Balance de Materia y Energía

Balance de materia y energía

El objetivo principal del presente proyecto, es la producción del jabón. Esta etapa, se trata, por tanto, de la principal del proceso, donde tiene lugar la reacción química entre un aceite con un álcali en presencia de agua, llamada saponificación, para convertirse en  jabones. El aceite, previamente purificado mediante sedimentación con calentamiento, que sirve además para eliminar olores, y la posterior centrifugación, llega al reactor de saponificación (tanque de mezclado) para mezclarse con la sosa caústica y el agua, para formar el jabón y el glicerol. Cada lote está compuesto por 22.5kg/hr de aceite de composición 0.7 de aceite de oliva y 0.3 de aceite de sesamo. por tanto se consumen 180 kg de aceite limpio al día y que se producirán 8 lotes al dia para poder obtener 900 kgs de jabon, los cuales al final del mes sumaran los 21600kgs de jabon requeridos. El reactor, además de estar provisto de un agitador tipo hélice marina, está rodeado  por una camisa de calefacción que permite alcanzar alcanz ar una temperatura de 40-60ºC, necesaria  para mezclar todos los compuestos de la reacción y que la misma tenga lugar en su totalidad. La saponificación, pese a tratarse de una reacción exotérmica, necesita más aporte de calor. La última etapa del proceso es el mezclado del jabón base obtenido en la saponificación anterior, con más agua y aditivos (aromas y pigmentos), para obtener el  jabón líquido con el aspecto físico (textura de gel, aroma y color) deseados. Según la bibliografía se obtiene de una saponificación de 0.5 % de glicerina del total de peso del jabon final, entonces podemos deducir que por lote de jabon se produce 0.5625 kg/hr de glicerina.

componente NaOH ACEITE DE OLIVA ACEITE DE SESAMO SEBO AGUA NaCl

Kg/dia 180 126 54 180 374.4 189

Kg/mes 4320 3024 1296 4320 8985.6 4536

H2O 1.778 kg/hr

NaOH (3.06 kg/hr) Sebo (22.5kg/hr)  Agua (18.675kg/ hr)  Aceite esencial (22.5kg/hr)

H2O 1.865 kg/hr

28-125 kg/hr NaCl

6.75 kg/hr de glicerina

H2O 1.778 kg/hr

5.4225 Los reactores discontinuos de mezcla perfecta son siempre isotermos; sin embargo, por simplificar la nomenclatura, se entenderá como reactor discontinuo isotermo aquel en el que la temperatura también se mantiene constante a lo largo del tiempo. El diseño de este tipo de reactor requiere la resolución simultánea de los balances de materia y energía. De manera análoga al balance de materia, el balance de calor para un reactor discontinuo puede expresarse como:

El calor total generado por la reacción química se expresa como:

Calculando cada término para tener el valor del calor generado por la reacción: El número de moles de aceite se calcula con la cantidad a emplear en el lote y su peso molecular:

La entalpía de reacción química se ha calculado mediante la energía de enlace de los reactivos y productos; cuantificando la energía ne cesaria o desprendida al formar o romper los enlaces en la molécula. La conversión se estableció en el 100%; por lo tanto , con la ecuación calculamos el calor generado durante la reacción química