Ingeniería Química

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Simulación de la producción de galacto-oligosacáridos en un sistema intensificado de reacción enzimática y nanofiltración
(Universidad de La Salle. Facultad de Ingeniería. Ingeniería Química, 2022) Polo Olave, Angelica Julieth; Pérez Castañeda, Carol Dayana; Castro Moreno, Germán Andrés; Noriega Valencia, Mario Andrés
En la fabricación de queso se obtiene como subproducto el lactosuero, el cual es el líquido resultante de la coagulación de la leche, este contiene componentes como lactosa, proteínas solubles, lípidos, minerales, vitaminas y grasas a los que se le puede dar un valor agregado mediante procesos físicos y químicos para proporcionar un beneficio a la salud. En la industria quesera se elimina aproximadamente el 90% de la leche en forma de lactosuero, este subproducto es altamente contaminante debido a su demanda biológica de oxígeno, por lo que se deben buscar alternativas para reducir el vertimiento a fuentes hídricas. Los galactooligosacáridos (GOS) son una alternativa para aprovechar la lactosa del lactosuero y adicionalmente proporciona beneficios en la salud ya que ayuda a disminuir los niveles de glucosa, triglicéridos en la sangre y colesterol. Es por esto que, en el presente trabajo se presenta la simulación de la producción de GOS a partir de lactosuero empleando un sistema intensificado de reacción enzimática – nanofiltración para determinar la viabilidad técnica del proceso. Para ello se realizó la simulación de la etapa de producción de GOS y separación mediante nanofiltración de forma independiente.
Extracción sólido-líquido de residuos provenientes de la industria oleo-química
(Universidad de La Salle. Facultad de Ingeniería. Ingeniería Química, 2022) Figueroa Feliciano, Helen Tatiana; Martínez Serrano, Laura Sofia; Otálvaro Álvarez, Ángela María
Separacion de la mezcla etanol-agua usando un sistema híbrido destilación-pervaporación
(Universidad de La Salle. Facultad de Ingeniería. Ingeniería Química, 2022) González Garzón, Ronald Stevens; Linares Hernández, Banghy Stephany; Orjuela Ramos, Johana Milena
Los combustibles E10 y E5 son gasolinas con contenido de etanol anhidro en un porcentaje 10% y 5%, respectivamente, los cuales permiten ofrecer un aporte en la disminución del CO2 producido en la combustión de automóviles. Este etanol procede de la fermentación de carbohidratos con alto contenido de sacarosa como el almidón, la caña de azúcar, entre otros y debe contener una pureza mayor al 99.5% en peso para poder utilizarse como combustible. Tecnologías como la destilación azeotrópica, extractiva, tamices moleculares, membranas, entre otras, son implementadas para la deshidratación de este alcohol. Para este trabajo, se implementan dos tecnologías, la destilación y la pervaporación, como sistema hibrido que permita tener una separación más efectiva de la mezcla azeotrópica etanol-agua. Para el caso de la destilación se utiliza el software Aspen Hysys® con el modelo termodinámico NRTL para la simulación, ya para el caso de la etapa de pervaporación la herramienta implementada es Matlab®, por medio del modelo de redes neuronales. Como principales resultados, se obtiene una columna de destilación convencional de 15 etapas, con alimentación en el plato 10 y una relación de reflujo de 2.16, y una etapa de pervaporación de 5 módulos con 12 m² de membrana cada uno y de tipo espiral, con un área total 60 m² y un flujo total de 0,108 kg/s, presentada en la configuración de membrana E49 con 10 capas ocultas. Finalmente, se obtiene un alcohol deshidratado con una fracción másica de 0,9976 apto para ser usado en combustibles renovables.
Simulación dinámica computacional de fluidos de la transesterificación supercrítica con etanol para la producción de biocombustible
(Universidad de La Salle. Facultad de Ingeniería. Ingeniería Química, 2022) Ruiz Guaqueta, Leidy Valentina; Rojas Medina, Laura Vanessa; Cifuentes Vanegas, Bernay
El crecimiento poblacional y económico aumentan la demanda per cápita de energía, especialmente en los países con economías emergentes, exponiendo la necesidad de buscar nuevas fuentes de energía. Asimismo, los problemas sociales, económicos y ambientales del uso de recursos fósiles, están llamando con más fuerza la atención de gobiernos y sociedades. Ante este panorama, el gobierno colombiano ofrece incentivos económicos para la producción de biocombustible. Sin embargo, los problemas asociados a la sostenibilidad de estos productos generan preocupación debido a los requerimientos de operación, procedimiento, manipulación, entre otros. De tal manera que, la Universidad de La Salle desarrollo una patente para la producción de biocombustible a condiciones supercríticas de etanol en un reactor tubular.
Determinación de perfiles de concentración de oxígeno y dióxido de carbono en una caja para la exportación de aguacates Hass
(Universidad de La Salle. Facultad de Ingeniería. Ingeniería Química, 2022) Rodríguez Garzón, Yerly Caroline; Cáceres Leon, Carlos Andres; Noriega Valencia, Mario Andres
Actualmente existen perdidas de aproximadamente el 30% en la producción de aguacate, las cuales son ocasionadas por un mal manejo en la postcosecha del fruto, sistemas de embalaje y transporte. Por lo tanto, es fundamental utilizar métodos de almacenamientos adecuados, en la literatura existen modelos que predicen las tasas de generación CO2 y consumo de O2 en el interior de bolsas plásticas perforadas. Sin embargo, se presentan desafíos en el comportamiento de la transferencia de gases a escala de exportación. En este sentido, esta investigación determina la distribución de concentraciones de oxígeno y dióxido de carbono de una caja de 24 aguacates Hass empleando herramientas de modelamiento y simulación con el propósito de mejorar algunas condiciones de almacenamiento planteadas por la literatura. El proceso se realizó por medio de la herramienta PDETOOL de Matlab utilizada para resolver la mecánica estructural de ecuaciones diferenciales parciales desde la transferencia de masa. También, se desarrolló un análisis de sensibilidad para determinar la influencia de algunas variables sobre los perfiles al interior de la caja. De acuerdo con las simulaciones desarrolladas, las condiciones recomendadas para el almacenamiento de los aguacates Hass fue una caja con medidas 36cm x 43cm empacando 24 o 18 aguacates, de tamaño del aguacate grande, con un peso aproximado de 224g y cualquier tipo de orificio. Finalmente, la variable con mayor influencia en la transferencia de masa de las cajas fue el tamaño de los aguacates, mientras que la variable con menor influencia fue la distribución de los orificios.
Diseño preliminar de la etapa de remoción de ácidos grasos libres en la producción de biodiésel a partir de aceite de palma
(Universidad de La Salle. Facultad de Ingeniería. Ingeniería Química, 2021) Cristancho Mora, Javier Stiven; Cañón Pineda, Daniel Steven; Noriega Valencia, Mario Andrés
El biodiésel es uno de los principales biocombustibles producidos en Colombia. Su producción se desarrolla principalmente por transesterificación de aceites vegetales. Sin embargo, durante el acondicionamiento de materias primas debe de removerse los ácidos grasos libres del aceite vegetal para evitar reacciones indeseadas de saponificación. El presente trabajo de grado propone diseñar y modelar la etapa de remoción de ácidos grasos libres del aceite de palma para la producción de biodiésel, seleccionando la técnica más adecuada, obteniendo y analizando los resultados de la simulación y realizando un análisis técnico y económico del proceso a escala industrial. Para la determinación de la técnica más adecuada en la remoción de ácidos grasos se llevó a cabo una revisión bibliográfica de los procesos más utilizados, analizando sus ventajas y desventajas. Para este estudio el método más prometedor fue la desodorización de ácidos grasos libres (AGL) con un puntaje de 4.06/5. Por otra parte, en la etapa de diseño y simulación se determinó la escala del proyecto, la cual fue de carácter industrial con una recepción de 8 Ton/h de aceite crudo de palma, se realizaron el diagrama de flujo del proceso y los balances de materia y energía para proceder al entorno de simulación en Aspen Plus, obteniendo los resultados de dimensionamiento de los principales equipos.
Diseño del sistema de membranas para el acondicionamiento de corrientes de CO2 en procesos de metanación
(Universidad de La Salle. Facultad de Ingeniería. Ingeniería Química, 2022) Torres Delgadillo, Sergio Andrés; Buitrago Arango, Juan Sebastián; Noriega Valencia, Mario Andrés
El cambio climático es uno de los problemas ambientales que más aqueja a la humanidad, este se genera por las emisiones de gases de efecto invernadero, entre estos el dióxido de carbono (��2). Entre las industrias reconocidas por su alta cantidad de emisiones de ��2 se destaca la cementera, ya que en la transformación de la piedra caliza y arcilla en clinker se generan 0.9kg de ��2 por cada kg de clinker producido. El ��2 generado eventualmente podría ser empleado en reacciones de metanación para la producción de gas metano, pero, para llevar a cabo esta reacción, el ��2 debe tener un alto grado de pureza. La purificación de estas emisiones de los hornos cementeros podría realizarse mediante el empleo de membranas de permeación de gases. Sin embargo, es difícil encontrar estudios en la literatura que evalúen la viabilidad técnica y económica de esta tecnología.
Prefactibilidad técnica y económica de la producción de galactooligosacáridos (GOS) y derivados a partir de lactosuero dulce
(Universidad de La Salle. Facultad de Ingeniería. Ingeniería Química, 2022) Monrroy Quezada, Oscar Javier; Caballero Sarmiento, Valentina; Noriega Valencia, Mario Andrés
La producción de queso genera lactosuero dulce como subproducto de la precipitación de la caseína de la leche. El lactosuero está constituido por componentes de interés como lactosa, proteínas, nutrientes y agua, que lo hacen un residuo bastante aprovechable. Dentro de los posibles productos que se pueden obtener de este residuo se encuentran los galactooligosacáridos (GOS) estos son considerados prebióticos debido a que promueven la proliferación de bacterias beneficiosas para la salud humana y pueden ser obtenidos a partir de la transglicosilación enzimática del lactosuero dulce. Por lo cual, en este trabajo se presenta el diseño conceptual de proceso para el aprovechamiento de lactosuero dulce en la obtención de GOS y subproductos de interés. Para ello, se realizó un estudio del mercado actualizado de la industria láctea nacional que permitió determinar la escala de producción y ubicación del proyecto, posteriormente se propuso un diagrama de procesos donde se especificaron las condiciones de operación, se desarrollaron los balances de materia y energía, y el dimensionamiento preliminar de equipos. De acuerdo con lo anterior, se llevó a cabo un estudio de prefactibilidad económica a través del método del factor global de Lang con el cual se hallaron los costos de inversión de capital (CAPEX) y se obtuvo una estimación de los costos operativos (OPEX) mediante los costos fijos y variables de la empresa.
Evaluación técnica y económica de la producción de biodiésel a partir de aceite usado de cocina en Colombia
(Universidad de La Salle. Facultad de Ingeniería. Ingeniería Química, 2021) Vera Mahecha, Mercedes del Pilar; Vargas Torres, Felipe; Noriega Valencia, Mario Andrés
En esta investigación se llevó a cabo la caracterización fisicoquímica del aceite usado de cocina, se desarrolló la cinética de la reacción de esterificación ácida del aceite pretratado y finalmente se determinó la pre-factibilidad técnica y económica de la producción de biodiésel a partir de aceite usado de cocina en Colombia. El proyecto se realizó en siete etapas, la primera consistió en determinar la escala del proceso, en la segunda se realizó la caracterización fisicoquímica del aceite usado de cocina, en la tercera se determinó la cinética de esterificación ácida a 3 diferentes temperaturas (50-55-60ºC) usando H2SO4 en una relación del 1% p.p respecto al aceite y metanol con una relación 1:6. En la cuarta etapa se llevó a cabo la reacción de transesterificación básica usando como catalizador NaOH en una relación del 1 % p.p respecto al aceite, en la quinta se realizó la purificación del biodiésel y en la sexta se desarrolló la caracterización fisicoquímica del biodiésel producido. En la séptima etapa se desarrolló el diseño preliminar del proceso teniendo en cuenta los siguientes ítems: el diagrama de flujo de proceso (PFD), los balances de materia y energía (condiciones de operación), el dimensionamiento de la planta y equipos, y la estimación de los principales indicadores económicos del proceso propuesto. Dentro de los resultados se obtuvo que el aceite usado de cocina presenta un valor ácido de 15,708 mg de KOH/g de muestra, una densidad de 0,918 g/ml, una viscosidad de 111,7 mPa/s y un índice de peróxidos de 13,5 meq de O2/kg de muestra. Las constantes cinéticas encontradas para la reacción de esterificación ácida fueron el factor de frecuencia Ao con un valor de 25,17*109 1/min y una energía de activación Ea de 78,85 kJ/mol. Finalmente, los costos de inversión inicial se estimaron en $ 2.435.853.663 COP con un indicativo VAN de $471.893.154 COP y una TIR del 54% a 5 años.

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