Diseño de una planta piloto para producción de etanol a partir de lactosuero proveniente de la industria láctea.

Abstract

Se diseñó una planta piloto para la producción de etanol a partir de la lactosa presente en el lactosuero siendo éste un residuo de la línea de producción de quesos, con su correspondiente análisis económico. El diseño de la planta piloto para la producción de etanol se basó en modelos matemáticos. El proceso diseñado es por lotes y comprenden los subprocesos de: ultrafiltración, fermentación, centrifugación y destilación. Se realizó también los balances de masa para conocer la cantidad de cada corriente de entrada y salida en cada subproceso. Adicionalmente, se elaboró un diagrama de flujo del proceso (PFD) y un diagrama de tuberías e instrumentación (P&ID). Los rendimientos resultantes de los principales subprocesos fueron: para la fermentación se obtuvo 97.9% m/m, masa de etanol producida en la solución fermentada en relación a la masa inicial de lactosa en el suero concentrado. En la destilación se obtuvo 83.06% m/m, masa de etanol puro que sale en el destilado en relación a la masa de etanol puro que ingresa en el sobrenadante (etanol más agua). Del proceso total se obtiene 8.65 litros de etanol al 70% v/v a partir de 200 litros de lactosuero procesado. Se concluye que el rendimiento global de la planta piloto es de 4.32% v/v, volumen de etanol obtenido con respecto al volumen del lactosuero procesado. Además, se determina mediante el análisis económico que la inversión es ventajosa y rentable al obtener un VPN y TIR favorables.

A pilot plant was designed for the production of ethanol from the lactose present in the whey, which is a waste product of the cheese production line, with its corresponding economic analysis. The design of the pilot plant for ethanol production was based on mathematical models. The process designed is a batch process and includes the following sub-processes: ultrafiltration, fermentation, centrifugation and distillation. Mass balances were also performed to determine the quantity of each input and output stream in each subprocess. In addition, a process flow diagram (PFD) and a piping and instrumentation diagram (P&ID) were developed. The yields resulting from the main sub-processes were: for fermentation, 97.9% m/m, mass of ethanol produced in the fermented solution in relation to the initial mass of lactose in the concentrated whey. The distillation yielded 83.06% m/m, the mass of pure ethanol leaving the distillate in relation to the mass of pure ethanol entering the supernatant (ethanol plus water). From the total process, 8.65 liters of ethanol at 70% v/v are obtained from 200 liters of processed whey. It is concluded that the overall yield of the pilot plant is 4.32% v/v, volume of ethanol obtained with respect to the volume of whey processed. In addition, it is determined through the economic analysis that the investment is beneficial and profitable by obtaining a favorable VPN and TIR.