Diseño de un sistema para la cristalización de azúcares operando con fluidos en condiciones supercríticas

Abstract

Este trabajo desea incentivar el cultivo del Agave de Cocui para obtener Inulina, azúcar que posee efectos beneficiosos en la salud, y sirve como excipiente de principios activos de interés. Por ello este Trabajo Especial de Grado tiene como objetivo diseñar un sistema de cristalización de azúcares que opere con fluidos en condiciones supercríticas, para impulsar una nueva tecnología en el área de cristalización. Primero, se determinó la capacidad del sistema en 4110 Kg/año. Se escogió la Dispersión Mejorada de Solución (SEDS) como la tecnología de mejor adaptabilidad. Adicionalmente, se determinó el uso de CO2 supercrítico como antisolvente, Etanol como cosolvente y una solución acuosa del azúcar como materias primas. Las condiciones de operación se establecieron en un intervalo de 35 y 40°C y presiones cercanas a 100 bar. El sistema consta de tres cristalizadores que operan en paralelo, seis recipientes de recolección de partículas, bombas de pistón radial y centrífuga, compresor, intercambiadores de calor, tanques de almacenamiento, un separador flash y dos mezcladores estáticos. Para el diseño del cristalizador se planteó la alternativa de utilizar dos modelos de inyectores. La primera consiste en emplear varios inyectores, y la otra se basa en usar un inyector escalado. El proceso de limpieza y esterilización en sitio se adaptó para cumplir con las buenas prácticas de manufactura. Se optimizó el proceso utilizando un reciclo de CO2, el cual genera un ahorro de 604.334,237BsF./año. Se elaboraron hojas de especificaciones de los equipos diseñados, los diagramas de flujo de proceso (DFP) e instrumentación y tuberías (DTI). Se realizó un análisis de peligros y puntos críticos de control (HACCP) donde se encontraron nueve puntos críticos de control, para los cuales se establecieron análisis de control de calidad del producto y el proceso. Igualmente se efectuó un análisis de riesgos y operabilidad del sistema (HAZOP), en el cual se determinaron ocho nodos empleando tres palabras claves para las desviaciones involucradas. Se implementó la lógica de control del sistema. Se calcularon los costos de inversión con un total de 6.580.376,52 BsF. y con un costo de producción de 930,02 BsF./Kg.