Elaboracion Del Jabón

Fase 4 – Operaciones Operaciones con Sólidos Procesos Químicos

Presentado por:

Presentado a: Claudia Marcela Marín

Universidad Nacional Abierta y a Distancia (UNAD) Mayo 2017

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INTRODUCCION En cada proceso y/o operación unitaria se cambia las condiciones de una determinada cantidad de materia de una o más formas, cada operación unitaria tiene una fuerza impulsadora, un gradiente en alguna propiedad, que da cuenta del mecanismo de transferencia Con la realización de este trabajo identificaremos explicar de una forma breve y clara los procesos sobre las operaciones con sólidos y los fenómenos de transferencia identificando cada una de ellas y conociendo ejemplos en los cuales podemos encontrar en la vida cotidiana para que sea más fácil la aplicación Con la elaboración del mapa conceptual de la Unidad II, Lograr una clara identificación de los temas a tratar durante el desarrollo de las activida des de la unidad II.

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OBJETIVOS Objetivo General 

Identificar y poner en práctica las temáticas estudiadas la unidad II para el desarrollo del trabajo correspondiente, logrando tener claro los conceptos básicos de los procesos Químicos y sus operaciones con sólidos y fenómenos de transferencia.

Objetivos Específicos 

Escoger unos de los procesos industriales expuestos en la guía. ( proceso del jabón)

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Responder una serie de preguntas con la finalidad de tener más claro el tipo de proceso escogido.



Realizar el diagrama de PFD correspondiente al proceso de elaboración del Jabón.

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DESARROLLO DE LA ACTIVIDAD

1.

Proceso escogido

Planta de producción de Jabón

2.

En este paso el estudiante debe dar respuesta a las siguientes preguntas: a. ¿Qué tipo de proceso industrial maneja su planta, continuo, discontinuo, intermitente? Justifique su respuesta. R/ La fabricación de jabones puede hacerse por método de tareas (intermitente) o por método continuo. La elección del procedimiento y de las materias primas depende de la calidad que se quiera obtener, de la instalación para el manejo y tratamiento de las materias primas y de los medios para producir el jabón y recuperar la glicerina. En el caso de la planta productora de jabones funciona bajo unas condiciones de procesos continuo operando a elevadas temperaturas y presión, además el sistema cuenta con un dispositivo que controla el suministro de materia primas, en el cual permite optimizar el proceso en términos de consumo de materia por unidad de productos elaborados, generando menos tiempo de operan, mayor rentabilidad y un mejor control. b. ¿Qué materias primas (principales y secundarias) requiere su planta?

MATERIAS PRIMAS PARA LA ELABORACION DEL JABON PRNCIPALES DESCRIPCION NOMBRE se usa por su característica de dar cuerpo al jabón, haciéndolo más Aceite de Palma duro y con un tacto más untuoso. Es un aceite relativamente barato y produce una espuma muy cremosa. Se suele usar de un 10 a un 30%.

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Manteca de Cacao

proporciona suavidad, emoliencia, dureza y cremosidad en la espuma. Además, aunque también la hay desodorizada, proporciona muy buen aroma a chocolate. Es muy duro y tiene un punto de fusión bastante alto. Se usa de un 5 a un 15% preferiblemente.

Aceite de Coco

Tiene como principal particularidad la cantidad de espuma que produce y su enorme limpieza. Tanto es así que, un jabón sólo de coco, puede resultar demasiado limpiador y producir sequedad en la piel. Proporciona además bastante dureza al jabón lo cual lo hace un buen complemento para el aceite de oliva. Se suele usar de un 10 a un 30% como máximo.

SECUNDARIOS Sebo

El sebo se utiliza en la fabricación de jabones en mayor cantidad que cualquier otra grasa. Se obtiene fundiendo grasas de ganado vacuno, lanar, caballar, etc., y se clasifica en dos grados comerciales: comestible y no comestible. La mayor parte del sebo utilizado es no comestible.

Grasa

La grasa o manteca ocupa el segundo lugar en importacia entre las materias grasas utilizadas para producir jabón. La grasa pocas veces se utiliza sola en las calderas de saponificación; generalmente se utiliza combinada con el sebo. Los jabones hechos con manteca son algo mas blandos que los fabricados con sebo y no tienen el olor y la estabilidad peculiares de los fabricados con sebo. La manteca contiene mayor porcentaje de ácidos grasos sin saturar que el sebo.

Materiales no Graso

Las principales no grasas son: la colofina, el aceite de pino y ácidos nafténicos. Estos materiales no grasos no son triglicéridos, y por consiguiente no se forma glicerina cuendo se transforman en jabón. Estos jabones se mezclan en pequeñas cantidades con los jabones ordinarios para el uso en lavanderías y jabones industriales

Colorantes

Además de una amplia gama de colores, existen en el mercado colorantes nacarados, perlados y plateados.

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Esencias Aromáticas

c.

Las esencias aromáticas disponibles incluyen una gran variedad de fragancias que van desde la albahaca hasta el anís, pasando por aromas tales como cereza, chocolate, jazmín, lavanda, limón, menta, pino, sándalo, vainilla, por nombrar sólo algunas de las muchas existentes.

Identifique las operaciones unitarias que se utilizan en su planta y clasifíquelas según el fenómeno de transferencia de masa, calor y movimiento.

OPERACIÓN UNITARIA Depósito previo de producción

FENOMENO DE TRANSFERENCIA Trasferencia de Movimiento

Verificación de calidad

Trasferencia de Movimiento

Dosis de los materiales


Saponificación

Trasferencia de Calor

Agitación

Trasferencia de Masa

Fase de depuración.


Última fase de saponificación


Fase de secado

Trasferencia de Calor y Masa

Fase de picado

Operaciones Físicas complementarias

Fase de trasporte


Fase de mezcla


Fase de molienda

Operaciones Físicas complementarias

Proceso de extrusión


Proceso de corte




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Proceso de prensado


Proceso de empaquetado.


Trasportación


Depósito temporal


Fase de distribución


d.

Explique la transformación física o química que sufre la materia prima en cada fenómeno mencionado para su proceso.

OPERACIÓN UNITARIA

Depósito previo de producción


Dosis de los materiales

PROCESO En este paso las materias primas son depositadas transitoriamente hasta que se inicie la producción. En el caso de aquellos materiales en estado líquido, se utilizan tanques de tamaño considerable en donde se cargan estos líquidos, estos pueden ser subterráneos o no. Generalmente el local de almacenaje debe ser un establecimiento de grandes proporciones y acondicionados con todos los elementos de seguridad requeridos para evitar situaciones como cortos circuitos, incendios o cualquier otra circunstancia que pueda resultar riesgosa, pues estos son materiales combustibles inflamables. Para que el producto sea excelente es importante analizar la calidad de cada uno de los materiales que lo compondrán. Estos análisis determinarán el grado de integración de las materias grasas durante la saponificación, siendo estos índices los de saponificación, yodo y acidez. Para la producción del jabón, se establece cierta cantidad de carga la cual implica a su vez la dosis que se empleará de las materias primas, que serán bombeadas hacia una paila o fuente donde serán hervidas. Este paso marca ya el comienzo de la elaboración del jabón que será explicado en el siguiente paso.

TRANSFORMACION

Física

Física

Física

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Saponificación

Agitación

Fase de depuración.

Este es un proceso químico que genera una reacción de la cual a su vez se crean los jabones, mediante la separación de las grasas en un ambiente alcalino, consiguiéndose los ácidos grasos y la glicerina. Para que esta reacción ocurra se procede a mixturar ácidos grasos de origen vegetal o animal con el elemento alcalino el cual compone de agua y una base o álcali co mo la potasa que logra un producto blando, o la sosa cáustica para lograr más dureza en el mismo; de esta reacción también se obtiene la glicerina que conocemos tiene un efecto suavizante. Cuando se tienen listas todas las materias primas necesarias, estas deberán ir en la paila donde se realizará todo el procedimiento, que para una carga o lote de aproximadamente 600 kilogramos de jabón en pasta, necesitará de 120 kilogramos de materias grasas, 100 litros de agua corriente y 120 kilogramos de sebo puro. Procederá a calentarse la caldera controlando la temperatura la cual no debe superar los 80 °C que debe mantenerse, activando posteriormente el mecanismo de agite de la caldera que ayudará a que los materiales se integren bien. Luego, con un chorro lento y fino, se deberá ir añadiendo, 41 litros de la sosa cáustica ya habiendo sido previamente a este paso, puesta a disolución en 38° en la escala Beaumé; se irá vertiendo la disolución con delicadeza mientras se agita constantemente, manteniendo la temperatura de la caldera en 80 °C. Luego de completado lo anterior verificar y registrar el tiempo, controlando que el sistema de agite de la caldera haga su labor por unos 45 minutos conservando la temperatura siempre en 80 °C, pasados estos minutos se añadirán con la misma delicadeza 82 litros de lejía de sosa a 38 grados Beaumé, debiendo dejar que se agite por 60 minutos siempre en la temperatura de 80 °C, esto logrará la absoluta saponificación. Después, siempre manteniendo el agite con la masa fluida y la temperatura en la paila, se añade una disolución de sal común (35 kilos de sal en 150 litros de agua corriente) a 80 °C, dejando que se mixture bien con ayuda del movimiento. Una vez mixturada la salmuera, continuar agitando por media hora más y luego detener todo para que el preparado se enfríe haciéndolo descansar, esto de paso quitará el exceso de lejía, equilibrando el pH en neutro. Luego de dejar la preparación en reposo por unas 12 horas, notará que esta ya se ha enfriado, también verá que se formaron un par de capas, una que es el jabón sólido o pasta neutra que está

Química

Química

Química

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Última fase de saponificación

en la parte superior de la masa, y por debajo de está notará la sal o lejías y la glicerina, estos últimos se separarán del resto de la preparación mediante un conducto especial que posee la caldera, y será depositado aparte en un tanque para el efecto, pudiendo ser esta lejía posteriormente aprovechada. Cuando se haya separado totalmente los subproductos de la primera fase de saponificación y queda la masa del jabón en la caldera, esta vuelve a encenderse, a 80 °C, hasta notar que la pasta vuelve a ser maleable, allí se enciende el sistema de agite y luego de unos minutos se van añadiendo, mientras se da el movimiento, 32 litros de glicerina que deberá mixturarse bien con la masa del jabón, lo que se logrará luego de unos 8 minutos. Mientras se sigue dando el movimiento, paulatinamente y en porciones reducidas, irá agregando sal sódica básica unos 130 kilogramos exactos, la cual gradualmente se disolverá integrándose al material jabonoso, agitando todo el preparado por unos 45 minutos

Química

Fase de secado

Posteriormente se traslada el preparado al tanque de secado, de donde luego pasará a los rodillos de acero para crear tiras de la masa, que irán depositadas a un recipiente.

Física

Fase de picado

Aquí pasan las tiras de jabón por un rodillo con dientes que va partiendo las tiras en otras más pequeñas

Física

Fase de trasporte

Fase de mezcla

Fase de molienda

Las tiras de jabón son llevadas a la mezcladora y la molienda. Las tiras de jabón se pasan por la prensa Ruchman que realiza el mezclado y molinado, siendo este el momento en que se agregan los aromas y aceites esenciales rociando estos sobre la mezcla molinada de jabón, y para que estos aromas no se evaporen, debe añadirse un fijador como resinas, bálsamos naturales u otro producto. Luego se agrega la anilina que le dará color, la cual debe disolverse bien previamente en agua caliente, buscando que el color tenga que ver con el aroma, en decir por ejemplo, para aroma de rosas buscar colores afines. Por último se agregan aditivos que otorgarán suavidad como emulsiones de cera o lanolina. Esta fase implica hacer pasar el pr eparado por los rodillos a distintas velocidades, logrando el prensado perfecto de sus partes. Posteriormente vuelve a cortarse las tiras en pedazo con una cuchilla al final de este proceso.

Física

Química

Física

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Proceso de extrusión

Proceso de corte


Proceso de prensado

Proceso de empaquetado.

Trasportación

Mientras las tiras de jabón aún se mantienen húmedas y calientes, se las hace pasar por la máquina de extrusión, en donde se ejercerá presión que comprimirá a la perfección las partes, con ayuda de vapor. Esto formará largas y anchas barras de jabón que después serán perforadas con moldes de distintas formas, rectangulares, cuadradas o cilíndrica Aquí la máquina procede a cortar las piezas en pastillas. El producto deberá cumplir con los parámetros de calidad, los cuales serán verificados con análisis específicos del mismo, que tendrán relación con su composición, como el contenido de humedad en un 23%, álcali libre no más del 0,05%, grasa insaponificable no más del 0,1% y sal no más del 0,5% (debe tenerse en cuenta que el jabón se tornará endeble si posee más sal de la recomendada). Luego de que el jabón se haya cortado en pastillas, estas pasarán por la máquina troqueleadora, dándole la forma final junto con la marca. Después del paso anterior, cada uno de los jabones son empaquetados con la ayuda de una máquina para el efecto, luego se trasportan a cajas de cartón. Todas las cajas con los j abones son llevados para ser almacenados en un depósito.

Física

Física

Química

Física

Física

Física

Depósito temporal

Las cajas quedan en el depósito hasta el momento en que son derivadas al cliente. Este edificio debe estar acondicionado para el efecto, con aire circulante y humedad justa para que no se deteriore el producto.

Física

Fase de distribución

Los jabones duran bastante tiempo si son bien conservados y almacenados, luego de que estos hayan sido entregados a los clientes.

Física

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3. Diagrama de Proceso en PFD del Jabón

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CONCLUSIONES Mediante la culminación de este trabajo, logramos comprender lo visto de la unidad II con respecto a las operaciones de sólidos y fenómenos de transferencia que es lo mismo que fenómenos de transporte en los cuales intervienen 3 fenómenos como lo es el calor, masa o movimiento, esto hace que cada proceso de transferencia tenga una terminación total sobre la entrada como es la materia prima y la salida correspondiente a las moléculas necesarias para poder dar salida al proceso químico. Como futuros ingenieros es importante conocer de dónde viene cada u no de los procesos que se necesita para cambiar un proceso químico o físico con la finalidad de conocer paso por paso que se necesita para la trasformación de algún producto o material, estas sujetas a las

CONCLUSIONES Mediante la culminación de este trabajo, logramos comprender lo visto de la unidad II con respecto a las operaciones de sólidos y fenómenos de transferencia que es lo mismo que fenómenos de transporte en los cuales intervienen 3 fenómenos como lo es el calor, masa o movimiento, esto hace que cada proceso de transferencia tenga una terminación total sobre la entrada como es la materia prima y la salida correspondiente a las moléculas necesarias para poder dar salida al proceso químico. Como futuros ingenieros es importante conocer de dónde viene cada u no de los procesos que se necesita para cambiar un proceso químico o físico con la finalidad de conocer paso por paso que se necesita para la trasformación de algún producto o material, estas sujetas a las leyes para determinar con claridad la cantidad de molécula .

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Procesos

Químicos.

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