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DESARROLLO Y DESEMPEÑO DE UN PROCESO DE BENEFICIADO EN SECO DE VARIEDADES AMARGAS DE QUINUA BASADO EN LA APLICACIÓN DE UN LECHO FLUIDIZADO DE TIPO SURTIDOR (LFTS)
(2010) Ramiro Escalera Vásquez; Carla Quiroga Ledezma; Luis Arteaga Weill
Se ha desarrollado un proceso novedoso de beneficiado en seco de quinua, mediante el empleo de un lecho fluidizado de tipo surtidor (LFTS). Se estudiaron las características básicas de funcionamiento del lecho en la remoción de saponinas de 3 ecotipos amargos de quinua real provenientes de zonas productivas en los departamentos de Oruro y Potosí.Se construyeron dos reactores de vidrio a escala laboratorio de 7,5 y 20 cm de diámetro y boquillas de 1,4 y 3,4 mm y un prototipo piloto de sección rectangular de 10 cm de ancho por 40 cm de alto y 40 cm de largo, con una sección angular en la parte inferior donde se instalaron boquillas con una distancia entre ejes de 10 cm. Tanto los reactores de laboratorio como el reactor piloto, se alimentaron de aire a través de un compresor de 400 Lmin-1 de capacidad, provisto de un medidor de flujo de 10-100 Lmin-1 y de un filtro de humedad y aceite. Muestras de quinua fueron procesadas en estos equipos de acuerdo a un diseño experimental multifactorial, evaluándose el efecto de los factores: ecotipo, diámetro de reactor, diámetro de boquilla y altura de lecho sobre el porcentaje de remoción de saponinas, la calidad nutritiva (porcentaje de proteína), el porcentaje de pérdida de masa y el consumo específico de energía.Los factores más preponderantes sobre la remoción de saponinas son el diámetro del lecho y el diámetro de la boquilla, seguidos del ecotipo, lográndose valores de saponinas mínimos (0 - 0,02%), tanto para los ecotipos individuales como para sus mezclas, con la siguiente combinación: diámetro de boquilla 1,4-1,8 mm; diámetro de lecho 7,5-12,5 cm; altura de lecho de 12,5 cm y 30 min de tiempo. Ninguno de los factores estudiados tiene un efecto significativo sobre el contenido de proteínas y las pérdidas de masa.En general, tanto la remoción de saponinas como la pérdida de masa ocurren a mayor velocidad durante los primeros minutos. Las saponinas extraídas durante la desaponificación se recuperan en su totalidad. Los ecotipos más resistentes a la fricción entre granos de quinua son: (1) Toledo de Salinas de G. Mendoza; (2) Blanca de Uyuni; (3) Blanca de Salinas de G. Mendoza; (4) Amarilla de Uyuni y (5) Rosada de Uyuni, en ese orden.El desempeño de remoción de saponinas del prototipo piloto de paredes planas y sección rectangular es similar al del lecho de sección circular operado bajo las condiciones óptimas. Sin embargo, en ambos casos, el consumo específico de energía eléctrica es alto cuando se utiliza un compresor a pistón comercial (0,621 kWh/kg quinua procesada para prototipo piloto y 1,259 kWh/kg para condiciones óptimas de laboratorio). Como conclusión general se puede afirmar que la configuración del lecho fluidizado de tipo surtidor que no utiliza agua es idónea para la remoción de saponinas de diferentes variedades de quinua amarga en escala de laboratorio.
DESARROLLO Y DESEMPEÑO DE UN PROCESO DE BENEFICIADO EN SECO DE VARIEDADES AMARGAS DE QUINUA BASADO EN LA APLICACIÓN DE UN LECHO FLUIDIZADO DE TIPO SURTIDOR (LFTS)
(2011) Ramiro Escalera Vásquez; Carla Quiroga Ledezma; Luis Arteaga Weill
Se ha desarrollado un proceso novedoso de beneficiado en seco de quinua, mediante el empleo de un lecho fluidizado de tipo surtidor (LFTS). Se estudiaron las características básicas de funcionamiento del lecho en la remoción de saponinas de 3 ecotipos amargos de quinua real provenientes de zonas productivas en los departamentos de Oruro y Potosí. Se construyeron dos reactores de vidrio a escala laboratorio de 7,5 y 20 cm de diámetro y boquillas de 1,4 y 3,4 mm y un prototipo piloto de sección rectangular de 10 cm de ancho por 40 cm de alto y 40 cm de largo, con una sección angular en la parte inferior donde se instalaron boquillas con una distancia entre ejes de 10 cm. Tanto los reactores de laboratorio como el reactor piloto, se alimentaron de aire a través de un compresor de 400 Lmin-1 de capacidad, provisto de un medidor de flujo de 10-100 Lmin-1 y de un filtro de humedad y aceite. Muestras de quinua fueron procesadas en estos equipos de acuerdo a un diseño experimental multifactorial, evaluándose el efecto de los factores: ecotipo, diámetro de reactor, diámetro de boquilla y altura de lecho sobre el porcentaje de remoción de saponinas, la calidad nutritiva (porcentaje de proteína), el porcentaje de pérdida de masa y el consumo específico de energía. Los factores más preponderantes sobre la remoción de saponinas son el diámetro del lecho y el diámetro de la boquilla, seguidos del ecotipo, lográndose valores de saponinas mínimos (0 - 0,02%), tanto para los ecotipos individuales como para sus mezclas, con la siguiente combinación: diámetro de boquilla 1,4-1,8 mm; diámetro de lecho 7,5-12,5 cm; altura de lecho de 12,5 cm y 30 min de tiempo. Ninguno de los factores estudiados tiene un efecto significativo sobre el contenido de proteínas y las pérdidas de masa. En general, tanto la remoción de saponinas como la pérdida de masa ocurren a mayor velocidad durante los primeros minutos. Las saponinas extraídas durante la desaponificación se recuperan en su totalidad. Los ecotipos más resistentes a la fricción entre granos de quinua son: (1) Toledo de Salinas de G. Mendoza; (2) Blanca de Uyuni; (3) Blanca de Salinas de G. Mendoza; (4) Amarilla de Uyuni y (5) Rosada de Uyuni, en ese orden.El desempeño de remoción de saponinas del prototipo piloto de paredes planas y sección rectangular es similar al del lecho de sección circular operado bajo las condiciones óptimas. Sin embargo, en ambos casos, el consumo específico de energía eléctrica es alto cuando se utiliza un compresor a pistón comercial (0,621 kWh/kg quinua procesada para prototipo piloto y 1,259 kWh/kg para condiciones óptimas de laboratorio). Como conclusión general se puede afirmar que la configuración del lecho fluidizado de tipo surtidor que no utiliza agua es idónea para la remoción de saponinas de diferentes variedades de quinua amarga en escala de laboratorio.
DESARROLLO Y VALIDACIÓN DE UN MÉTODO ESPECTROFOTOMÉTRICO/COLORIMÉTRICO PARA LA DETERMINACIÓN DE CROMO (III) EN LICORES RESIDUALES DE PIQUELADO-CURTIDO
(2006) Ramiro Escalera Vásquez; Luis Arteaga Weill; Rodrigo Vega
Dos métodos no destructivos fueron desarrollados y validados para la determinación de concentraciones de sales de cromo en licores residuales de curtido que se producen en la fabricación de cueros: Un método espectrofotométrico y un método colorimétrico derivado. Los dos métodos se basan en el análisis de espectros de absorbancia-longitud de onda generados por soluciones patrón que fueron preparadas con los mismos reactivos químicos comerciales utilizados por una curtiembre local, en el intervalo de longitud de onda de 190-800 nm (UV-visible). Ambos métodos satisfacen los criterios fundamentales de validación: proporcionalidad (buena linealidad y buena sensibilidad) dentro del intervalo de concentraciones de sales de cromo que se observa en los licores residuales de curtido; precisión (buena repetibilidad/reproducibilidad); exactitud (sin diferencias estadísticas respecto a métodos oficiales) y selectividad (buena especificidad para la sal de cromo). Estos métodos son prácticos por su simplicidad, bajo costo y rapidez. Requieren equipos de bajo costo (un espectrofotómetro de rango visible o un colorímetro fabricado manualmente), usan los mismos reactivos químicos que se aplican en procesos de curtido corriente y no requieren de condiciones de seguridad especiales ni personal especializado. Los métodos pueden ser utilizados para el control de reciclado directo de licores de curtido-piquelado, facilitando de esta manera la adopción de esta técnica de Producción Más Limpia por parte de los fabricantes de cueros, especialmente curtiembres de escala pequeña y mediana.
ESTUDIO TÉCNICO - FINANCIERO PARA LA IMPLEMENTACIÓN DE UNA PLANTA PILOTO PARA LA FABRICACIÓN DE BIODIESEL
(2006) Luis Arteaga Weill; Jorge Montaño Bleichner
El déficit de diesel en Bolivia puede ser atenuado mediante el uso de biodiesel. Se estudió su obtención en laboratorio, transesterificando aceite de soja comercial nacional a 60 ºC y presión atmosférica, en función de la concentración de alcohol (CH3OH) y catalizador (NaOH). El rendimiento total fue de 97 2%. El perfil analizado de metilésteres del producto corresponde con perfiles reportados de ácidos grasos en aceite de soya. La cinética puede ser descrita por un modelo homogéneo propuesto con anterioridad. La calidad del combustible producido se aproxima a lo exigido por la norma ASTM 6751-03 en contenidos de glicerina libre, combinada y monoglicéridos, empleando 6 mol alcohol/mol triglicéridos y 0.7% pp de catalizador. Con estos resultados se diseñó una planta piloto discontinua para 10 barriles/día, que muestra una TIR de 24,5% si el precio del biodiesel se iguala a un valor internacional de 0,53 $US/litro.
MINIMIZACIÓN DE RESIDUOS DE CROMO MEDIANTE LA APLICACIÓN DE UNA TÉCNICA DE RECICLADO DIRECTO DE LICORES DE PIQUELADO - CURTIDO EN EL PROCESAMIENTO DE PIELES
(2013) Ramiro Escalera Vásquez; Luis Arteaga Weill; Rodrigo Vega M.
Uno de los problemas ambientales confrontados por las curtiembres bolivianas es la emisión de residuos líquidos contaminados con cromo, del cual se desechan significativas cantidades en los procesos convencionales. Aunque este versátil metal pesado juega un rol importante en el metabolismo de plantas y animales, en bajas concentraciones, sus derivados oxidados, Cr (VI), son extremadamente tóxicos. Como alternativa de prevención de la contaminación, se ha realizado una investigación en torno a la aplicación del método de Reciclado Directo de Licores Residuales en la etapa de piquelado - curtido de pieles. Se ha demostrado mediante numerosas corridas experimentales realizadas en laboratorio y en planta, que el reciclaje directo de licores residuales de curtido es técnicamente viable para su implantación en las etapas de piquelado y curtido del proceso de fabricación de cueros al cromo en una curtiembre común. La calidad del cuero terminado no se deteriora con el re-uso directo de los licores de cromo hasta en 10 reciclos. El control del proceso puede realizarse con la medición de parámetros muy simples: La densidad de los licores, la fuerza iónica relacionada con la densidad, el grado de acidez (pH) y la concentración de cromo en los licores residuales. Se generan ahorros importantes en el consumo de reactivos químicos, entre el 9% y el 44%, y sobre todo, en consumo de agua, 77%. La mitigación del impacto ambiental producido por el contenido de Cr(III) en los licores de curtido, se traduce en una disminución de más de 70% de la masa desechada de Cr(III), cuando se usa el reciclado directo, respecto de la masa que se desecha en curtidos normales sin reciclo. La implementación del reciclado directo de licores de cromo es replicable a otras industrias similares, que existen en gran número en Bolivia.
MODELACIÓN DE UN CONVERTIDOR DE SO2
(2008) Luis Arteaga Weill; Santiago Zegada Escóbar
Se han desarrollado dos modelos (bidimensional y unidimensional) para la simulación del convertidor de SO2 de una planta de sulfonación. Ambos modelos pueden manejarse empleando tanto ecuaciones cinéticas pseudohomogéneas globales, como ecuaciones heterogéneas, para incorporar limitaciones de la velocidad por transferencia de masa y difusión en el interior de las partículas catalíticas. Se ha encontrado que las gradientes radiales a lo largo de las columnas del convertidor pueden despreciarse. Sin embargo, las pérdidas de calor en las entradas y salidas no aisladas de las columnas, hacen necesaria la corrección de las temperaturas registradas en planta. También se han calculado gradientes intraparticulares de temperatura y composición de la fase fluida, que hacen imprescindible el empleo de las ecuaciones heterogéneas. Los cálculos de simulación en este caso, se han posibilitado con la introducción de una matriz tridimensional precalculada del coeficiente total de eficiencia del catalizador, mediante la cual, las operaciones iterativas de integración de un sistema de dos ecuaciones diferenciales ordinarias se han simplificado a una interpolación lineal directa. Los resultados constituyen la base para el posterior análisis dinámico del convertidor.
OPTIMIZACIÓN DEL CONSUMO ESPECÍFICO DE ENERGÍA EN EL PROCESO DE BENEFICIADO EN SECO DE VARIEDADES AMARGAS DE QUINUA, BASADO EN LA APLICACIÓN DE UN LECHO FLUIDIZADO DE TIPO SURTIDOR (LFTS)
(2011) Mauricio Obando Estrada; Ramiro Escalera Vásquez; Carla Quiroga Ledezma; Luis Arteaga Weill
Se ha minimizado el consumo específico de energía para el novedoso proceso de beneficiado en seco de quinua, mediante el empleo de un lecho fluidizado de tipo surtidor (LFTS). Se estudiaron las condiciones de operación y características básicas de funcionamiento del lecho, en la remoción de saponinas de la quinua real blanca, proveniente de zonas productivas en los departamentos de Oruro y Potosí.Se utilizaron dos reactores de vidrio a escala laboratorio de 7,5 y 20 cm de diámetro, boquillas de 1,4 a 5 mm de diámetro y alturas de lecho estático entre 12,5 y 17,5 cm. Los reactores de laboratorio se alimentaron de aire utilizando un compresor de 400 Lmin-1 de capacidad, provisto de dos medidores de flujo de 10-280 Lmin-1 y de un filtro de humedad y aceite. Muestras de quinua real blanca fueron procesadas en estos equipos de acuerdo a un diseño experimental, evaluándose el efecto de los factores: diámetro de reactor, diámetro de boquilla, altura de lecho y tiempo de proceso sobre el consumo específico de energía, el porcentaje de remoción de saponinas y el porcentaje de pérdida de masa.Los factores más preponderantes sobre el consumo específico de energía son: el diámetro de boquilla, diámetro de lecho, tiempo de proceso y altura de lecho, lográndose valores de consumo específico de energía mínimos (0,23 kWh kg-1) con la siguiente combinación: diámetro de boquilla 3 mm, diámetro de lecho 20 cm, altura de lecho de 12,5 cm y 60 min de tiempo. En estas condiciones se obtuvo un valor próximo a 0,01 % de saponinas y una pérdida de masa menor al 5%. Estos valores son inferiores a los obtenidos en estudios anteriores.Para calcular la caída de presión en el lecho fluidizado de tipo surtidor, se han obtenido nuevos valores de las constantes K y n de la ecuación de Lama: K = 9,2572 y n = 0,3308, para el lecho de 7,5 cm de diámetro y K = 12,8453 y n = 0,3451 para el de 20 cm El uso de estas constantes permitió calcular la caída de presión global del sistema con bastante aproximación, respecto de los valores experimentales obtenidos para diferentes diámetros de boquilla y alturas de lecho. En general, las caídas de presión globales, para esta configuración de LFTS, son pequeñas, comparadas con las observadas en el anterior estudio [11], lo cual permitiría utilizar sopladores más económicos, en lugar de compresores de más alto precio, aspecto que favorece la economía del proceso.
RECUPERACIÓN DE RESIDUOS SÓLIDOS CON ALTA CONCENTRACIÓN DE SAPONINAS DEL PROCESO DE BENEFICIADO EN SECO DE GRANOS DE QUINUA AMARGA, MEDIANTE LA APLICACIÓN DE UN LECHO FLUIDIZADO DE TIPO SURTIDOR (LFTS)
(2011) Carla Subieta Chinchilla; Carla Quiroga Ledezma; Ramiro Escalera Vásquez; Luis Arteaga Weill
Se han identificado las condiciones óptimas de operación para la recuperación de saponinas, dentro del beneficiado en seco de granos de quinua amarga, mediante la aplicación de un lecho fluidizado de tipo surtidor, desarrollado por los Centros de Investigación de la Universidad Privada Boliviana. Las pruebas experimentales se realizaron con 3 ecotipos de Quinua Real: Blanca, Amarilla y Rosada, en un reactor de vidrio a escala laboratorio, de 7,5 cm de diámetro, alimentado con aire por medio de un compresor de 400 Lmin-1, provisto de un filtro para eliminar la humedad y el aceite del aire. Se evaluaron los efectos de las variables: tiempo de procesamiento, diámetro de boquilla, ecotipo de Quinua Real y altura de lecho, en la calidad de los residuos sólidos colectados (contenido de saponinas) y en la calidad del grano de quinua (contenido de saponinas remanente y pérdida de masa). El contenido de saponinas en las muestras se cuantificó por el Método de la Espuma (afrosimétrico) y el Método Espectrofotométrico (colorimétrico).Para los ecotipos de Quinua Real Blanca y Amarilla, el tiempo óptimo para la recuperación de saponinas es de 5 minutos, con un diámetro de boquilla de 1,1 mm y una altura de lecho de 7,5 cm, obteniéndose concentraciones de saponinas de 4,88 % y 6,18 % respectivamente. Para el ecotipo de Quinua Real Rosada, el tiempo óptimo para la recuperación de saponinas es de 3 minutos, con una concentración en saponinas de 5,75 %. A estos tiempos de procesamiento, los granos de quinua han sufrido una pérdida de masa entre 2,5 – 3 %, y el porcentaje de saponinas aún está por encima de los niveles de aceptación para consumo humano, i.e. mayores al 0,12 %, por tanto, se debe continuar con el proceso de remoción de las saponinas del episperma de los granos de quinua hasta los niveles requeridos por el consumidor. El porcentaje de saponinas en los residuos sólidos incrementa cuando se trabaja con materia prima muy bien seleccionada, i.e. materia prima con la menor cantidad de impurezas posible. En todas las pruebas realizadas, los porcentajes de saponinas son mayores al de los residuos sólidos de la etapa de escarificado de las empresas beneficiadoras que usan el método convencional.El empleo de un lecho fluidizado de tipo surtidor en el beneficiado de ecotipos y variedades de quinua amarga, permite la recuperación total de las saponinas, obteniéndose fracciones de residuos sólidos con contenidos altos de saponinas, que tienen un mejor precio en el mercado. Siendo las principales variables de operación que se deben controlar en el proceso: el tiempo de procesamiento, el diámetro de boquilla y el ecotipo o variedad de quinua.