PRODUCCIÒN DE ALCOHOL ETILICO PARA LA ELABORACIÒN DE BEBIDAS ALCOHOLICAS ALCOHOL ETILICO El producto principal del proceso de fermentación es el alcohol etílico con una pureza del 96% en volumen y se conoce comercialmente como etanol, alcohol rectificado, alcohol neutro, o espíritu de vino. Se usa principalmente en la elaboración de bebidas alcohólicas, y algunas veces como solvente y en la industria farmacéutica y de cosméticos. Para producir alcohol etílico se puede seleccionar cualquier producto que contenga azúcares o carbohidratos fácilmente transformables en azúcar fermentable. En Colombia, la principal materia prima utilizada para la obtención del alcohol etílico es el material sacarino entre el que encontramos la melaza, la miel virgen de la caña de azúcar, el jugo de caña y en algunos casos la panela.
Etapa 1 Esterilización: Se realiza esta etapa con el fin de evitar en la levadura cualquier infección por c ausa de microrganismos que estén presentes en la materia prima y que al contrario de ser necesarios para la fermentación, son perjudiciales para la misma.
BALANCE DE MASA ESTERILIZACIÒN La cantidad de vapor utilizada en esta etapa es tomada del balance de energía debido a que este es utilizado para llevar la temperatura de la melaza hasta 105ºC, temperatura óptima para una buena esterilización. Así el vapor consumido es de 0.4503 toneladas por toneladas de alcohol etílico. •
Corrientes de entrada :: melaza, vapor. v apor.
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Corrientes de salida : melaza esterilizada.
Entonces melaza + vapor = Melaza esteriliz ada 5 Ton + 0.4503 Ton = 5.4503 Ton de melaza esterilizada
BALANCE ENERGIA ESTERILIZACION •
Q(vapor) ESTERILIZACION
Este es el calor involucrado en esta etapa es el necesario para esterilizar la melaza por medio de adición directa de vapor hasta conseguir una temperatura de a 105ºC. La temperatura inicial de la melaza es de 25ºC.. 25ºC = 77ºF
Cp = 1209.5 J/Kg ºF
105ºC = 221ºF •
Q = m * Cp * D T
Donde m es la masa de entrada, Cp la capacidad calorífica de la melaZa y D T la diferencia de temperaturas de entrada y de salida. •
Q = 5000 Kg * 1209.5 J/Kg ºF * ( 221ºF - 77ºF)
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Q = 8.7 * 108 J
Este calor es suministrado por la inyección de vapor, de tal manera que al entrar en contacto con la melaza, presenta una condensación, así:
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Q = mv *( Cpv * D T +l vaporización)
Cp =1046.88 J/Kg ºF D T = El vapor entra a 150 ºC = 302 ºF y sale a 107 ºC junto en la mezcla = 221 ºF El l de vaporización a 105 ºC = 1849140.7 J/Kg •
Q = mv *[ 1046.88 J/Kg ºF * ( 302 - 221 ) ºF + 1849140.7 J/Kg]
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8.7 * 108 J = mv * 1930169.2 J/Kg
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mv = 450.3 Kg = 0.4503 Ton de Vapor por Ton de producto
Etapa 2 Clarificación: El objetivo de esta etapa es el de disminuirle a la materia prima el contenido de azúcar para una buena incubación de la levadura.
ETAPA 3 Fermentación La palabra fermentación alude al desprendimiento de CO2 durante la transformación química de ciertas sustancias orgánicas fermentescibles en presencia de los fermentos o enzimas que actúan como catalizadores de la reacción.
Etapa 4 Destilación. La destilación es la operación mediante la cual se separan los componentes de una mezcla de varios líquidos; los líquidos se separan suministrando calor a la mezcla, llegando al instante en que la temperatura alcanzada es la temperatura de ebullición del componente más volátil; las moléculas de este se escapan de la mezcla líquida en un estado de vapor y mediante la refrigeración posterior son condensados . Columna DESTROZADORA En esta columna se introduce el vino. Realiza una separación de todas las impurezas no volátiles, que consisten básicamente en materia orgánica y sales minerales, los vapores alcohólicos extraídos tienen una concentración aproximada de 70 a 90º GL. El agua eliminada conteniendo todas estas impurezas es lo que se llama vinaza. Columna HIDROSELECTORA La columna hace un lavado del alcohol con el fin de realizar la separación de los compuestos menos volátiles, basándose en que la mezcla de pentanoles, propanol, isobutanol, etc. que se forma no es miscible con el agua. El alcohol sale por la parte inferior de la columna, con un grado alcohólico de 10-15º GL, casi limpio de impurezas volátiles excepto metanol. RECTIFICADORA eleva el grado alcohólico desde 10-15 hasta 96º GL y completamente limpio de impurezas como los aceites isopropanol, amidas , aminas, con la excepción del metanol. Hasta hace unos años, este era el alcohol comercial. DESMETILIZADORA En esta columna también llamada como repase final, se produce la separación del metanol y el etanol. El alcohol entra por la parte superior, concentrándose el metanol en la cabeza de la columna de donde se extrae. El alcohol se saca por la parte inferior de la columna, limpio de impurezas y con un grado de 96,5º GL.
