DISEÑO DE UNA PLANTA AUTOMATIZADA PARA PRODUCCION

DISEÑO DE UNA PLANTA AUTOMATIZADA PARA PRODUCCION DEL ACEITE
DE SOYA
Bernardo Efrain Garces Realpe
Oscar Gabriel Mora Ceron
e-mail: [email protected]
e-mail: [email protected]
Departamento de Electrónica, Instrumentación y Control.
Ing.Olga Sánchez
Ing.José Díaz
Universidad del Cauca
Resumen:
Este artículo presenta el diseño de una
planta automatizada para la producción
de aceite de soya, con las diferentes
alternativas de producción y la
selección de instrumentos necesarios
para desarrollar y construir vías con
capacidad de acoplarse a una solución
automatizada.
Abstract:
This article presents the design of a
plant automated for the oil production of
soya, with the purpose of impelling the
development
of
a
project
of
industrialization of this product, that
generates an increase in the productive
parameters of the oil in Colombia.
Palabras clave: aceite de soya,
refinado físico, extracción mecánica,
torta proteica.
I. INTRODUCCIÓN
Los
sistemas
colombianos
de
producción de Aceite de soya, poseen
bajos parámetros productivos y uno de
los factores que influyen en este
comportamiento son los altos costos de
producción, bajos rendimientos y
problemas de mercado que contribuyen
a reducir las áreas de siembra para
buscar
otras
alternativas
que
representen menor riesgo al agricultor.
La enseñanza de disciplinas de
carácter tecnológico, especialmente en
los estudios de Ingeniería, posibilitan
soluciones
para
aplicaciones
industriales complejas. El objetivo
principal de este proyecto es presentar
el diseño de una planta que se
encargue
de
la
producción
e
industrialización de la soya, este diseño
presenta un procedimiento con el
mayor
grado
de automatización
posible.
Con este diseño se busca establecer
las estrategias adecuadas para lograr
que este proceso productivo logre la
mayor eficiencia al menor costo
posible, para que a futuro gane la
competitividad suficiente y alcance el
posicionamiento total en el mercado.
II. FUNDAMENTACION TEORICA
[1] [2]
La alternativa de diseño planteada,
para la obtención del aceite de soya se
basa en extracción mecánica y
refinado físico; Como se presenta en
la Figura 1.
Durante la desodorización o el refinado
físico se eliminan los compuestos
volátiles del aceite mediante la
combinación de altas temperaturas,
bajas presiones y arrastre con un gas
inerte (vapor). El grado de eliminación
depende de las propiedades físicas de
los
componentes
(especialmente
tensión de vapor) y de la temperatura y
volumen de vapor que se hace pasar a
través del aceite. Algunas pérdidas
físicas son muy convenientes, tales
como la eliminación de los malos
olores, plaguicidas y compuestos
aromáticos policíclicos, si existieran.
Otras pérdidas de compuestos con
valor nutritivo, como tocoferoles y
esteroles,
son
potencialmente
indeseables.
4. Molienda:
La almendra caliente tiene mejor
plasticidad, lo que permite su
laminación en molinos, formándose
unas hojuelas con espesor entre 0.2 y
0.3 mm.
Figura 1. Diagrama de Flujo de Producción
de Aceite de soya.
El proceso de extracción, consta de
cinco etapas:
1. Limpieza:
En esta etapa se realiza una limpieza a
fondo, retirando impurezas (piedras,
tallos, etc.) con un tamaño similar al de
la semilla, esto puede hacerse por
separadores gravimétricos.
2. Descascarillado:
Después de la limpieza, se procede al
quebrantamiento, es donde el grano se
parte en 6 o 8 partes, esta trituración
permite que se desprenda la cascarilla
de los granos. El grano partido y la
cascarilla se separan en mesas
clasificadoras de grano, y con succión
de aire se arrastra el material más
liviano, (principalmente cascarilla).
3. Acondicionamiento:
El grano partido sin cascarilla
se
calienta luego entre 50 y 60 % con
acondicionamiento de humedad para
facilitar la operación de molienda y
extracción mecánica.
5. Extracción mecánica:
En la extracción mecánica las semillas
molidas pasan a una prensa donde a
elevadas presiones y en un solo paso
se procede a la separación del aceite
de la torta proteica, la cual es un
subproducto que se obtiene después
de la extracción. La torta de soya es un
producto obtenido con las cortezas del
grano de soya después de la
extracción.
El aceite proteínico es limpiado de
impurezas en un tamiz vibratorio.
Gracias al sistema de vibraciones no es
necesario parar para limpiar el tamiz ya
que las impurezas no se pegan a la
superficie del tamizado.
Una vez, cumplido el proceso de
extracción se procede a realizar el
refinado que puede hacerse de manera
física o química como se explica a
continuación:
Refinación química: Son varias las
etapas necesarias para el refinado
químico, primero el desgomado que
consiste en separar las gomas
(principalmente fosfatidos) del aceite,
segundo la neutralización en donde
primero se centrifuga y después se
mezcla con aditivos químicos, después
se lava el producto con un 10 -15% de
agua caliente para alcanzar un aceite
con menos del 0.007% de jabones, por
ultimo se realiza un secado al vacío
con una presión de 50mmHg, para
pasar de una humedad de 0.5% a una
de 0.005%.
Refinación física: Depuse de la
extracción del aceite este es bombeado
hacia un intercambiador de placas
donde se mezcla con aceite mineral,
otra bomba envía esta mezcla otro
tanque sometido al vacío, en el se
dosifican tierras decolorantes para
eliminación de color. Dos filtros se
encargan posteriormente de eliminar
completamente el agente blanqueante
presente en el producto. Se pasa ahora
a un desaireador donde tiene lugar la
destilación y la desodorización por
vapor. Los ácidos grasos son
eliminados hasta conseguir un producto
con solo un 0.05% o menos y a la vez
los olores extraños son eliminados. A
su salida el aceite es inmediatamente
enfriado con lo cual ya lo tenemos listo
para su almacenamiento, envasado y
transporte.
El último tratamiento que se le da al
producto es el de desodorización quien
maneja
líquidos
a
muy
altas
temperaturas sin oxígeno y sin contacto
con el aire, eliminando todas las
sustancias que tienen mal olor. Si un
aceite huele a rancio es que fue mal
desodorizado.
Mientras
mejor
desodorizado esté, mayor vida útil para
el producto.
III. JUSTIFICACION
Basados en las ventajas de facilidad
que presenta la refinación física,
teniendo en cuenta que desaparecen
las perdidas de valor nutricional de
producto y subproductos decidimos
realizar nuestro diseño siguiendo dicha
alternativa. Por tanto el diagrama de
bloques resultante se muestra en la
figura 2:
una propuesta de los fabricantes mas
apropiados.
Tabla 1. Equipos y fabricantes
[8]
Finalmente la alternativa de
implementación se muestra en la figura
3, En la figura se muestra la propuesta
de diseño de la línea de producción
planteada, de acuerdo a los equipos
elegidos, teniendo en cuenta que se
realiza un control en la presión y el
caudal del flujo de entrada al
desodorizador, ya que este es un
equipo que trabaja bajo condiciones
especiales.
Figura 2. Diagrama de Flujo de
Producción de Aceite de soya
(refinación física).
[3[4][5][6]
Los equipos requeridos para la
planta de elaboración de aceite de soya
se muestran en la tabla 1, junto con
Figura 3. Diagrama de instrumentación.
IV. RESULTADOS OBTENIDOS
VI. REFERENCIAS
En primera instancia como resultado se
presenta una alternativa de producción
basada en un exhaustivo análisis del
proceso de extracción del aceite de
soya, donde se llego a escoger una
alternativa concreta de producción, que
integre la mayor parte posible de
procesos automatizados.
Posteriormente se estudiaron varias
opciones de equipos que podrían
conformar la línea de producción
elegida.
Vale la pena resaltar la importancia de
obtención de aceite de soya mediante
operaciones físicas, factores de gran
importancia para conservar los valores
nutricionales del producto.
[1]
BASTIDAS, G.; Curso de producción
de soya. ICA 1980
[2]
LEES, R.; Análisis de los alimentos.
Ed. Acribia. Zaragoza Esp
[3]
[http://www.dinobartoli.com.ar/]
[4]
http://www.gervasiobelda.com/TOLVA
S/TOLVAS.htm
[5]
http://www.macoexmasiero.com.br/es
p/equip.htm]
[6]
[http://www.tecnoedu.com/Armfield/FT
28.php]
[7]
V. CONCLUCIONES
Somos concientes que la inversión
para llevar a cabo este proyecto es alta
y que los problemas que presenta el
cultivo de la soya dificultaría aun mas
dicho desarrollo, pero si se piensa en
grande y a futuro, pensamos que la
realización de un proyecto de este tipo,
beneficiaria no solo al inversionista,
sino también a muchas familias que
podrían dedicarse al cultivo del grano.
En este diseño se han propuesto los
materiales, instrumentos y equipos
industriales que garantizan tanto la
robustez y la durabilidad del proceso a
lo largo del tiempo.
El diseño de plantas industriales
carentes de calderas, es una ventaja
interesante, ya que el tiempo de
puesta en marcha es mínimo lo que
hace posible trabajar en turnos
discontinuos, dejando fuera de proceso
los horarios picos en cuanto al costo de
energía.
http://www.acomybombas.com.ar/pro
duct_info.php/cPath/21_3448/products_
id/390
[8]
DIAZ,
José.
Instrumentación
Industrial. Universidad del Cauca.