23, 0 23 ,5 24, 0 0 ,5 1 ,0 1 ,5 2 ,0 2 ,5 3 ,0 3 ,5 4 , 0 4 ,5 5 ,0 5 ,5 6 ,0

A lmace nam ie nt o 1

Pasteuri zaci n 1

Hidrolis 1

Inoculacinn 112

Fe rme ntaci n 180

Fi ltro rotaorio 3T an qu e d e m ez cl a 1

Fi ltro rotaorio 3


Fi ltro rotaorio 3

Evaporacin 4

Cristali zaci n 2

Centrif ugaci n 2

Secado 4

Decimo da

A ct ividad D uracin (h) 7 ,5 8 ,0 8 ,5 9 ,0 9 ,5 10, 0 10, 5 11, 0 11, 5 12, 0 12, 5 13, 0 13 ,5 14, 0 14 ,5 15 ,0 15 ,5 16 ,0 16, 5 17 , 0 17 ,5 18 ,0 18, 5 19, 0 19, 5 20 , 0 20, 5 21, 0 21, 5 22 ,0 22 ,5 23, 0 23 ,5 24, 0 0 ,5 1 ,0 1 ,5 2 ,0 2 ,5 3 ,0 3 ,5 4 , 0 4 ,5 5 ,0 5 ,5 6 ,0

A lmace nam ie nt o 1

Pasteuri zaci n 1

Hidrolis 1

Inoculacinn 112

Fe rme ntaci n 180Fi ltro rotaorio 3


Fi ltro rotaorio 3


Fi ltro rotaorio 3

Evaporacin 4

Cristali zaci n 2

Centrif ugaci n 2

Secado 4


34/70


35/70


36/70


36

8. TRATAMIENTO DE DESECHOS

Los desechos generados no son peligrosos, los lodos estn inactivados por lo que puedenentregarse a gestores ambientales para su disposicin final adecuada o se enviarn a una

planta de tratamiento de aguas, en la cual se tratar de recuperar la calidad del lquidopara poder descargar a un cuerpo de agua.

Como se mencion anteriormente otro de los subproductos corresponde al sulfato decalcio que al ser filtrado, presentar una humedad muy baja y por tanto puede ser secado,para la recuperacin y posterior venta del mismo.

9. EVALUACION ECONOMICA

En las siguientes tablas y en la figura se presenta el anlisis financiero del proyectomostrando los aspectos ms influyentes en la evaluacin financiera del mismo.

La siguientes tablas nos indica los costos de la materia prima y de los equipos:

Tabla 9.1 Costos de la materia prima

Materia Prima Cantidad (ton) Costo por peso ($/ton) Costo Total ($)

Suero 3,68 0,6 2,208

Acido sulfrico 2,91 1528 4446,48Cal 0,2852 96 27,3792

Acido clorhdrico 0,00000091 260 0,0002366

Total 4476,067437

Tabla 9.2 Costos de los equipos

Equipos Unidades Costo Equipos ($) Costo Total ($)

Tanque almacenamiento 1 8000 8000

Pasteurizador de placas 1 50000 50000

Tanques de agitacion 1 12000 12000

Tanque mezcla 2 12000 24000

Caldero 1 500000 500000

Biorreactor 1 30000 30000

Filtro rotatorio 3 30000 90000

Evaporadores 2 60000 120000

Cristalizador 1 40000 40000


37/70


37

Centrifuga 1 28000 28000

Secador 1 30000 30000

Tanque inoculacion 1 5000 5000

Total 937000

Tabla 9.3 InversionesInversin Costo ($)

Reactivos para Arranque 4476,06744

Maquinaria 937000

Edificaciones 50000

Terreno 100000

Activos diferidos 2000

Total 1093476,07

Las siguientes tablas nos indican los costos variables del proyecto:

Tabla 9.4 Consumos energticos de los equipos

MaquinariaUnidad

esPotencia (KW)

Tiempo de

Operacin (h)

Energa Consumida

(KW-h)

Biorreactor 1 6,30 720,00 4536,00

Tanque de mezclado 2 6,30 4,00 25,20

Centrifuga 1 0,37 8,00 2,96

Filtro Rotatorio 3 8,00 12,00 96,00

Caldero 1 100,00 720,00 72000,00

Pasteurizador de

placas1 29,00 1,00 29,00

Tanque de

inoculacin1 1,50 450,00 675,00

Cristalizador 1 25,00 8,00 200,00

Secador de lecho

Fluidizado1 15,00 16,00 240,00

Consumo Energtico por mes

(KW-h/mes)77804,16

Consumo Energtico Anual (KW-h/ao) 933649,92

Costo Energtico Anual ($) 74691,9936


38/70


38

Tabla 9.5 Gastos totales anuales de los servicios industriales y materia primaGastos Costo anual ($)

Servicios Industriales 1040472,922

Materia Prima 4476,067437

Total 1044948,989

A continuacin se mostrarn los costos fijos:

Tabla 9.5 Costos fijos del proyecto

Cargo

C

a

nt

Salario

(Mensua

l)

Aporte al

IESS

(mes)

Fondo de

Reserva

(mes)

Dcimo

tercer

(Anual)

Dcimo

cuarto

(Anual)

Vacacion

es

(Anual)

Total

Gerente 3 2500,0 278,8 208,3 2500,0 340,0 2500,01235

52,0

Jefe de

produccin

1 1200,0 133,8 100,0 1200,0 340,0 1200,01994

5,1

Secretaria 2 340,0 37,9 28,3 340,0 340,0 340,01178

9,6

Operarios1

0800,0 89,2 66,6 800,0 340,0 800,0

1341

00,8

Guardias 2 380,0 42,4 31,7 380,0 340,0 380,01309

6,6

Choferes 2 500,0 55,8 41,7 500,0 340,0 500,01701

7,6

Administr

ador

1 600,0 66,9 50,0 600,0 340,0 600,01014

2,6Cocineros

y limpieza5 340,0 37,9 28,3 340,0 340,0 340,0

2947

3,9

Total

Anual ($)

3591

18,14

4

Tabla 9.6 Depreciacin de la maquinaria y edificacionesItem Valor ($) Perodo Depreciacin (Aos) Depreciacin ($)

Maquinaria 937000 15 62466,7

Edificaciones 50000 40 1250,0

Total 63716,7

Tabla 9.7 Cantidad de cido ctrico producida y precios de ventaProducto Cantidad ton (mes) Precio ($) Total

Acido ctrico 5,7 600000 3420000

Yeso 105 40 4200

Total 3424200


39/70


39

Tabla 9.8Terrenos 100000

Maquinaria 312333,3333

Edificaciones 37500

Capital Trabajo 752033,5665Valor Desecho 1201866,9


40/70


40

Tabla 9.9 Flujo de caja sin financiamiento

Ao 0 Ao 1 Ao 2 Ao 3 Ao 4 Ao 5

Ingresos por

Ventas

$

3.424.200,0

0

$

3.424.200,0

0

$

3.424.200,00

$

3.424.200,0

0

$

3.424.200,0

0Costos

Variables

$

(1.044.948,

99)

$

(1.044.948,

99)

$

(1.044.948,9

9)

$

(1.044.948,

99)

$

(1.044.948,

99)

Costos Fijos

$

(459.118,1

4)

$

(459.118,1

4)

$

(459.118,14)

$

(459.118,1

4)

$

(459.118,14

)

Utilidad Bruta

$

1.920.132,8

7

$

1.920.132,8

7

$

1.920.132,87

$

1.920.132,8

7

$

1.920.132,8

7

Depreciacin$

(63.716,67)

$

(63.716,67)

$

(63.716,67)

$

(63.716,67)

$

(63.716,67)

Utilidades

antes de

Impuestos

$

1.856.416,2

0

$

1.856.416,2

0

$

1.856.416,20

$

1.856.416,2

0

$

1.856.416,2

0

Impuestos

(20%)

$

371.283,24

$

371.283,24

$

371.283,24

$

371.283,24

$

371.283,24

Utilidad Neta

$

1.485.132,9

6

$

1.485.132,9

6

$

1.485.132,96

$

1.485.132,9

6

$

1.485.132,9

6

Depreciacin$

63.716,67

$

63.716,67

$

63.716,67

$

63.716,67

$

63.716,67

Inversiones

$

(1.093.476,07)

Capital de

Trabajo

$

(752.033,5

7)

Valor de

Desecho

Flujo Neto

$

(1.845.509

,63)

$

1.548.849,6

3

$

1.548.849,6

3

$

1.548.849,63

$

1.548.849,6

3

$

1.548.849,6

3

Valor Actual

$

(1.845.509,63)

$

1.280.041,01

$

1.057.885,14

$

874.285,24

$

722.549,78

$

597.148,58

Reposicin

$

(565.468,6

2)

$

492.416,52

$

1.366.701,75

$

2.089.251,5

3

$

2.686.400,1

1


41/70


41

Tabla 9.9 Flujo de caja sin financiamiento (continuacin)Ao 6 Ao 7 Ao 8 Ao 9 Ao 10

$

3.424.200,00

$

3.424.200,00

$

3.424.200,00

$

3.424.200,00

$

3.424.200,00

$

(1.044.948,99)

$

(1.044.948,99)

$

(1.044.948,99)

$

(1.044.948,99)

$

(1.044.948,99)$

(459.118,14)

$

(459.118,14)

$

(459.118,14)

$

(459.118,14)

$

(459.118,14)

$

1.920.132,87

$

1.920.132,87

$

1.920.132,87

$

1.920.132,87

$

1.920.132,87

$

(63.716,67)

$

(63.716,67)

$

(63.716,67)

$

(63.716,67)

$

(63.716,67)

$

1.856.416,20

$

1.856.416,20

$

1.856.416,20

$

1.856.416,20

$

1.856.416,20

$

371.283,24

$

371.283,24

$

371.283,24

$

371.283,24

$

371.283,24

$

1.485.132,96

$

1.485.132,96

$

1.485.132,96

$

1.485.132,96

$

1.485.132,96

$

63.716,67

$

63.716,67

$

63.716,67

$

63.716,67

$

63.716,67

$

1.201.866,90

$

1.548.849,63

$

1.548.849,63

$

1.548.849,63

$

1.548.849,63

$

2.750.716,53

$

493.511,22

$

407.860,51

$

337.074,81

$

278.574,22

$

408.876,48$

3.179.911,34

$

3.587.771,85

$

3.924.846,66

$

4.203.420,88

$

4.612.297,36

Tabla 10. VAN y TIR del proyectoVAN $ 4.612.297,36

TIR 83,86%

Tabla 9.11 Flujo de caja con financiamiento

Ao 0 Ao 1 Ao 2 Ao 3 Ao 4 Ao 5

Ingresos por Ventas

$

3.424.200,

00

$

3.424.200,

00

$

3.424.200,

00

$

3.424.200,

00

$

3.424.200,

00

Costos Variables

-$

1.044.948,

99

-$

1.044.948,

99

-$

1.044.948,

99

-$

1.044.948,

99

-$

1.044.948,

99


42/70


42

Costos Fijos

-$

459.118,1

4

-$

459.118,1

4

-$

459.118,1

4

-$

459.118,1

4

-$

459.118,1

4

Intereses-$

80.685,84

-$

75.395,33

-$

69.624,45

-$

63.329,57

-$

56.463,11

Utilidad Bruta

$

1.839.447,

03

$

1.844.737,

53

$

1.850.508,

42

$

1.856.803,

30

$

1.863.669,

76

Depreciacin-$

63.716,67

-$

63.716,67

-$

63.716,67

-$

63.716,67

-$

63.716,67

Utilidades antes de

Impuestos

$

1.775.730,

36

$

1.781.020,

87

$

1.786.791,

75

$

1.793.086,

63

$

1.799.953,

09

Impuestos (20%)

$

355.146,0

7

$

356.204,1

7

$

357.358,3

5

$

358.617,3

3

$

359.990,6

2

Utilidad Neta

$

1.420.584,

29

$

1.424.816,

69

$

1.429.433,

40

$

1.434.469,

31

$

1.439.962,

47

Depreciacin$

63.716,67

$

63.716,67

$

63.716,67

$

63.716,67

$

63.716,67

Inversiones

-$

1.093.476,

07

Capital de Trabajo

-$

752.033,5

7

Valor de Desecho

Prstamo$

888.610,5

7

Amortizacin

prstamo

-$

58.265,49

-$

63.556,00

-$

69.326,88

-$

75.621,76

-$

82.488,22

Flujo Neto

-$

956.899,0

7

$

1.426.035,

46

$

1.424.977,

36

$

1.423.823,

18

$

1.422.564,

21

$

1.421.190,

92

Valor Actual

-$

956.899,0

7

1178541,7

0973278,71 803711,07 663636,70 547930,62

Reposicin$

221.642,6

4

$1.194.921,

35

$1.998.632,

42

$2.662.269,

12

$3.210.199,

74


43/70


43

Tabla 9.11 Flujo de caja con financiamiento (continuacin)

Ao 6 Ao 7 Ao 8 Ao 9 Ao 10

$ 3.424.200,00 $ 3.424.200,00 $ 3.424.200,00 $ 3.424.200,00 $ 3.424.200,00

-$ 1.044.948,99 -$ 1.044.948,99 -$ 1.044.948,99 -$ 1.044.948,99 -$ 1.044.948,99

-$ 459.118,14 -$ 459.118,14 -$ 459.118,14 -$ 459.118,14 -$ 459.118,14

-$ 48.973,18 -$ 40.803,16 -$ 31.891,31 -$ 22.170,26 -$ 11.566,54

$ 1.871.159,69 $ 1.879.329,70 $ 1.888.241,56 $ 1.897.962,61 $ 1.908.566,33

-$ 63.716,67 -$ 63.716,67 -$ 63.716,67 -$ 63.716,67 -$ 63.716,67

$ 1.807.443,02 $ 1.815.613,04 $ 1.824.524,89 $ 1.834.245,94 $ 1.844.849,66

$ 361.488,60 $ 363.122,61 $ 364.904,98 $ 366.849,19 $ 368.969,93

$ 1.445.954,42 $ 1.452.490,43 $ 1.459.619,91 $ 1.467.396,75 $ 1.475.879,73

$ 63.716,67 $ 63.716,67 $ 63.716,67 $ 63.716,67 $ 63.716,67

$ 1.389.004,94

-$ 89.978,15 -$ 98.148,17 -$ 107.060,02 -$ 116.781,07 -$ 127.384,79

$ 1.419.692,93 $ 1.418.058,93 $ 1.416.276,56 $ 1.414.332,35 $ 2.801.216,54

452357,92 373419,24 308223,04 254380,10 416382,99

$ 3.662.557,66 $ 4.035.976,90 $ 4.344.199,94 $ 4.598.580,04 $ 5.014.963,03

Tabla 9.12. VAN y TIR del proyecto

VAN $ 5.014.963,03TIR 149%


44/70


44

A continuacin se muestra el punto de equilibrio del proyecto:

10. Conclusiones

El punto de equilibrio muestra que el proyecto empieza a recibir ingresos netos por ventasdel producto cuando se han producido 11 toneladas de cido ctrico que equivale a 440sacos de 25 kg, alcanzando un precio de venta cercano a $600000.

El punto de equilibrio es alcanzado dentro de 60 das de operacin, dejando una altarentabilidad.

El proyecto tiene por costos fijos anuales un valor de $ 459 118,144 aproximadamente.

El proyecto puede ser considerado altamente rentable al presentar una tasa interna deretorno del 149%, con un valor actual neto de $5 014 963,03 para la inversin requeridade $1 093 476.07.

11. BIBLIOGRAFA

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0

200000

400000

600000

800000

1000000

12000001400000

1600000

0 10 20 30

$

Tonelas acido citrico

Punto de equilibrio

Costos fijos

Costos totales

Ventas
http://www.redalyc.org/articulo.oa?id=49615003http://www.redalyc.org/articulo.oa?id=49615003


45/70


45

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2Frefame%2Farticle%2Fdownload%2F24518%2F25119&ei=riwqU6KIDcm5kQe9uIDwDQ&usg=AFQjCNFJn6Aa24o9OX1yiQu4ILmrCXt-zQ, (Marzo, 2014)

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46/70


46

ANEXOS

ANEXO 1: VISTAS DE LA PLANTA

Figura A1. Lay out de la planta de produccin de cido ctrico

Figura A2. Vista 3d de la planta industrial


47/70


47

Figura A3. Vista 3d de la zona de produccin

Figura A4. Vista 3d del rea administrativa

ANEXO 2: BALANCES DE MASA Y ENERGIA

En el tanque de almacenamiento y intercambiador de calor

= 3600

1024

=3686, 4

Balance en el tanque de hidrolisis

+ = + 3686,4 + 9 . 1 4

=10.24

+


48/70


48

=3676.16

Balance en el biorreactor

Inculo=57.6

= + =(10.24+0.576 )

= 5 . 8 9

+ = 3676.16 +5.89 =

=3686.97 Balance en el filtro de placas

+ =

Biomasa=57.6 3592.70 = 185.96

=+0.25=(185.96+17.5)Kg

=203.96

3686.97 +203.96 = =3483.15

Balance en el tanque agitado


49/70


49

+ = 3483.51 +285.15

=

=3768.66 Balance en el filtro

= + 3768.66493.21=(0.995)

= 3275.46

3768.66=3259.07+

=509.59 Balance en el tanque

= + 509.54+2891.3=

L=2891.3

=3400.84 Balance en el filtro

0= 427.04

= + 3400.89=427.09+


50/70


50

=2973.8 Balance en el evaporador

= + 2

2=2689.74

0.06 = 0.67 =284.26

Balance en el cristalizador0.67 = 0.85 =223.90

= + 284.26=+223.90

= 60.61 2

Balance en la centrifuga

0.95=0.85=200.33

= + 223.7=200.33+

=23.57 Balance en el secador

200.33190.1=


51/70


51

=10,23

ANEXO 3. DISEO DE LOS PRINCIPALES EQUIPOS

Para el diseo de los tanques de almacenamiento, los biorreactores, los tanques agitados seus un programa en Visual Basic, se debe colocar parmetros como la relacinaltura/dimetro, el material de construccin, el sobredimensionamiento, la temperatura ypresin de operacin.

Para disear el sistema de agitacin se procede de la siguiente manera:

Sistema de agitacin para el biorreactor

Segn el proceso se escoge el sistema de agitacin adecuado, a continuacin se muestrauna tabla con la informacin necesaria:

C8. Parmetros de seleccin del sistema de agitacin

Como en el proceso se trabajar con microorganismos en bibliografa se recomienda usarturbinas Rushton. Las relaciones para disear las turbinas Rushton son:

= 3


52/70


52

=0,2

=0,25

= 1 =0,1

Del programa se obtuvo que el dimetro del reactor es: 3m; por lo tanto se tendr

= 3 = 0.52

=0,2 =0,10 = 0,25 = 0,13

= 1 = 0 . 5 2

= 0,1 = 0.158

Se asume una potencia de agitacin, para ellos se puede usar la siguiente tabla:

C9. Potencia requerida para algunos procesos.

Se escogi una potencia de 0.01 Kw/m3


53/70


53

=0.04 3.6 = 0.144Se calcula el nmero de Reynolds, asumiendo un Ni=1 s-1:

=

= 110240.520.520,01 =27688.96

Con este valor se toma de la siguiente tabla el Nmero de potencia: Np

Figura 2. Relaciones entre el Re y Np.

Con el Np se calcula el Ni real y se procede a un proceso iterativo hasta encontrar el Niadecuado:

C10. Datos del proceso iterativo

Niasumido

Re Np Nicalculado

1 27688.9 5,5 0.87

0.87 24258.7 5,5 0.87


54/70


54

Con el nmero de Reynolds calculado con el Ni real se obtiene el NQ de la siguientegrfica:

Figura 3. Relaciones entre el Re y NQ.

Del nmero de bombeo NQse calcula el caudal y con el caudal la velocidad especfica:

= 0 , 7 1 = = 0.089

= = 4 =0,414 1.3 El valor de la velocidad especfica debe estar dentro del rango indicado en la siguiente tabla(Tomado del libro de Wallas) de acuerdo al proceso:

C11. Resultados de agitacin en funcin de la velocidad especfica.


55/70


55

.

En caso de que no estuviese dentro del rango se deber cambiar la potencia y nuevamenterealizar todos los clculos.

En este caso y a pesar de que se emple la potencia mnima no se alcanz un valor dentrodel rango, esto se debe a que la viscosidad del medio es muy baja.

Sistema de esterilizacin

Para determinar el tiempo necesario para la esterilizacin se supondr que el medio poseeuna alta contaminacin. La relacin entre el nmero de clulas o esporas viables y eltiempo de tratamiento es la siguiente:

= Donde:

N es el nmero de clulas viables tras el tratamiento. En principio, debido a laduracin de la fermentacin y al gran volumen del reactor, se exigir una reduccina la billonsima parte de la poblacin inicial.


56/70


56

No es el nmero de clulas viables antes del tratamiento..

D es el tiempo de reduccin decimal, se toma el valor ms restrictivo para esporasmesfilas a una temperatura de 100C, que es de medio minuto.

T es la duracin del tratamiento que se debe aplicar.

Suponiendo una alta contaminacin del sustrato existirn del orden de 5 millones de clulaspor gramo de sustrato y si en el reactor intervienen 3066,3 Kg, habr:

= 5000000 1000

1 3066,3 = 1,5 10

151,510 =

0,5 = 6

Si se considera el tiempo obtenido es aceptable para un tanque de las dimensionesespecificadas anteriormente, sin embargo es necesario conocer el caudal de vapornecesario para proveer dicha energa.

Para disear el sistema de esterilizacin se determinar el caudal de vapor necesario paracalentar el sustrato de 30 C hasta 100 C, para ello se realizar un balance de energa:

= = =

3686 0,041

(10030)=

2257.2

= 64.94 Realizando la simulacin respectiva del proceso se obtuvo que el tiempo necesario paraque se produzca el calentamiento y la esterilizacin es de: 20 min Por lo tanto el caudalde vapor es de:

= 194.83 Transformando este caudal a BHP:

() = 194.83 2,2 1

1 34,5 = 12.4

Con este valor se escogi la caldera adecuada.


57/70


57

Diseo del filtro rotatorio

El rea del filtro se calcular usando la siguiente ecuacin:

= ()2 / Dnde:

P es la cada de presin: 15 psi

t es el tiempo que durar el proceso de filtracin: 6 horas

S es la resistividad de la torta: 0,4

valor tomado de bibliografa: 33,5 m-2psi0,5h

Vf el volumen de filtrado es 3.40 m3

= ,(), / 3.40

= 3.6 Diseo del Evaporador

Se usar un evaporador de doble efecto.

Figura 4. Evaporacin doble efecto.

Se tomar, para calcular el caudal de alimentacin, un tiempo de vaciado de 12 min. Latemperatura de entrada ser 40 C y se supondr tambin 30 C como la temperatura desalida del equipo, por lo que, la presin en este ultimo efecto ser de 7,50x10-2


58/70


58

atmsferas.

Segn la bibliografa consultada, para el tipo de evaporadores usando el coeficiente detransferencia de calorest entre los 2.300 W/m2K y los 11.000 W/m2K. Se ha tomadopara el clculo un valor de transferencia muy cercano al valor inferior, 2.800 W/m2K de

manera que el sistema quedar sobredimensionado ya que el coeficiente de transferenciaser en realidad superior a esta cifra.

Se realiz un balance de Masa, obteniendo lo siguiente:

C13. Corrientes en Kg/h en el evaporador.Total Agua Acido

Alimentacin 17050 15.345 1.705

Concentrado 2544.78 839.78 1.705

Evaporado 14505.22 14505.22 0

Se realiza un balance entlpico evaluando la diferencia til de temperatura: diferenciaentre la temperatura del vapor vivo en el primer efecto y la temperatura de evaporacinen el ltimo efecto.

=1+2110=1+2

50 = 1 = 2

Datos:

hf= 40 Kcal /Kg

H1= 614,72 Kcal /Kg

H2= 635,12Kcal /Kg

hc2 = 90 Kcal /Kg

hc1 = 40 Kcal /Kg

w= 511, 91 Kcal /Kg

1= 542,12 Kcal /kg


59/70


59

2 = 574,12 Kcal/kg

Ecuaciones:

+ = + + = +

+ = 14505.22Colocando los datos para resolver el sistema:

(511.90)+17050.4=635 + (17050) 9 0(545.12 + (17050) 90 = (614.72) + 2544.7840

Resolviendo el sistema se tiene:

=10676 / = 7735 / = 7289 /

Calculando el rea:

= = UAT

= = UAT

A = UT = 33.32 A = 27.24

De modo que se asume un rea necesaria de 35 m2

Pasteurizador de placasSe consider que se atraviesa en 20segundos todo el intercambiador, por lo que

= 36001.02415 = 245.76 / = Anteriormente se dio el valor de Lambda y del cp del suero. Reemplazando valores

=0.27 /


60/70


60

En un intercambiador se cumple que

=

Se asume un rea comn de 6000 kW/m2H, y el LMTD se calcula en contracorriente, dedonde se obtiene un rea de transferencia de:

= 40

ANEXO 4. CATLOGOS DE LOS EQUIPOS

Tanques a presin de volumen menor a 5m3

Filtros rotatorios a vaco


61/70


61


62/70


62


63/70


64/70


65/70


65

Centrfuga


66/70


66


67/70


67

Evaporador


68/70


68

Secador de lecho fluidizado


69/70


69


70/70


Planta de ácido cítrico

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