Produccion de Extracto de Levadura Final PDF

 

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE CELAYA INGENIERÍA BIOQUÍMICA - INGENIERÍA DE PROCESOS

“PRODUCCIÓN DE EXTRACTO DE LEVADURA A PARTIR DE Saccharomyces cerevisiae”  

PROFESOR: DR. BOTELLO ÁLVAREZ JOSÉ ENRIQUE

 ASESORES: ING. CASTRO CERVANTES RAUL IQ. VAZQUEZ MARTÍNEZ ALAN

PRESENTAN: LÓPEZ GUERRA ESTEFANÍA LÓPEZ SILVA EVA YADIRA NORIA BALDERAS IVETH GERALDIN MARTINEZ GALLEGOS CARMEN CRISTINA ORDAZ GONZÁLEZ NADIA LIZBETH TIERRABLANCA SÁNCHEZ LILIA ZAPATA LARA JAFA

CELAYA, GTO.

04 DE JUNIO 2014

 

ÍNDICE 1. OBJETIVOS  .............................................................................................................................. 1 1.1 Objetivo General  .................................................................................................................. 1 1.2 Objetivos específicos  ............................................................................................................ 1 2. JUSTIFICACIÓN  ...................................................................................................................... 2 3. INTRODUCCIÓN  ..................................................................................................................... 3 4. ANTECEDEN ANTECEDENTES TES..................................................................................................................... 4 4.1 Descripción general de la levadura   ....................................................................................... 4 4.2 Levadura de cerveza  ............................................................................................................. 6 4.3 Hidrol Hidrolizados izados ......................................................................................................................... 7 4.4 Proceso de autolisis celular en la levadura  ............................................................................ 9 4.5 Componentes liberados durante la autolisis ........................................................................... 9 4.6 Usos del producto terminado  .............................................................................................. 10 5. DIAGRAMA DE BLOQUES ................................................................................................... 12 6. BALANCE DE MASA  ............................................................................................................ 16 7. RECEPCIÓN  ........................................................................................................................... 21 8. ALMACENA ALMACENAMIENTO MIENTO ............................................................................................................ 22 8.1 Tanque de almacenamiento seleccionado ............................................................................ 22 8.2 Intercambiado Intercambiadorr de pl placas acas seleccion seleccionado ado  .............................................................................. 23 9. AUTOLISIS  ............................................................................................................................ 25 9.1 Autoli Autolizador zador seleccionado .................................................................................................... 25 10. PASTEURIZACIÓ PASTEURIZACIÓN N .............................................................................................................. 27 11. DESTILA DESTILACIÓN CIÓN  ..................................................................................................................... 28 11.1 Selección del condensador  ................................................................................................   ................................................................................................ 29 11.2 Selección de Precalentador  Pr ecalentador   ............................................................................................... 30 12. CENTRIFUGA CENTRIFUGACIÓN CIÓN ............................................................................................................. 31 12.1 Centrífugas de discos  ........................................................................................................ 31 12.1.1 Principio de funcionamiento de las centrífugas de discos con tambor auto-limpiante .. 32 12.2 Centrífuga seleccionada .................................................................................................... 34 13. EVAPORACIÓN 1   ................................................................................................................ 35 13.1 Características del evaporador concentrador de simple efecto  ........................................... 35

 

13.2 Evaporador concentrador de simple efecto seleccionado ................................................... 36 14. COCIMIENTO  ...................................................................................................................... 37 14.1 Tanque para el cocimiento seleccionado  ........................................................................... 37 15. FILTRACIÓN ........................................................................................................................ 39 15.1 Características y funcionamiento del filtro f iltro prensa ............................................................. 40 15.2 Filtro prensa seleccionado   ................................................................................................ 40 16. EVAPORACIÓN 2   ................................................................................................................ 42 16.1 Características del evaporador concentrador de doble efecto ............................................. 42 17. SECADO  ............................................................................................................................... 43 17.1 Secador seleccionado ........................................................................................................ 45 18. EMPAQU EMPAQUETADO ETADO  ................................................................................................................. 47 18.1 Empaque Empaquetadora tadora seleccionada   ............................................................................................ 48 19. SELECCIÓN DE EQUIPO  .................................................................................................... 50  ........................................................... 50

19.1 Opción 1. Reactor de acero inoxidable Rat 15000L 19.2 Opción 2. Reactor de acero inoxidable .............................................................................. 52 19.3 Opción 3. Autolizador Fhpee ............................................................................................ 53 19.4 Opción 4 Autolizador Mingchen ...................................................................................... 55 20. DISEÑO DE LA TORRE DE DESTILACIÓN....................................................................... 58 20.1 Fracciones mol para la alimentación  ................................................................................. 58 20.2 Fracciones mol para el destil destilado ado   ....................................................................................... 59 20.3 Fracciones mol para el residuo .......................................................................................... 59 20.4 Torre de destilación  .......................................................................................................... 60 20.5 Diseño del rehervidor ....................................................................................................... 68

21. DIAGRAMA DE TIEMPOS DE OPERACIÓN ..................................................................... 70 22. DIAGRAMA DE PROCESOS  ............................................................................................... 71 23. DIAGRAMA DE TUBERÍAS E INSTRUMENTACIÓN ....................................................... 75 24. PROTOCOLO DE OPERACIÓN........................................................................................... 76 25. DIAGRAMA UNIFILAR ....................................................................................................... ....................................................................................................... 84 26. ANÁLISIS DE RIESGO  ........................................................................................................ 86 27. INVENTARIO DE SERVICIOS S ERVICIOS ............................................................................................ 88 27.1 Consumo de agua   ............................................................................................................. 88 27.2 Consumo de Vapor   ........................................................................................................... ........................................................................................................... 90 2

 

27.3 Consumo de electricidad  ................................................................................................... 91 28. BASE DE DATOS ................................................................................................................. 94 29. DISTRIBUCIÓN EN EL ÁREA DE CENTRIFUGACIÓ CENTRIFUGACIÓN N  .................................................. 100 30. CONCLUSIONES  ............................................................................................................... 101 31. REFERENCIAS ................................................................................................................... 102

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1. OBJETIVOS 1.1 Objetivo General Diseñar el proceso de producción de extracto de levadura a nivel industrial.

1.2 1. Objetivos   Diseñar específicos el diagrama de bloques de las operaciones que llevará el proceso. 2.  Hacer la selección del autolizador. 3.  Diseñar una torre de destilación. 4.  Diseñar el diagrama de tiempos que requerirá cada una de las operaciones. 5.  Diseñar el diagrama de procesos con los equipos necesarios. 6.  Diseñar el diagrama de Tuberías e Instrumentación. 7.  Plantear el protocolo de operación. 8.  Diseñar el diagrama unifilar. 9.  Hacer el análisis de riesgo en el área de los autolizadores. 10. Hacer el inventario de servicios. 11. base de datos de los accesorios decentrifugación. tuberías del área de destilación. 12.  Hacer Hacer una la distribución de proceso del área de

 

2. JUSTIFICACIÓN Las levaduras son hongos microscópicos unicelulares que al llevar a cabo la fermentación se nutren y producen gran cantidad de proteínas y aminoácidos entre otros compuestos de alto valor nutricional. El extracto de levadura puede ser usado como saborizante para  potencializar el sabor de algunos alimentos, al mismo tiempo que es una fuente rica en  proteínas y que pueden ser usadas para el consumo humano.

2

 

3. INTRODUCCIÓN El valor nutricional de la levadura por su parte es conocido y antiguo. Pero el que la levadura constituya también un valioso complemento para el hombre y los animales es un hecho relativamente reciente, y su introducción como tal se remonta sólo a los últimos decenios. Las guerras desencadenadas en Europa dieron impulso a los estudios en este sentido, porque al fallar las importaciones de ultramar, muchos países se encontraban ante un grave déficit de proteínas. La investigación intensiva y la experiencia práctica revelaron que el valor de la levadura no se limitaba en modo alguno a su elevado contenido proteico, 50 % aproximadamente, sino que las vitaminas que contiene y otros factores activos son,  por lo menos, igualmente importantes. Los experimentos sobre so bre la alimentación revelan que la levadura, debido especialmente a su elevado contenido de lisina y valina, es un excelente suplemento de la proteína de los cereales, y que aumenta en grado considerable el valor nutritivo de los alimentos a base de cereales, tales como el pan (Schmidt, 1953). Por otra parte los hidrolizados o autolizados de levadura son el producto de la acción autolítica de las proteasas intracelulares de la misma levadura en la fase estacionaria del crecimiento provocando la salida salida del contenido citoplasm citoplasmático ático al medio medio de cultivo en el cual se encuentra la levadura (Pérez y cols., 2001). Los hidrolizados también llamados extractos de levadura que son producidos a partir de una cepa especialmente seleccionada de Saccharomyces cerevisiae  tienen la notable  propiedad de conferir e intensificar naturalmente el aroma original de los diversos  productos finales, además de conferir cuerpo a alimentos como: sopas, caldos, condimentos, salsas, bocados, embutidos, derivados de tomate y platos preparados. Hoy en día existen además extractos de levadura ricos en aminoácidos libres, minerales y vitaminas, siendo un complejo de nutrientes eficiente para ser utilizado en procesos de fermentación industrial y medios de cultivo con la ventaja de ser naturales o nogenéticamente modificados. Los hidrolizados se utilizan ampliamente en la tecnología alimentaria por sus  propiedades nutricionales o funcionales, solubilidad, poder emulsifi emulsificante, cante, capacidad espumante, etc. (Benítez y cols., 2008). El extracto de levadura es un ingrediente natural con propiedades saborizantes de acción mejoradora que actúan como potenciadores del sabor y ayudan a enmascarar los sabores poco agradables. Los extractos de levadura tienen bajo contenido en sodio y admiten la incorporación de nucleótidos naturales para su personalización, según las necesidades del cliente. El extracto de levadura comprende los componentes solubles de las células de levadura, se compone principalmente de am aminoácidos, inoácidos, péptidos, carb carbohidratos ohidratos y sales.

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4. ANTECEDENTES 4.1 Descripción general de la levadura Las levaduras son organismos unicelulares de los cuales existen cerca de 600 especies. Estos se encuentran ampliamente distribuidos en la naturaleza, pero el género Saccharomyces  es el que ofrece interés y aunqueenconsta de 41 especies, Saccharomyces cerevisiae   es lamayor levadura queindustrial más se emplea numerosos procesos

fermentativos. Resultan fáciles de cultivar tanto en laboratorio como a escala industrial, con un medio de cultivo que contenga azúcares, sales minerales y una pequeña cantidad de extracto de levaduras o peptonas. Las células de levadura tienen una composición química aproximada de 40% de proteínas, 15% de ácidos nucleicos, 25% de polisacáridos, 15% de lípidos y 5% de compuestos hi hidrosolubles drosolubles com comoo nucleótidos, aminoácidos, azucares, factores de rendimiento y enzimas entre otras (Pérez, 2000). Una característica destacada de la levadura es la gran proporción de las sustancias nitrogenadas que contiene. La cantidad varía mucho, al parecer de acuerdo a las condiciones de nutrición en las que la levadura se ha crecido, pero en general más de la mitad de la materia seca se compone de proteínas y de otros órganos nitrogenados. Los distintos componentes compuestos de nitrógeno son glucógeno, goma, mucílago, grasa, materia resinosa de celulosa y una buena proporción de los ingredientes minerales (Simmonds, [s.a.]). Las levaduras contienen todos los aminoácidos considerados esenciales por la OMS y la FAO (Informe 522 de 1973) Tabla 1. 

Tabla Tabl a 1. Composic ión nutri ci cional onal de llevadu evadura. ra. A po porte rte por 100 g de porci porci ón comestible. Fuente:  S ociedad oci edad C hilena de Nutric ión, ión , B romatolog romatolog ía y Tox Toxic ic olog ía.

Componentes Energía (Kcal) Proteína (g) Hidratos de carbono (g) Fibra (g) Grasa total (g) AGS (g)

Cantidad Minerales 164 Calcio (mg) 27.8 Hierro (mg) 11.8 Yodo (μg)  3 Magnesio (mg) 0 Zinc (mg) 0 Selenio (μg) 

Cantidad 86 3.7

Vitaminas Vit.B1 Tiamina (mg) Vit. B2 Rivoflavina (mg) Eq. Niacina (mg)

180 Vit. B6 Piridoxina (mg) 2.1 Ac. Fólico (μg)  18 Vit. B12

Cantidad 9.7 14.3 97 1.3 1010 0.5

Cianocobalamina Cianocobalami na (μg) 

AGM (g)

0 Sodio (mg)

3600

AGP (g)

0 Potasio (mg)

2600

Vit. C Ac. Ascórbico (mg) Retinol (μg) 

0 0 4

 

AGP/AGS

__ Fósforo (mg)

(AGP+AGM)/AGS Colesterol (mg) Alcohol (g) Agua (g)

__ 0 0 34

104 Carotenoides Caroten oides (Eq. B carotenos) (μg) 

0

Vit. A Eq. Retinol (μg) 

0 __ 0

Vit. D (μg)  Vit. E Tocoferoles (μg)

Fuente:: Soci eda Fuente edad d Chilena de Nutrición, B roma romatol tolog og ía y Toxic ol olog og ía.

Los principales componentes de la pared celular de Saccharomyces cerevisiae  son mano- proteínas  proteínas y β-glucanos en proporciones más o menos iguales y pequeñas cantidades de N-acetilglucosamina. (Conzelmann y cols. 1988; Ballou, 1990; Rinsum y cols., 1991). La capa de glucano tiene la función de soportar y mantener la rigidez de la pared, mientras que la de mano-proteínas determina su permeabilidad (Zlotnik y cols., 1984; Blagoeva y cols., 1991). En la Tabla 2  se presenta una comparación de la composición de aminoácidos y vitaminas de algunos alimentos y la levadura.

Tabla Tabl a 2. C Contenido ontenido d de ea aminoácidos minoácidos y vi taminas taminas en ccinc inc o alimentos. alimentos.

Aminoácidos esenciales Arginina Histidina Isoleucina Leucina Lisina Metionina Fenilalanina Treonina Triptofano Triptof ano Valina

Huevo entero 100 100 100 100

Carne

Leche

Levadura

Guisantes

Trigo

100 100 100 100 100

+13 -10 -21 -13 +6 -22 -27 +9 -20 -21

-33 +20 -22 +23 +4 -20 -16 -6 +7 -10 -10

-27 +13 -7 -17 -14 -71 -36 +2 -9 -9

+39 -43 -49 -30 -30 -76 -24 -20 -53 -45

-30 -5 -55 -26 -65 -76 -40 -39 -9 -44

100 100 100 100 100

+36 +3 462 -30 -46

-73 -39 -62 -90 -89

+1540 +1680 +1720 +60 +36 + 36

+446 -21 +75 -93 -75

+58 -25 +588 -72 -64

100

-96

-97

+100

-97

-100

Vitaminas B1. Tiamina B2. Rivoflavina Rivoflavina  Niacina B6 piridoxina Acido  pantoténico H. Biotina

Fuente:: R evista de silvicultura y productos forestales Fuente forestales 1953

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4.2 Levadura de cerveza Los cambios en la composición del mosto como resultado de la asimilación selectiva de los componentes del mosto requeridos para la fermentación y el crecimiento, así como la subsecuente excreción de los constituyentes celulares puede ocurrir como resultado de una actividad fisiológica normal de células viables, así como de células bajo condiciones anormales. Hasta 1940 se creía que la síntesis de los constituyentes celulares de la célula de levadura, incluyendo proteínas, prácticamente cesaba después de que el crecimiento paraba y que un pequeño cambio en los constituyentes de la pared celular y del citoplasma ocurría. Los carbohidratos, proteínas, lípidos, vitaminas y particularmente enzimas, son continuamente sintetizados y liberados. La célula de levadura contiene probablemente 40 por ciento de proteínas verdaderas, de las cuales, las proteínas puramente estructurales representan solo una pequeña parte. La mayor parte de la proteína de levadura es proteína enzimática, y se puede producir a  partir de la complejidad y var variedad iedad de los materiales sintetizados po porr cientos de enzimas de levadura. Estas enzimas celulares son constitutivas, por ejemplo enzimas cuya síntesis no es influida en la velocidad por cambios químicos externos, o enzimas de adaptación o inducidas cuya síntesis es inducida por sustancias químicas presentes y proporcionadas por el medio ambiente externo. Los inductores pueden ser sustratos para las enzimas cuya formación ellos inducen, como carbohidratos, aminoácidos, vitaminas y oxígeno. La exposición al oxígeno de las levaduras cultivadas anaeróbicamente, por ejemplo, resulta en la síntesis de enzimas implicadas en el metabolismo aeróbico de la célula. La intensa actividad de la célula de levadura individual ser expresada en términos del peso de dióxido de desprendido. Sobre puede esta base, una sola levadura durante la fermentación del carbono azúcar, desprenderá 30-40 por ciento de su propio peso de dióxido de carbono por hora. En la Tabla 3 se muestran algunas características de una levadura de cerveza. Tabla Tab la 3. E sti stima mado do de lla a sí ntesis de prote proteínas ínas de levadura levadura de cerv eza durante durante el crecimiento creci miento 6μ X 8μ  Dimensiones de la célula 157μ3 Volumen de 1 célula

Peso de 1 célula Contenido de humedad Contenido proteico en peso seco Peso de proteína por célula Peso molecular de proteína de levadura

173 X 10-12g 70% 40% 20.8 X 10-12g 82,000 D -10

Peso de 1 molécula de proteína Moléculas de proteína por célula

1.35 X 10 g 154 X 106 6

 

En el supuesto de que la población de células de levadura aumenta cinco veces durante el periodo de fermentación de 120 horas, 100,000 moléculas de proteína en promedio, se  pueden sintetizar por minuto. La síntesis de proteínas, prot eínas, así co como mo la hidrólisis de proteínas pro teínas se  produce incluso después de que el e l crecimiento ha cesado. La absorción de nutrientes esenciales y la absorción de carbohidratos, nitrógeno y minerales constituyentes necesarios para crecimiento y metabolismo, dan como resultado el agotamiento de estos compuestos en elelmosto. La excreción de productos metabólicos en el mosto durante y después de la fermentación, también cambia su composición. La asimilación asimilación de aminoácidos, en llaa fase ini inicial cial de crecimiento y fermentación es usualmente selectiva, pero en las fases posteriores, todos los aminoácidos, excepto el ácido glutámico y prolina disminuyen o desaparecen. Muchas de las vitaminas B se absorben por la levadura durante la fermentación y son liberadas después en el mosto o en la cerveza en fases posteriores. Cuando la concentración de azucares asimilables se empobrece, las células de levadura al principio continúan vivas a expensas de sus reservas de carbohidratos, principalmente glucógeno. El glucógeno presente en la célula es convertido en azúcar fermentable que  puede ser fermentado a alcohol y dióxido de carbono. Esto corresponde a la autofermentación y ocurre en levaduras suspendidas en agua o en cerveza. Seguido de esta auto-fermentación, y usualmente después de la muerte de las células de levadura, se da lugar a la autolisis. En este proceso las enzimas proteolíticas de las levaduras hidrolizan y descomponen los constituyentes protoplásmicos insolubles de alto  peso molecular y los ttransforman ransforman eenn pro productos ductos solubles que pueden difundir a través de la  pared celular dentro del líquido que la rodea. ro dea. Durante la fase de auto-fermentación, el uso de glucógeno resulta en una pérdida de  peso que es más grande que la producida por los cambios proteolíticos, el contenido de nitrógeno de las células incrementa, expresado en peso seco. Durante la autolisis, sin embargo, el contenido de nitrógeno disminuye. Los aminoácidos, aminas, ácidos nucléicos y polipéptidos de alto peso molecular, así como enzimas, son excretados durante la autolisis.

4.3 Hidrolizados El grado de hidrólisis es la propiedad fundamental de un hidrolizado y va a determinar en gran medida las características del mismo y por lo tanto su posible uso. El grado de hidrólisis final está determinado por las condiciones utilizadas, siendo estas, concentración, tiempo de incubación y las condiciones fisicoquímicas tales como el pH y la temperatura. Debido a la hidrólisis, las propiedades moleculares de las proteínas cambian, produciéndose 7

 

la disminución del peso molecular, el aumento de la carga y la liberación de grupos hidrofóbicos, entre otros fenómenos (Caessens y cols., 1999). Estos cambios moleculares  pueden ser detectados con varios métodos analíticos. Existen diferentes métodos para realizar la hidrólisis de las levaduras pudiendo agruparse estos en métodos químicos (hidrólisis ácida y química) métodos físicos (hidrólisis térmica) y métodos biológicos (autolisis con o sin control, hidrólisis enzimática) (Rodríguez y cols., 2008). Los hidrolizados que se producen para su uso en alimentación se pueden agrupar en: hidrolizados con bajo grado de hidrólisis, entre el 1% y el 10%, para la mejora de las  propiedades funcionales; hidrolizados con grado de hidrólisis variable para su uso como saborizantes y por último, hidrolizados extensivos, con grado de hidrólisis superior al 10%,  para su uso en alimentación especializada (Benítez y cols., co ls., 2008). El material de partida para la obtención de hidrolizados puede ser de origen animal, vegetal o microbiano. Entre los vegetales los más usados son soja, trigo arroz,  principalmente en países desarrollados. De los sustratos de origen animal se utiliza el  pescado, principalmente en países orientales, como Japón Japó n y Corea. Para la elección de la fuente adecuada a utilizar, debe tenerse en cuenta el uso que vaya a tener el hidrolizado, así como el valor agregado del producto final con respecto al sustrato inicial. Por ejemplo, para la obtención de hidrolizados con propiedades gelificantes y emulsificantes se suele emplear colágeno y gelatina por su capacidad de formar geles transparentes (Adler-Nissen y Olsen, 1979). Como fuente de fermentación para el crecimiento de microorganismos se emplean hidrolizados de levadura o caseína. Cuando la finalidad del hidrolizado es su uso como fuente de nitrógeno, se usan proteínas de pescado y proteínas microbianas en alimentación animal y proteínas de soja y lácteas en alimentación humana, siendo estas últimas, la materia prima ideal para la preparación de alimentos infantiles y dietas (Kong y cols., 2007). En forma generalizada, la preparación de estos productos se desarrolla a través de los siguientes procesos tradicionales (Cabrera y Rolz, 1977).  Autolisis.  Incubación de las las células en m medio edio acuoso a pH 6,5 y 45  –   50 ºC, donde las

enzimas endógenas degradan la pared celular, liberando la porción intracelular.  Plasmólisis. Autolisis en presencia de altas concentraciones de NaCl (hasta 25%), la cual

acelera el proceso.  Hidrólisis ácida.  La suspensión de levaduras se trata con HCl concentrado y se calienta

hasta 100ºC; luego se neutraliza con NaOH. En este caso, el producto final contiene altas concentraciones de NaCl y el proceso destruye el triptófano presente.

8

 

4.4 Proceso de autolisis celular en la levadura La autolisis ha sido estudiada por diversos autores, es un proceso que consiste en la ruptura y degradación de las estructuras celulares por su propia dotación enzimática. Charpentier y Freyssinet (1989), plantean cuatro etapas diferenciadas a lo largo del proceso: 1. Las actividades de las enzimas endo y exo-β-(1,3) glucanasas liberan una mezcla de  polisacáridos demano-proteínas cadenas cortasunidas oligosacaridas. fracción polisacáridos corresponden aylas covalentemUna covalentemente ente al glucanodede estos la pared intacta. intacta. 2. La hidrólisis parcial del glucano provoca una desestabilización de la estructura de la  pared, que supone una liberación de mano-proteínas de elevado peso molecular con co n bajos contenidos de glucosa y que proviene mayoritariamente de la zona periplasmática. 3. En una etapa más tardía continúa la degradación de los glucanos de la pared por las β -

(1,3)-glucanasas en los restos de pared y en el medio extracelular. 4. Finalmente las exo-β-(1,3)-glucanasas, solubilizadas en el medio, degradan el glucano unido a las mano- proteínas y estas a su vez pueden pu eden ser hidrolizadas por po r α- manosidasas y  por otras proteasas que liberan peptidomananos de menor tamaño.

4.5 Componentes liberados durante la autolisis Consecuencia de esta ruptura y fragmentación del material celular, son liberadas moléculas de distinta naturaleza. Estas moléculas se pueden clasificar como procedentes del interior celular o bien de las paredes (Guilloux-Benatier y cols., 1995) Figura 1.

Fig ura 1. Pr oceso de au auto tolisi lisi s celu celula larr de lla a leva levadura dura.. F uen uente te:: B iorig in, 2009 2009..

9

 

Contenido celular: nucleótidos o nucleósidos (se comportan como agentes de sabor), aminoácidos y péptidos (actúan como precursores de aromas y pueden presentar sabores dulces o amargos). Pared celular: glucanos y mano-proteínas (activadores del crecimiento de bacterias lácticas, presentan interacciones con volátiles aromáticos). El grado de autolisis se puede variar controlando las condiciones de tiempo y temperatura del proceso (Carriles, 2008).

Fig Fi g ura 2. C omp omponente onentess liberados durante la autol autolis is is de la llevadu evadura. ra. F uente uente:: Morata Morata y cols. 2005. 2005.  

4.6 Usos del producto terminado Debido a su singular composición, perfil de aminoácidos, péptidos y a los sabores naturales de reacción obtenidos durante el proceso, cada extracto de levadura proporciona un sabor específico a los productos alimenticios que se le añade: sopas, caldos, carnes procesadas, verduras, platos congelados, salsas, condimentos, adobos, sazonadores, cereales de maíz extruidos, entre otros. En la preparación de especias, el uso de extractos de levadura proporciona mejoramiento del sabor y suaviza las notas amargas y desagradables, lo que permite un sabor rico y gustoso. Debido a que se trata de un producto natural, considerado como GRAS por la FDA y sus bondades desde el punto de vista sensorial y nutricional, el extracto de levadura ha desplazado en un gran porcentaje el uso de Glutamato Monosódido (GMS) especialmente

10

 

 por cuestionamientos que ha generado este últim últimoo sobre el efecto nocivo en el sistema nervioso. Productos que sustituyan el GSM por extracto de levadura pueden declarar en su etiqueta “libre de GMS” ó “Sin adición de GMS”.

11

 

5. DIAGRAMA DE BLOQUES

12

 

ETIQUETA

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Nombre

Materia Prima

Materia prima acondicionad a

Levadura autolizada

Levadura pasteurizada

Levadura precalentada

Levadura libre de alcohol

Alcohol destilado

Crema de levadura primario

Licor de levadura primaria

Agua

Cantidad (kg)

30,000Kg

30,000Kg

30,000Kg

1 7500kg

30,000Kg

28,500Kg

1 ,500Kg

10,180Kg

18,320Kg

18,320Kg

Flujo másico

0 m3/h

30m3/h

30 m3/h

5 m3/h

5 m3/h

4.75 m3/h

0.25 m3/h

1.072 m3/h

1.928 m3/h

1.928 m3/h

Parámetros relevantes

T= 18ºC

T= 4ºC

T=40-44ºC

T=85ºC

T=85ºC

T=70ºC

T=35ºC

T=30ºC

T= 30ºC

T=25ºC

P=1atm

P=1atm

P=1atm

P=1atm

P=1atm

P=1atm

P=1 atm

P=1atm

P=1 atm

P=1atm

Color: amarillo turbio, 12% de sólidos totales, 5.3% de alcohol estado físico: liquido, otros: 30% de los ST es proteína, etílico, 35% de los ST es pared celular que contiene principalment e β-Glucanos y β-Mananos, fosfolípidos y aminoácidos, 63% en volumen de agua, 13% en volumen de contenido

Color: amarillo turbio, 12% de sólidos totales, 5.3% de alcohol estado físico: liquido, otros: 30% de los ST es proteína, etílico, 35% de los ST es pared celular que contiene principalment e β-Glucanos y β-Mananos, fosfolípidos y aminoácidos, 63% en volumen de agua, 13% en volumen de contenido

13% de Sólidos Totales, 0.5% de Alcohol etílico de la mezcla inicial (es decir un 0.5% del 100% de alcohol)

22% de Sólidos totales en la mezcla.

8% de Sólidos Totales en la mezcla.

Agua a temperatura de 25°C, acondicionad a para introducirla al proceso

pH=5.5

Especificacio nes

pH=5

Estado físico: Líquido semipastoso. Color: café claro. Apariencia turbia.

Estado físico: Líquido semipastoso. Color: café claro. Apariencia turbia.

Levadura de cerveza con: 12% de Sólidos Totales, compuestos

Levadura de cerveza con: 12% de Sólidos Totales, compuestos

volátiles ≥

volátiles ≥

80%, 80% de Células Vivas, contenido de carbohidratos de 10% masa,

80%, 80% de Células Vivas, contenido de carbohidratos de 10% masa,

contenido de alcohol de 4 a 11%, 5.05% de compuestos volátiles e

contenido de alcohol de 4 a 11%, 5.05% de compuestos volátiles e

Color: amarillo turbio, 12% de sólidos totales, 5.3% de alcohol estado físico: liquido, otros: 30% de los ST es proteína, etílico, 35% de los ST es pared celular que contiene principalment e β-Glucanos y β-Mananos, fosfolípidos y aminoácidos, 63% en volumen de agua, 13% en volumen de contenido

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inorgánicos, 5.03% otros (amino ácidos, iones, trisacáridos), 5.5% de alcohol etílico.

inorgánicos, 5.03% otros (amino ácidos, iones, trisacáridos), 5.5% de alcohol etílico.

11

12

Nombre

Crema de levadura suspendida en agua

Cantidad

intracelular.

intracelular.

intracelular.

13

14

15

16

Licor de levadura secundaria

Crema de levadura secundaria

Licor de levadura total

Licor de levadura concentrado 1rio.

Agua Evaporada

Hidróxido de Sodio

Cloruro de Sodio

28,500Kg

20,163.5Kg

8,336.27Kg

38,483.5Kg

8,483.8 Kg

30,000Kg

42.415Kg 

84.83 Kg

8,611Kg  

270 Kg 

Flujo másico

3 m3/h

2.122 m3/h

0.877 m3/h

3.99 m3/h

4.3 m3/h

15.6 m3/h

0.043 m 3/h

0.084 m3/h

3 m3/h

0.27m3/h

Parámetros relevantes

T=25ºC

T=25ºC

T=25ºC

T=25ºC

T=44ºC

T=98ºC

T= 25ºC

T= 25ºC

T=70ºC

T=25ºC

ETIQUETA

Debe tener una relación del 70% de sólidos solubles respecto a los sólidos totales.

17

18

19

Licor de Levadura cocido

20

Tierras diatomeas o diatomita

(kg)

Especificacio nes

P=1atm

P=1 atm

P= 1 atm

P= 1atm

P=0.095atm

P=1 atm

Tiene 10,180Kg de crema con 18,320kg de agua de proceso, con un 7.85% de sólidos totales.

Tiene 20,163.5Kg totales, de los cuales 383.10Kg son sólidos totales, que corresponde a un 1.9%.

Tiene un total de 8336.27Kg de los cuales 1,833.97Kg son sólidos lo que corresponde a un 22% de sólidos totales.

De la cantidad total de 38,483.5Kg se tienen 1,866.44 kg de sólidos, lo cual corresponde a un 4.75% de sólidos totales.

Color: amarillo turbio, 22% de sólidos totales, lo cual equivale a 1895.63kg estado físico: liquido.

Agua en forma de vapor con 15% de compuestos volátiles provenientes de la levadura,

P=1atm

P=1atm

P=1atm

Compuesto químico grado alimentario, es un 0.5% del peso total de licor de levadura que entra al cocimiento.

Sal de grano grado alimentario, es el 1% del peso total de licor de levadura que entra al cocimiento.

P=1atm

Sirve como ayudante de filtro el cual le brinda una mayor claridad al líquido filtrado y también un menor flujo. Se forman 2 capas una antes de iniciar el proceso y otra durante el 14 proceso.

 

21

22

Nombre

Torta de Filtración

Licor de Levadura filtrado

Extracto de Levadura

 Agua Evaporada

Extracto de Levadura en Polvo

 Aire  Atmosférico (entrada)

 Aire  Atmosférico (salida)

Producto Final

Cantidad (kg)

402.8Kg 

8,478.17Kg  

4,756Kg 

3,722.2Kg  

2,052Kg 

---------

-----------

2,052Kg

Flujo másico

0.11 m /h

2.826 m /h

2.378 m /h

1.861 m /h

0.41 m /h

---------

---------

150 Kg/min

Parámetros relevantes

T=30ºC

T=30ºC

T=49ºC

T=98ºC

T= 90ºC

T=180ºC

T=90ºC

T=25ºC

P=1atm

P=1atm

P= 0.12 atm

P=1atm

P=1 atm

P=1atm

P=1atm

P=1 atm

Tiene un 89% de Agua y un 11% de Sólidos.

Tiene un 22% de Sólidos y un 78% de Agua.

 Al salir el aire exhausto tiene un 3% de sólidos, los cuales quedan retenidos en un filtro dentro de la tubería antes de salir a la atmosfera.

Tiene un 95% de sólidos totales y 5% de humedad.

ETIQUETA

3

Especificacio nes

Se encuentran compuestos como la tirosina (proteína precipitada) y acido láctico, que equivalen a un 2% del contenido total

23

3

24

3

3

25

26

27

28

3

Estado físico: Solido, color:  Amarillo Tiene un 95% de Sólidos totales y un 5% de  Agua. Es un producto Higroscópico con un tamaño aproximado de 20 μm.  μm. 

Se producen 65 costales de 30Kg por día.

de sólidos entran a la que filtración,

15

 

6. BALANCE DE MASA

Recepción de materia prima: M = 30,000 kg

Recepción de Materia Prima

M = 30,000 kg

Almacenamiento: M = 30,000 kg

Almacenamiento

M = 30,000 kg

Autolisis

M = 30,000 kg

Pasteurización

M = 30,000 kg

Autolisis:

M = 30,000 kg

Pasteurización: M = 30,000 kg

16

 

Torre de destilación: M = 30,000 kg

Destilación

M = 28,500 kg 0.95 Et 0. 0.05 05 H O

0.05 Et 0.95 H2O

M = 1 500 k 0.02Et 0.98 H2O

Centrifugación 1:

X=18,320 28,500kg

Primera Centrifuga

0.13 ST 0.87 H2O

0.08 ST 0.92 H2O Y=10,180 0.22 ST 0.72 H2O

285000.13   x0.08   y 0.22  285000.87    x0.92    y0.78

3705  0.08 x  0.22 y 24795  0.92 x  0.78 y  y

 3705  0.08 x  10180

 

0.22

   0.08 x   3705  0.22     24795  0.92 x  13135.9  0.2836 116591  0.6364 x  x  18320  y  10180 24795  0.92 x  0.78

17

 

X=20,163.5 28,500kg

Segunda Centrifuga

0.02 ST 0.98 H2O

Y=8,336.27

0.0785 ST 0.9215 H2O

0.22 ST 0.78 H2O

285000.0785   x0.02    y0.22  2237.25   x0.02   y0.22   y

 2237  .25   x(0.02)     8336.27 0.22    

  285000.9215   x0.98   y 0.78 26262.75   x0.98  7932.06  0.0709 x 18330.69  0.9091 x  x

 20163.5

Evaporación 1: X=30,000 X=38,483.5

Evaporador 1

0.0485 ST 95.15 H2O

0 ST 100 H2O Y=8,483.86 0.22 ST 0.78 H2O

18

 

38483.50.0485   x0    y0.22 1866.45

  y

0.22  y  8483.86

 

38483.50.9515   x1   y0.78 36617   x  6617.4  x

 30000

Cocimiento: 84.83 Kg 

M = 8,483.86 Kg

42.415 Kg NaOH

Cocimiento

0.22 ST 0.78 H2O

8,611 Kg 0.23 ST 0.77 H2O

8483.86  84.83   42.41 415 5  8611  

Filtración: 270 Kg Dicalite

8,478.17 Kg 8611 Kg

Filtración

0.23 ST 0.77 H2O

0.23 ST 0.77 132.87 Kg 0.3 ST 0.7 H2O

19

 

Evaporación 2: X= 3,722.2 8,478.17kg

Segunda

0 ST

Evaporación

1 H2O

0.23 ST 0.77 H2O

Y= 4,756 0.41 ST 0.59 H2O

8478.17 0.23   x 0   y 0.41  y

 4756

 

8478.17 0.77    x 1   y 0.59   6528.2  2806  x  3722.2  x

Secado: X=2,703 Secado

4,756kg

0ST 1H2O

0.41 ST 0.59 H2O

y= 2,052

0.95 ST 0.05 H2O

47560.41   x0   y 0.95  y



2,05 052 2

47560.59   x1   y0.05

 

2806   x  102.6  x



2703.4

20

 

7. RECEPCIÓN  Nuestro proveedor pro veedor de levadura eexhausta xhausta es la cervecería cervecer ía Moctezuma (Guadalajara, Jal.), la cual se obtiene en la elaboración del mosto (Proceso de la cerveza); esta llega a la planta en

 pipas con capacidad de 30000 litros, la temperatura a la que debe de ser transportada es inferior a 18 ºC. Para recibir nuestra materia prima es necesario hacer un análisis fisicoquímico rápido de pH de 5.5, % de sólidos totales (ST): 12, % células vivas: CV ≥ 80, determinar temperatura ≤ 18 ºC, así como también un análisis de apariencia: color café claro, aspectode liquido semipastoso, que mínim se trate de partículas una levadura fresca También mediante se el olor, además que debe tener unachecar cantidad mínima a de de grano. realizan análisis microbiológicos como e-coli, salmonella, cuenta total estándar, hongos, entre otros. A fin de garantizar la calidad de nuestros productos.

21

 

8. ALMACENAMIENTO El almacenamiento se realiza en un tanque, el cual tarda una hora en ser llenado. Nuestra materia prima debe mantenerse a 4ºC por lo que se requiere de un sistema de refrigeración,

el cual está integrado por:

  Un intercambiador de placas (en una placa va el medio a enfriarse y en otro el medio enfriante), y un   Chiller el cual es un enfriador que uutiliza tiliza una m mezcla ezcla de agua-etilenglicol enfriada  por medio de una solucion de amoniaco a 2 ºC.





 Nuestra levadura pasa por el intercambiador de placas para ser enfriada a 4ºC y es recirculada al tanque de almacenamiento, se debe de checar la temperatura constantemente.  Nota: Es recomendable visitar las cervecerías cervecer ías y tratar de convencerlos de que se aajusten justen a los requisitos antes mencionados.

8.1 Tanque de almacenamien to seleccionado al macenamiento Generalmente utilizados para el almacenamiento de materia prima. Se usará un tanque de capacidad de 30,000 L a presión atmosférica. una estructura de acero inoxidable 304, grado alimenticio. alimenticio.   Cuenta con una   Zona de transición de la pared interior del tanque adopta arco de transición para asegurar que no existan puntos muertos en el saneamiento del tanque.   Fácil carga y descarga.

 



Tabla 4. E s pecifi caciones técnicas del tanque tanque de alm almacena acenamiento miento.. Potencia del motor (Kw) 6.5 Dimensiones del tanque (d*h) (mm) 2980*4880 Altura total (H) (mm) 6750 Diámetro de entrada y salida (mm) 51 Velocidad de la mezcla (rpm) 690

Marca Origen Garantía

Tecellent China 1 año

Accesorios:

       

   

Termómetro Respirador Escalera Medidor de nivel de líquido y controlador de nivel. 22

 

Fi g ura 3. Tanque de a alma lmacenamiento cenamiento

8.2 Intercamb Intercambiador iador de placas seleccionado Las placas están provistas de taladros en las esquinas de forma que distribuyen los dos medios entre los que se intercambia el calor fluyendo de forma alternativa por los espacios que hay entre las placas, siempre en contracorriente. Los intercambiadores de placas consisten en un conjunto de placas preformadas con unos canales en disposición paralela por donde circulan los fluidos. Estas placas están montadas sobre un bastidor de acero y dos placas de acero sujetadas por espárragos de apriete que compactan las placas. Cada placa dispone de 4 bocas por donde circulan los fluidos en paralelo mientras que un fluido es conducido por las placas pares y el otro por las impares consiguiendo así el necesario intercambio de calor entre ambos. Las placas están preformadas con un diseño que facilita el intercambio térmico entre los fluidos del circuito primario y secundario. Las principales características de los equipos son las siguientes: - 

Compactos: con gran superficie de intercambio, brindando en menor espacio una mayor eficiencia térmica.

- 

Alto rendimiento térmico: Precisión y mayor superficie intercambiotérmica. térmico, trabajando los circuitos a contracorriente, logrando una altade transferencia -  Seguridad: no existe contaminación entre los circuitos primario y secundario, debido al excelente sellado mediante sus juntas de estanqueidad. -  Suciedad mínima: debido al diseño autolimpiante de las placas.

Tabla Tabl a 5. Es pecific aciones técni cas del intercambiador intercambiador de pla placas. cas.

Características Caracter ísticas Fluido

SINTER 25 Frio 30% Sol. Etilenglicol Etilenglicol

Caliente Agua 23

 

Caudal (m /h) Caudal Temperatura Entrada (°C) Temperatura de salida (°C) Perdida de carga (KPa) Dirección relativa de los fluidos

1.270 17 5 5.98 Contracorriente Contracorriente

1.270 50 66 7.17

Calor intercambiado (KW) Coeficiente Coeficie nte global g lobal de transferencia de Calor (W/(m2K)) Dimensiones Largo/Ancho/Alto Largo/Ancho/Alto (mm) Peso vacío (Kg)

22.16 4477 112/111/310 4.32

Fi Figg ura 4. Intercambiador Intercambiador de pla placas. cas.

 N 1 2 3 4 5

am ambiador biador de placas placas ParteTabla 6. P artes del intercMaterial Bastidor Acero Carbono (pintado) EPOXI Placas Acero Inoxidable AISI 316 Conexiones roscadas Acero Inoxidable AISI 316 Juntas Junta s NBR o EPDM Guías Placas Acero Inoxidable

24

 

9. AUTOLISIS Esta operación es una de las más importantes para la obtención del producto deseado ya que en esta parte se separa la la proteína propia de la llevadura evadura y se libera al exterior. exterior. Como su

nombre lo lo indica, llaa autolisis es una autodegradación enzimática de los constituyentes celulares propios de la levadura y comienza inmediatamente después de la muerte de las mismas. Esta autodegradación enzimática se lleva a cabo por enzimas que se encuentran en el interior de las levaduras y se encargan de degradar los principales constituyentes de la  pared celular de los cuales los principales so sonn glucanos, que son polímeros po límeros 1,3- β-D-glucosa y mano-proteínas. Esta autodegradación se activa en el momento en que la levadura muere, en este momento momento se liberan las enzimas que degradan su propia pared celula celularr separándola del contenido intracelular donde se encuentra la proteína de interés para el proceso.   Las condiciones a las cuales se lleva a cabo la autolisis de la levadura son las siguientes: tiene un tiempo de duración de 36 horas, la temperatura debe estar entre 40 y 44ºC, el pH debe ser de 5,4, el tanque autolizador debe ser abierto o con con presión atmosférica, para mantener la temperatura deseada se inyecta vapor vivo por medio de una chaqueta que cubre el equipo donde se lleva a cabo la operación, llaa levadura debe estar en movimiento constante, agitado agitado por medio de im impulsores pulsores dobles, estos deben gi girar rar a 80rpm.

9.1 Autolizador seleccionado Para la operación de autolisis se necesitan 4 tanques de 15000L de capacidad cada uno, las características generales de estos tanques son las siguientes: Material de fabricación: Acero inoxidable 304 y 316 grado alimenticio. Tiene acoplado un impulsor doble de paletas que tienen un diámetro de 1/3 del diámetro total del tanque. Cuenta con chaqueta que te permite controlar la temperatura del interior del tanque. Las esquinas del tanque están están en forma de arco de transici transición ón para asegurar que no hay esquina muerta durante la operación. Posee un diseño de estructura humanizado y fácil de operar. Cuenta con tapa movible que puede abrir parcial o totalmente. Cuenta con un sistema de cubierta a la la atmosfera con malla para evitar la entrada de insectos del medio. La base base donde se soporta es de forma triangular. Todas las entradas y salidas que tiene se pueden acoplar con la tubería e instrumentación necesaria. Cuenta con una escalera lateral para los requerimientos de supervisión, además tiene un sistema de engranes acoplados en la parte de la flecha del motor que reduce las rpm que puede dar, en caso de la autolisis las rpm son de 80.

25

 

Tabla Tabl a 7. P Pa aráme rámetros tros técnicos del autol autolizador izador Ming chen

Característica

Cantidad

Volumen o capacidad

15000L

Diámetro

2.530m

Altura

3m

Peso

5700kg

Diámetro de entrada Diámetro de salida

0.06m 0.06m

Grosor de la chaqueta

0.051m

Motor

4kW

Fig ura 5 5.. A uto utoliza lizado dores res Ming chen

26

 

10. PASTEURIZACIÓN Esta operación se lleva a cabo inmediatamente después de las 30 horas transcurridas de la autolisis en el mismo tanque donde se llevó a cabo la operación anterior, como su nombre

lo indica la levadura autolizada se pasteuriza con el objetivo de inactivar las enzimas que  provocan la autolisis desnaturalizándolas por la temperatura a la cual se somete , en esta operación se calienta con vapor vivo hasta elevar la temperatura a 80ºC y se toma un tiempo de 15 minutos, al término de este tiempo se alinean válvulas para mandar la levadura autolizada a la destilación.

27

 

11. DESTILACIÓN La operación de destilación se lleva a cabo en un montaje de equipos compuesto  principalmente por: una columna co lumna de platos o empacada, un ttanque anque rehervidor en el e l fondo, y

un condensador y acumulador en la cima de la columna, y un precalentador antes de la entrada a la columna. El precalentador es un intercambiador de calor de tubos y coraza, el cual tiene como objetivo el brindarle a nuestra corriente proveniente de los autolizadores, las condiciones adecuadas para que el proceso de transferencia de calor en la columna se lleve a cabo más rápido, y con ello reducir tiempos de operación. Éste debe de tener indicadores de temperatura en la entrada y la salida del flujo, así como tener un control de presión en el vapor inyectado. El flujo entrará con una temperatura de 45-48ºC directa de los autilizadores, y el precalentador brindará al fluido una transferencia de calor para aumentar dicha temperatura a 85 ºC. El equipo principal es la columna de platos, ya que en ésta se llevará a cabo el proceso de separación del alcohol, mediante el mecanismo de transferencia de calor a través de los  platos perforados. Nuestro fluido tendrá una entrada de la alimentación en el plato,  proveniente del precalentador. Dicho flujo flujo tendrá una temperatura entre 80 ºC, e irá en dirección hacia la parte inferior, en donde se irá por una tubería hacia el rehervidor. El rehervidor tiene la función de proporcionarle calor al fluido hasta una temperatura en la que ebulla el alcohol contenido, es decir, 72 ±1 ºC. El funcionamiento de este rehervidor es a través de inyección de vapor proveniente del cabezal; es básicamente un intercambiador de calor de tubos y coraza, por el cual el fluido que nos interesa fluye por la  parte interna de los tubos y el vapor externamente en contracorriente. En el caso del  proceso a tratar se eligió un tipo de rehervidor tipo termosifón horizontal. Éste debe tener un indicador de temperatura en la entrada del flujo y a la salida del mismo, así como indicador de presión en el disparo de vapor. El vapor y el líquido que se va generando dentro del rehervidor, fluyen hacia la parte superior y corre a través de una tubería de recirculación que está a laesparte lateral inferior de lasecolumna de destilación, por debajo del primer platoconectada perforado; en este punto en donde lleva a cabo la separación de fases vapor-líquido, en donde el líquido se recircula en la parte de debajo de la torre, una  parte se recircula y el resto se va hacia el tanque de balance. Una vez que se lleva a cabo la separación del vapor y el líquido, el vapor fluye hacia la  parte superior de la columna a través de los platos perforados y arrastrando a su paso el alcohol contenido en el flujo que va descendiendo, disminuyendo su temperatura a lo largo de la torre, hasta llegar a la parte superior con una temperatura de 35 ±1ºC y con una  presión de 1.45 kg/cm2, la cual ayudará en parte a que el vapor llegue hacia el condensador. En caso de que dicha presión y temperaturas desciendan o asciendan, puede provocar 28

 

flashing disminuyendo el flujo del vapor, o puede provocar lloriqueo en la columna, es decir, que el vapor se regrese hacia la parte superior. Es por ello que se deben usar indicadores de temperatura en la parte inferior, superior y algunos platos de la columna, así como indicadores de presión en la parte superior (salida del vapor) e inferior (entrada del

líquido-vapor proveniente del rehervidor), para controlar una y otra presión en la columna. Una vez que el vapor llega a la parte superior, fluye hacia el condensador, el cual es otro intercambiador de calor de tubos, en el cual el vapor fluye en la parte interior de los tubos y el agua de enfriamiento fluye por la coraza. De aquí, el condensado se va a un tanque de recibimiento, el cual a su vez tiene una corriente de recirculación de 0.6, hacia la  parte superior de la torre de destilaci destilación. ón.

11.1 Selección del condensador Modelo Tubos y coraza C400 Tubos rectos, tapa del cabezal flotante flotante atornillada internamente, haz haz de tubos removible. Ninguna provisión especial es necesaria para la expansión. Cumple con Código ASME y TEMA Tipos BET/AET. Aplicaciones: Para Líquidos químicos o hidrocarburos calientes o fríos, aire condensado o gases. Tabla 8. Especificaciones técnicas del condensador

Tipo

Modelo

C400

Tubos rectos, Haz de tubos, Removible , Atornillad o Interno

Presión Diseño PSI Coraza

Tubos

75-450

75-600

Máx. Temp ºF

Diámetr o Interno

Tipo conexión

Materiales Básicos

Opcione s Material

650

8-42

ANSI Flg

Acero al carbón, Acero inoxidable, aleaciones, cobre

Titanio, Aleación C276, Aleación 2205

Tabla 9 .Configuraciones del condensador

Arreglo Triangular CONFIGURACIÓN DE LOS TUBOS CONFIGURACIÓN DE LA CORAZA DI = 8 in DE=1”  DWG= 16”  29

 

At=0.594 in2  Pasos = 1 N = 21 tubos DI = 0.87 in

Pasos = 1 B = 1.6 in (espacio entre deflectores) deflectores)

Fig ura 6. C ond ondensad ensador or s el eleccionado eccionado

11.2 Selección de Precalentador Modelo C300® Tipo "U", haz de tubos removible que permite una variación amplia en Ia temperatura del líquido, soporta mejor eI choque térmico. Modelos de 2-, 4- o 6-pasos. La configuración básica más económica del casco y del tubo. Cumple con Código ASME y TEMA, tipos Aplicaciones: Para aceite caliente o frio, para aguay líquidos de proceso o procesos de vapor condensado o vapor. Tabla Tabl a 10. Es pecific aciones técni cas del precalent precalentado adorr

Modelo

C300

Tipo

Tubo tipo U,

Presión PSIDiseño Coraza

Tubos

75-450

75-600

Máx. Temp ºF

Diámetr o Interno

Tipo conexión

Materiales Básicos

Opcione s Material

650

4-42

ANSI Flg

Acero al carbón, Acero inoxidable, aleaciones, cobre

Titanio,

Haz de tubos, Removible

Aleación C276, Aleación 2205

30

 

12. CENTRIFUGACIÓN La centrifugación es un proceso de separación que nos va a permitir separar la proteína soluble, que es el contenido intracelular de la levadura, de su membrana y otros

componentes insolubles. Esta operación es muy importante ya que nos permite la obtención de nuestro producto sin impurezas. Las mezclas que consisten en sólidos y líquidos se pueden separar utilizando el efecto de la gravedad si los componentes individuales tienen densidades diferentes y son inmiscibles. La levadura autolizada sin alcohol, que sale del destilador, entra a las centrífugas que operan a 5000 rpm y que son capaces de procesar aproximadamente 3000 L/h. El licor que sale es almacenado en un tanque de almacenamiento a presión atmosférica. La crema sale con un contenido de ST de 22% lo cual le permite fluir. Esta crema es mezclada en un tanque de mezclado con la misma cantidad de agua que se retiró en la  primera centrifugación a fin de reducir el contenido de ST y que el producto no espese y  pueda seguir fluyendo. A esta nueva mezcla se le aplica una segunda centrifugación para rescatar otro porcentaje de sólidos solubles. El nuevo licor que sale de la segunda centrifugación se recolecta en el mismo tanque de licor de la primera centrifugación.

12.1 Centrífugas de discos Las centrífugas de discos con tambor auto-limpiante son indispensables para la separación mecánica de suspensiones sólido-líquido. Trabajan con velocidades más altas, lo que significa que la fuerza centrífuga del tambor de una centrífuga de discos es más fuerte. Este tipo de centrífugas están predestinadas para tareas de separación que requieren mucha  precisión, especialmente para separaciones de partículas muy finas. Mediante las centrífugas de discos es posible separar suspensiones líquido/sólido con diferencias de densidades muy pequeñas. Las centrifugas de discos con tambor auto-limpiante ofrecen las siguientes ventajas:  

Mayor rendimiento y diseño compacto   Separación de sólidos muy finos de líquidos   Separación de suspensiones líquidos-líquidos con escasas diferencias de densidades   Construcción cerrada y/o hermética para evitar la contaminación del producto o del medio ambiente.   Fácil manejo manejo gracias a llaa operación automáti automática ca y a la supervisión    No se requiere la utilización de materiales auxiliares para la filtración filtración o floculantes.

31

 

12.1.1 Principio de funcionamiento de las centrífugas de discos con tambor auto-limpiante

El producto a ser separado se introduce a través de un tubo de alimentación fijo (1) en el distribuidor (2) del tambor rotante. La separación tiene lugar en el interior del paquete de discos (3). Las fases líquidas separadas se dirigen a través del paquete de discos hasta las

cámaras del rodete en la parte superior del tambor y son descargados desde ahí mediante un rodete (5). El líquido puede ser descargado según los requerimientos del proceso con o sin  presión. Los sólidos sep separados arados son reco recogidos gidos en la cámara de sólidos (4) y son expulsados  periódicamente a plena velocidad. El tambor consiste en una parte inferior (6) dónde se encuentra el mecanismo de descarga hidráulico y de una parte superior. Las aperturas (9) para la descarga de los sólidos, ubicadas en la pared exterior del tambor están abiertas por un breve momento a  plena velocidad desplazando así verticalmente el pistón deslizante móvil. móvil. El pistón es controlado llenando y vaciando la cámara de cierre (7) debajo del pistón deslizante mediante las válvulas del tambor. El paquete de discos (2) consiste en el distribuidor y los discos. En el caso de las separadoras y concentradoras también se dispone de un disco de separación (10). El  producto es conducido por el tubo de alimentación (1) hasta el interior del distribuidor donde es acelerado suavemente hasta alcanzar la velocidad circunferencial del tambor. En el exterior del pie distribuidor se encuentran ojales que se encuentran siempre al mismo sitio y así forman un canal ascendente. Los espacios entre los discos son alimentados con el  producto a través de estos canales ascendentes. Durante la separación un disco de separación ubicado sobre el paquete de discos permite conducir la fase líquida separada en la cámara del rodete correspondiente.

a

b

Fi g ura 7. Vis ta en corte de una centrifug a de dis cos . a) Clarificadora; Clarifi cadora; b) Separadora. Separadora.

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Los líquidos separados son expulsados del tambor y descargados de la centrífuga a través de las salidas. Estas son diseñadas de manera distinta. Para las separadoras se dispone de tres configuraciones:

1.  Las dos fases líquidas separadas son descargadas con presión a través de dos rodetes (11). 2.  La fase líquida ligera es descargada de la máquina con presión a través de un rodete y la fase líquida pesada es descargada de la máquina sin presión a través de un diafragma. 3.  La fase líquida pesada es descargada de la máquina con presión a través de un rodete y la fase líquida ligera es descargada de la máquina sin presión a través de un diafragma.

Fig ura 8 8.. Vi sta en en corte de una centrífug centrífug a FLOTTWE G

Las centrífugas cuentan con un sistema de control con memoria programable (PLC) que segura el control automático y la supervisión de la separadora y de los componentes accesorios. A esto se incluye:  

Protección del motor y control de arranque mediante un variador de frecuencia.

 

Control de tiempo para la descarga automática del tambor

 

Descarga mediante la medición de turbidez de ser necesario (opcional)

 

Todos los módulos disponibles para el control, el mando de válvulas y de los otros sistemas secundarios

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 

Todas las luces de alarma y elementos de operación para una operación segura de la instalación.

12.2 Centrífuga seleccionada

Se seleccionó la centrífuga de discos FLOTTWEG en versión separadora modelo AC2000. Las partes en contacto con el producto están fabricadas en acero inoxidable. Tabla Tab la 11. Es pe pecific cific aciones de la la cent centrífug rífug a FLOTTWE G

Modelo

AC2000

Volumen máximo del tambor (L)

25

Volumen máximo de sólidos (L)

11.5

Potencia máxima del motor (KW)

37

Dimensiones LxANxA (mm)

2,000x1,100x2,000

Peso bruto (Kg)

2,900

Capacidad hidráulica

45,000

Rpm

2000-5000

Fig ura 9. Centrífuga FLOTTWE G modelo modelo AC 2000

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13. EVAPORACIÓN 1 Después de la centrifugación se lleva a cabo una primera evaporación ya que en la centrifuga se hicieron lavados y el licor obtenido contiene pocos sólidos totales. En esta

operación se concentra el licor hasta tener un 25% de sólidos totales, esta operación es continua y se lleva a cabo en un tiempo de 6h. Esta operación se lleva a cabo en un evaporador de tubos largos de película ascendente en el cual se introduce la alimentación  por la parte de abajo y por efecto de una bomba sube por los tubos. t ubos. Después se introduce vapor, el evaporador principal está conectado a un tanque colector de condensados en el cual se separa el licor concentrado y agua que se evaporó Una vez concentrado, el licor  pasa a un tanque colector a una temperatura ambiente para posteriormente pasar a un secador por aspersión.

  El líquido de alimentación pasa una sola vez a través de los tubos, desprende el vapor y sale de la unidad como líquido concentrado.

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  Son especialmente útiles para el tratamiento de materiales sensibles al calor, y operando con un vacío elevado se puede mantener el líquido a baja temperatura.

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  Con un solo paso rápido a través de los tubos el líquido concentrado está durante un corto período de tiempo a la temperatura de evaporación y se puede enfriar  bruscamente a medida que abandona el evaporador. evapor ador.

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13.1 Características del evaporador concentrador de simple efecto Tiene una gran capacidad de recuperación y de concentración de vacío en procedimientos que hacen que su capacidad sea de 5 a 10 veces mayor y el consumo de energía sea un 30% menor. Por lo tanto, esta circulación exterior se caracteriza por una pequeña inversión y un alto beneficio. El evaporador concentrador utiliza un módulo de calentamiento externo de ciclo manual y un sistema de vacío por presión negativa. Esto caracteriza a que la evaporación tenga una proporción de 1 a 3. El material líquido se concentra bajo un estado sellado que no produce burbujas. La concentración de líquidos por simple efecto fuera del evaporador concentrador está libre de contaminación y tiene un fuerte sabor a medicamento. El dispositivo es de fácil manejo y necesita de un pequeño cimiento en el área donde va a ser instalado. El evaporador está hecho de acero inoxidable que alcanza una mejor conducción de calor. El poliuretano es usado como material térmico de insolación. La superficie del evaporador concentrador ha sido tratada con arena molida, así que la superficie encuentra un nivel de pulido que sobrepasa el sugerido por la normativa de calidad GMP.

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13.2 Evaporador concentrador de simple efecto seleccionado Wenzhou Longgiang Dairy Machinery Factory es el mayor fabricante de máquinas evaporadoras en China.

Tabla Tabl a 12. P arámet arámetros ros técnic técnicos os del eva evaporad porador or c oncentrador de s imple efecto efecto

Modelo/Artículo

WZ-1500

Capacidad de Evaporación (Kg/h)

1500

Presión del Vapor (Mpa) Grado de Vacío (Mpa)