Cristalización y Automatización en La Industria Azucarera

Cristalización y Automatización En La Industria Azucarera

Cristalografía

• El estudio de la descripción y la disposición de las estructuras atómicas de los cristales es la ciencia de la cristalografía

• Que es un cristal? • Según el diccionario ingles de Oxford la palabra Cristal deriva de la palabra

griega kristallos, que significa hielo claro o cristal de roca.

• Se puede definir cristal como un sólido que se compone de átomos dispuestos en una composición ordenada y repetitiva.

• El termino hábito de cristal, se refiere a los tamaños relativos de las caras de un cristal.

• Cristalización: Es la operación de transferencia de masa, ya que se transfiera material desde una fase liquida ( mieles) hacia otra ( grano). La cristalización es la formación de partículas solidas, se puede decir que es un proceso de purificación, puesto que de una solución impura se forma un compuesto puro.

Cristalografía de la Sacarosa

• Los Cristales de la Sacarosa pertenecen al sistema

monoclínico y dentro de este a la simetría esfenoidal.

• La apariencia exterior de un cristal es

• gobernada por las condiciones existentes

• durante el crecimiento, lo cual puede afectar

• las razones relativas durante el crecimiento.

Grano Acircular o de Aguja

• Es conocido en las investigaciones que la elongación del cristal de sacarosa es producido por la alta presencia de Dextranas.

Como Observa el Cristal??

Conglomerados

• Son grupos de pequeños cristales unidos, estos se forman bajo condiciones de sobresaturación altas en donde están presentes muchos cristales pequeños, como por ejemplo después de ensemillar, se forman cerca de la entrada de alimentación.

• Los conglomerados se pueden formar por nucleación

superficial.

• Kamona y Yamane estudiaron de forma meticulosa la formación de conglomerados y llegaron a la conclusión siguiente:

• La conglomeración es proporcional a la SS.

• Disminuye al aumentar la agitación del cocimiento.

• La conglomeración se incrementa con la pureza del sirope.

Solubilidad.

• Las soluciones pueden ser:

No saturadas.

Saturadas.

Sobresaturadas Al sólido disuelto se le llama soluto y al liquido se llama disolvente.

Una solución saturada es la que contiene la cantidad máxima de soluto soluble en el disolvente a una temperatura dada. Si contiene mas cantidad de soluto de la que puede contener a la misma temperatura , se dice que la solución esta sobresaturada.

Curvas de Sobresaturación de Sacarosa

Zona meta estable

No Saturada

Zona inter.

Zona labil

TEMPERATURA EN °F

GR

AM

OS

DE

SAC

AR

OSA

/1

00

GR

AM

OS

DE

AG

UA

150

• Si una solución de azúcar está en su zona no saturada, la cristalización y el crecimiento de granos nunca ocurrirá, mas bien habrá una disolución de granos, si una solución alcanza esta condición (Lavado del cocimiento).

• Al alcanzar la zona saturada, no ocurre una disolución de grano en un cocimiento, el crecimiento se podrá dar?

• Para aumentar la velocidad de cristalización se debe de llevar la solución a una condición de sobresaturación , la cual se han experimentado diferentes valores para los cocimientos a , b y c.

Ecuaciones de Sobresaturación

• Ecuación original de Sobresaturación.

• Pureza de miel.

• Concentración de la miel

Valores recomendados de Sobresaturación (Sugar

tecnology).

Azúcar refinada: 1.05 Masa A: 1.10 – 1.15 Masa B: 1.20 Masa C: 1.25

Factores que afectan al crecimiento y forma del cristal.

• Los conglomerados se dan mas comúnmente en los cocimientos de altas purezas, también se sabe que la circulación juega un papel fundamental en la calidad del grano , disminuyendo la formación de conglomerado.

• La inestabilidad del vacío no permite buena circulación , además provoca un incremento de temperatura, teniendo repercusión en la calidad del grano , crecimiento del grano, aumento del color de las masas, dilución de granos al aumentar temperatura

Factores que afectan al crecimiento y forma del cristal.

• Presión de vapor constante. Si aumenta demasiado la presión el cocimiento evapora con mayor velocidad, a pesar que el cocimiento se desarrolla con mayor velocidad, el grano terminado es de menor tamaño.

• Impurezas. Una de las causas por la cual es difícil de caracterizar el control de sobresaturación , es por el tipo y cantidad de impurezas presentes en las mieles

Semilla

• La calidad de cristales en los cocimiento dependerá en gran medida de la uniformidad de la semilla

• La cantidad total de cristales en las templas de tercera es la misma que la cantidad de semilla que se sembró, lo única variación tendría que ser el tamaño del grano.

• El tamaño inicial de la semilla es de aproximadamente 10 micrones.

Gráfica de control de variables en un Cocimiento

¿Que podemos concluir?

• La buena operación en tachos, nos llevará a tener un grano de buena calidad.

• La presencia de impurezas afecta en gran medida a la operación de tachos para lograr un buen cristal.

• La estabilidad de las variables operativas son factores importantes.

• La semilla a utilizar en la cristalización tiene que ser analizada en su forma y tamaño , para asegurar una semilla regular.

• El control de la sobresaturación es un factor importante y variable, el cual permitirá una buena cristalización.

¿Se puede lograr una Cristalización en automático??

¿Que tan confiable sería Cristalizar en automático?

Variabilidad

La calidad de un proceso de producción se puede expresar en términos de variabilidad .

Todo proceso tiene un punto óptimo de producción que permite mantener la calidad del producto.

Cuanto mas se alejen las condiciones del proceso de este punto óptimo, mayor es su variabilidad.

Control de Procesos

Básicamente controlar un proceso consiste en mantener estables las condiciones a las que se ha llevado mediante el aporte de energía.

Para controlar el proceso es necesario actuar sobre las condiciones en las que se encuentran los fluidos en diferentes puntos y fases del proceso.

Parámetros a controlar en la cristalización

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..\ingenio el angel\proyecto secuencia d tachos 2011\DIGRAMA

DE TACHOS.dwg

esquematico tuberia inyeccion y rechazo.dwg

Medición y control de Brix en todo el proceso de cristalización.

Medición y Control del vapor alimentado.

Medición y control del nivel .

Medición y control del vacío .

Secuencias de la operación en tachos.

Equipos utilizados

http://www.youtube.com/watch?v=EhRoSl4y7VE&list=PL702BC734C95D1324 -

Procedimiento de Concentración en Tachos

•Se carga el tacho con una solución mezcla de 74-78 de pureza. 750 ft3

•Se levanta vacio en el tacho ( de -23 a .25 in hg).

•Se introduce vapor ( baja presión de 2 psi).

•Se concentra lentamente , hasta alcanzar una sobresaturación de 1.20 .

•En ese momento de que alcanza la sobresaturación se hace la siembra del cristal.

•Luego se mantiene la sobresaturación constante y siempre con poca presión de vapor se mantiene alimentando con agua de condenso para que el cristal crezca.

•Luego de la etapa de crecimiento , se alimenta con miel A hasta la cantidad calculada.

•En este momento de agregar miel A , se incrementa la presión de vapor a 5 psi.

•Luego terminada la cantidad de miel A, se le adiciona miel B, en las cantidades calculadas.

•En todo este proceso , se lleva el cocimiento en una sobresaturación constante de 1.20.

•Al terminar la adición de miel B, el tacho tiene que estar a un volumen de 1450 ft3.

•Al finalizar , se dice que se ha cristalizado , y se hacen cortes a otros tachos , para que el grano siga en crecimiento.

GRACIAS