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Análisis de factibilidad de la integración de los procesos de producción de azúcar y alcohol
(2013) Meilyn González Cortés; Yailet Albernas Carvajal; Javier Feijoo Caraballo; Rubén Espinosa Pedraja; Erenio Gónzalez Suárez
En el estudio se determinaron los consumos de agua y energia en las producciones de azucar y alcohol analizando en detalle los circuitos de estos recursos con el objetivo de proponer un manejo eficiente de los mismos en los procesos integrados. Para la integracion energetica se utilizo el software ASPEN PLUS 11.1, donde se realizo la modelacion y simulacion de las etapas de evaporacion, cristalizacion y centrifugacion del proceso de fabricacion de azucar y de fermentacion y destilacion del proceso de produccion de alcohol tecnico B. Se evaluaron alternativas de intercambio de calor entre corrientes calientes y frias en cada uno de los procesos con el ASPEN PINCH. Se realizo la evaluacion economica de las modificaciones propuestas considerando dos escenarios, con el fin de determinar la factibilidad de integracion de los procesos de azucar y alcohol.
ANÁLISIS DEL TIEMPO DE LA HIDRÓLISIS ENZIMÁTICA DEL BAGAZO PRETRATADO
(2014) Yailet Albernas Carvajal; Gabriela Corsano; Ronaldo Santos Herrero; Erenio Gónzalez Suárez
En el estudio se hace un análisis del tiempo de hidrólisis enzimática de bagazo pretratado de forma ácida y básica, en función de la obtención de azúcares reductores totales (ART). Para ello se emplean los resultados obtenidos a nivel de laboratorio, donde se emplearon las enzimas Celulolíticas Novozyme CellicRCTec2 y β-glucosidasa con código NS50010, en un experimento con un diseño factorial 23 haciendo réplicas al azar. A partir de los parámetros fundamentales de la cinética enzimática determinadas por Albernas 2014, para determinar la velocidad de producción de ART en el tiempo, mediante un modelo cinético pseudo-homogéneo de Michaelis Menten, se combina con los indicadores dinámicos de rentabilidad en busca del tiempo óptimo de hidrólisis enzimática en el proceso de obtención de etanol empleando hidrolizado de bagazo.
Estudio de la cinética de la hidrólisis enzimática del bagazo pretratado
(2015) Yailet Albernas Carvajal; Gabriela Corsano; Layanis Mesa Garriga; Ronaldo Santos Herrero; Erenio Gónzalez Suárez
En el estudio se determinan los parámetros fundamentales de la cinética enzimática a partir de un modelo cinético pseudo-homogéneo de Michaelis Menten, previamente estudiado con otros materiales lignocelulósicos, para determinar la velocidad de producción de Azúcares Reductores Totales (ART) en el tiempo. Para ello se emplearon los resultados obtenidos a nivel de laboratorio, en el cual se llevó a cabo la hidrólisis enzimática del bagazo previamente pretratado de forma ácida y básica. Se emplearon las enzimas Celulolíticas Novozyme CellicRCTec2 y β-glucosidasa con código NS50010, en un experimento con un diseño factorial 23 haciendo réplicas al azar. Los valores de la constante de Michaelis Menten y constante de inhibición determinados (KM y KI) son intrínsecos al sistema de celulosa y celulasa dado, y son independientes de las variables de operación empleadas.
GENERACIÓN DE IRREVERSIBILIDADES EN LAS PRODUCCIONES INTEGRADAS DE AZÚCAR, ALCOHOL Y BIOGÁS
(2017) Meilyn González Cortés; Yenisleidy Martínez Martínez; Yailet Albernas Carvajal; Raúl Alberto Pérez-Bermúdez
En este trabajo se determinan las etapas generadoras de pérdidas y de menor eficienciaexergética cuando al procesodeproducción de azúcar se integran otros para laproducción de productos tales como biogás, levaduratorula y electricidad. El estudio serealiza entresescenariosde procesos integradospara laobtención de los productosseñalados.Se considera como escenario base una fábrica de azúcar en la que se produceazúcar y electricidady apartir delmismose deduce un segundo escenario en el que seproduce alcohol a partir de las mielesdelproceso azucarero y biogás a partir de lasvinazasdel proceso de destilación de alcohol. Por último, se evalúa exergéticamente untercer escenarioen el que se producen azúcar, electricidad, biogás y alcohol, pero esteúltimo a partir de jugos y mieles delproceso azucarero.Para el análisis exergético elesquema integrado fue dividido en 8 subsistemas. Del análisis de los resultados se tieneque los subsistemasmayores generadores de irreversibilidadesson: cogeneración(64,36-65,98%), extracción de jugo(8,85-9,85%), cristalización y cocción,(8,48-9,02%),fermentación(4,12-4,94%)ydestilación(2,74-3,2%).Se proponen mejoraspara minimizar las irreversibilidades, entre las que se incluye la integración térmica delos procesos, modificaciones tecnológicas en el proceso de fermentación y la introducción de equipos más eficientes para la generación de electricidad.La eficienciaexergética se encuentra entre 78,95-81,10%, obteniéndoseuna mayor eficienciaexergéticaenelesquema de operación conjunta para la producción de azúcar, alcohol y biogás.
La integración de procesos en el esquema de una biorrefinería
(Association of Chemists of the Chemical Institute of Sarria, 2014) Meilyn González Cortés; Lilisbet Castellanos Gallo; Yailet Albernas Carvajal; Erenio Gónzalez Suárez
En la actualidad existe un gran esfuerzo para lograr la viabilidad economica del uso de la biomasa lignocelulosica como una nueva fuente de azucares para la produccion de etanol. La no viabilidad de estos procesos se debe fundamentalmente al costo de las enzimas y al no aprovechamiento de coproductos que se generan en el pretratamiento de la biomasa. La evaluacion tecnica, economica y ambiental de esquemas de biorrefineria es complicada debido a la incertidumbre en aspectos como la materia prima, los precios de la energia y el producto final, costos de inversion, operacion y riesgos de las tecnologias. En el trabajo, se dan las pautas que muestran como la integracion de procesos y la valoracion de los coproductos en un esquema de biorrefineria conduce a la viabilidad de los procesos que emplean la biomasa para la obtencion de biocombustibles. Se muestra un esquema de procesos integrados que intercambia recursos materiales y energeticos, dicho esquema se refiere a la industria de la cana de azucar en la que se generan como productos principales jugo, bagazo y miel, asi como otros en procesos anexos entre los que se encuentran la torula, el biogas, CO2, el furfural, la lignina y electricidad.
Metodología para la síntesis y diseño óptimo de plantas discontinuas
(Association of Chemists of the Chemical Institute of Sarria, 2012) Yailet Albernas Carvajal; Gabriela Corsano; Meilyn González Cortés; Harry Verelst; Erenio Gónzalez Suárez
El trabajo presenta en forma de diagrama heuristico, una metodologia elaborada por los autores, para el analisis, sintesis y diseno optimo de plantas discontinuas. Esta metodologia o procedimiento fue elaborado a partir de un estudio teorico analizando las caracteristicas fundamentales, dando una continuidad a los diferentes pasos, logrando una caracterizacion sistematica, dada la gran cantidad de aspectos que es necesario tener en cuenta para el desarrollo de un proceso discontinuo y la complejidad de los mismos. Se trata desde el analisis global del proceso, el analisis de las etapas del proceso teniendo en cuenta el solapamiento o no de las mismas para la reduccion del tiempo del ciclo limitante. Se propone la obtencion de modelos para la optimizacion del diseno del proceso, involucrando aspectos relacionados con la incertidumbre tanto en el tiempo, como en las variables de entrada, hasta la integracion de procesos. Ademas, se presenta un ejemplo de aplicacion del procedimiento en las operaciones de prefermentacion y fermentacion en la obtencion de 500hL/d de etanol, obteniendo los disenos y configuraciones optimas de cada una de las operaciones al minimo costo de produccion.
Primera aproximación a la cinética de la obtención de etanol mediante sacarificación y fermentación simultánea del bagazo
(2016) Yailet Albernas Carvajal; J. Pedraza Gárciga; Gabriela Corsano; Leyanis Rodríguez Rodríguez; Erenio Gónzalez Suárez
El incremento de la disponibilidad de residuos y los costos energéticos han incentivado la descomposición de la biomasa lignocelulósica en azúcares y estas a combustible. Un empleo efectivo de los residuales azucarados puede ser la conversión por hidrólisis enzimática de los residuos en azúcares simples y la fermentación de estos azúcares para obtener etanol. El etanol para combustible puede ser obtenido mediante el proceso de sacarificación y fermentación simultánea (SSF). En el presente trabajo se analiza el modelo matemático desarrollado por Phillippidis et al. (1992) empleando los datos experimentales obtenidos por Albernas-Carvajal et al. (2014). Para la solución del sistema de ecuaciones diferenciales obtenido se empleó el algoritmo de Runge-Kutta-Fehlberg (RKF). El valor del etanol obtenido experimentalmente y determinado por método cromatográfico es similar al valor del etanol obtenido por el algoritmo matemático de (RKF).
Procedimiento para la síntesis y diseño óptimo de plantas discontinuas (Parte I).
(Universidad Autónoma del Estado de México, 2012) Yailet Albernas Carvajal; Gabriela Corsano; Meilyn González Cortés; Erenio Gónzalez Suárez; Harry-Verelst
"Dada la gran cantidad de aspectos que es necesario tener en cuenta para el desarrollo de un proceso discontinuo, y la complejidad de los mismos, en el presente trabajo se presenta un amplio estudio teórico que permite posteriormente desarrollar el procedimiento para la síntesis y diseño óptimo de dichos sistemas. A partir de analizar las características fundamentales, dando una continuidad a los diferentes pasos y logrando una caracterización sistemática, se obtiene un diagrama heurístico que será el que dirija los futuros trabajos en este sentido. Por la amplitud del tema y la gran cantidad de aspectos a tratar el mismo, el estudio y el procedimiento se ha dividido en dos partes, por lo que en el presente (primera parte) se tratará desde el análisis global del proceso, hasta el análisis en cuanto a las etapas del proceso, teniendo en cuenta el solapamiento o no de las mismas para la reducción del Tiempo del Ciclo Limitante. La segunda parte del presente trabajo tratará sobre la obtención de los modelos que se propondrán para la optimización final del diseño del proceso, involucrando aspectos relacionados con la incertidumbre tanto en el tiempo como en las variables de entrada."
VALORIZACIÓN DE LA LIGNINA EN EL CONCEPTO DE BIORREFINERÍA (I)
(2020) Aixa R. Gutiérrez Villanueva; Claudia Guirola Céspedes; Ana Celia de Armas Mártínez; Yailet Albernas Carvajal; Gretel Villanueva Ramos
Introducción: El uso de la lignina como fuente de biocombustibles, químicos y alimentos en las biorrefinerías del futuro es un tópico de interés científico creciente. La lignina es un polímero natural heterogéneo, de carácter aromático, constituyente de las plantas, usualmente asociado a la celulosa y la hemicelulosa. La multifuncionalidad química de la misma le imparte propiedades muy variadas que permiten un apreciable número de transformaciones químicas. La hidrólisis del bagazo de caña de azúcar en el concepto de biorrefinería produce corrientes ricas en lignina que aún no han sido valorizadas. Objetivo: Proponer un esquema de producción de lignina que podría ser integrado en el concepto de biorrefinería, a partir de la determinación de las posibles aplicaciones de la misma. Materiales y Métodos: Se realiza una búsqueda (briefing) que brinda datos de utilidad para el desarrollo del proceso de obtención de la lignina, partiendo de esto se propone un esquema de producción y se determinan las características principales del mismo. Resultados y Discusión: Las aplicaciones de la lignina residual del proceso organosolv que se están desarrollando son muy variadas: formulación de espumas de poliuretano, relleno en películas de ácido poliláctico, producción de fibras de carbono, como agentes antioxidantes y antimicrobianos y en alimentos. Las etapas del proceso de producción incluyen operaciones con reacción química y operaciones de separación. Conclusiones: El proceso propuesto se justifica con las aplicaciones de la lignina y puede ser integrado a la biorrefinería propuesta en trabajos anteriores.
Visión global sobre la planificación de procesos discontinuos
(2011) Yailet Albernas Carvajal; Meilyn González Cortés; Júlio Pedraza Gárciga; Erenio Gónzalez Suárez
La operación de una planta de producción tiene un importante efecto en la eficiencia, por lo tanto es de suma importancia encontrar la mejor programación posible. Debido a la conveniencia práctica, el tema de la programación de procesos a batch en las últimas décadas ha ganado un creciente interés y muchos enfoques se han publicado para solucionar una amplia variedad de problemas de programación. En el presente trabajo primero se resume los diferentes tipos de problemas de programación, y a continuación, las ventajas y desventajas de los métodos disponibles para la programación de procesos discontinuos.