Descripcion Detallada De Un Proceso

Diagrama de flujo de proceso

El diagrama de flujo del proceso de producción de la bebida alcohólica preparada se muestra en la Figura X.

Figura 14. Diagrama de flujo del proceso de producción de la bebida alcohólica preparada.

El diagrama de flujo del proceso de producción de la bebida alcohólica preparada puede visualizarse más detalladamente en el Anexo 1, o en Plotter 1.

Para la numeración de las áreas en el diagrama de flujo, se consideró que el proceso posee varias subdivisiones importantes que se detallan en el cuadro X.

Cuadro 40. Áreas de proceso.

Número de área Descripción

100 Preparación de medio de cultivo

200 Fermentación

300 Filtración

400 Destilación

500 Preparación de bebida

600 Carbonatación y embotellado

Por su parte, para la numeración de los equipos, se consideró la asignación de un número diferente de equipo, según su posición en el proceso y según el área en el que se encontrasen. De tal manera que el tanque de preparación de medio de cultivo se nombró con el número 110 y el fermentador semilla con el 210.

Para la asignación de literales a los equipos, se utilizó la nomenclatura que se muestra en el cuadro X.

Cuadro 41. Nomenclatura de equipos.

Nomenclatura Equipo

R Biorreactor

C Carbo-cooler

D Columna de destilación

F Llenadora de botellas

G Taponadora de botellas

H Intercambiador de calor

K Mesa de embalaje

L Etiquetadora

M Módulo de microfiltración

P Bomba

B Rehervidor

T Tanque

W Lavadora de botellas

Por otro lado, en el diagrama de flujo también se muestran los cuadros de identificación y de nomenclatura, en éste último se explica la nomenclatura utilizada para designar flujos, temperaturas, presiones y servicios. Así como el cuadro de balance, donde se muestran los resultados de los cálculos del balance de materia del proceso de producción de la bebida alcohólica preparada.

4.3 Descripción detallada del proceso

Área 100. Preparación de medio de cultivo

El proceso da inicio son la preparación del medio de cultivo para la fermentación semilla. Para ello, la melaza (Corriente 1) se alimenta al tanque de preparación de medio T-110, y luego ésta se diluye con agua (Corriente 6). Posteriormente el medio se adiciona con fosfato de potasio (Corriente 2), sulfato de amonio (Corriente 3) y sulfato de magnesio (Corriente 4). El mezclado de todos los componentes se lleva a cabo con el sistema de agitación del tanque T-110.

Una vez preparado el medio de cultivo, éste se bombea (Corriente 9) con la bomba P-111 hacia el biorreactor semilla B-210, en el área de fermentación.

Ocho horas antes de que finalice la fermentación semilla, el medio de cultivo para la fermentación principal es preparado de la misma manera. La melaza (Corriente 1) se alimenta al tanque de preparación de medio T-110, y luego ésta se diluye con agua (Corriente 6). Posteriormente el medio se adiciona con fosfato de potasio (Corriente 2), sulfato de amonio (Corriente 3) y sulfato de magnesio (Corriente 4). El mezclado de todos los componentes se lleva a cabo con el sistema de agitación del tanque T-110.

Una vez preparado el medio de cultivo, éste se bombea (Corriente 10) con la bomba P-111 hacia el biorreactor principal B-220, en el área de fermentación.

Área 200. Fermentación

Una vez transferido el medio de cultivo al fermentador semilla R-210, antes de llevar a cabo la fermentación, se procede a llevar a cabo la esterilización del medio de cultivo. Para ello, una corriente de suministro de vapor saturado (Corriente 61) eleva la temperatura del medio de cultivo hasta los 121°C; esta temperatura se mantiene durante 15 minutos. Luego una corriente de suministro de agua de enfriamiento (Corriente 71) baja la temperatura de 121°C a la temperatura de fermentación, 30°C.

El retorno de condensados (Corriente 91) se dirige hacia la caldera, mientras que el retorno de agua de enfriamiento (Corriente 81) se redirige hacia la torre de enfriamiento.

Finalizado el proceso de esterilización del medio de cultivo en el biorreactor R-210, se procede a inocular el fermentador semilla R-210 con el inóculo (Corriente 11), para dar inicio a la fermentación. Ésta se lleva a cabo por lote, durante 60 horas, sin aireación, con una agitación de X rpm, a 30°C; liberando dióxido de carbono (Corriente 12).

Siete horas antes de que finalice la fermentación semilla; y una vez preparado y alimentado el medio de cultivo del fermentador principal, se lleva a cabo su esterilización. Para ello, una corriente de suministro de vapor saturado (Corriente 62) eleva la temperatura del medio de cultivo hasta los 121°C; esta temperatura se mantiene durante 15 minutos. Luego una corriente de suministro de agua de enfriamiento (Corriente 72) baja la temperatura de 121°C a la temperatura de fermentación, 30°C.

El retorno de condensados (Corriente 92) se dirige hacia la caldera, mientras que el retorno de agua de enfriamiento (Corriente 82) se redirige hacia la torre de enfriamiento.

Finalizado el proceso de esterilización del medio de cultivo. Se procede a bombear el inóculo proveniente del biorreactor semilla R-210 hacia el biorreactor principal R-220 con la bomba P-211. Lo que da inicio a la fermentación principal. Ésta se lleva a cabo por lote, durante 80 horas, sin aireación, con una agitación de X rpm, a 30°C; liberando dióxido de carbono (Corriente 14).

Área 300. Filtración

Finalizada la fermentación principal, se procede a remover la biomasa. Para ello, primero se bombea el caldo de fermentación (Corriente 15) hacia el tanque T-310 con la bomba P-221; para luego llevar a cabo una microfiltración por lote.

La bomba P-311 bombea a la alimentación (Corriente 15) primero hacia el intercambiador de calor H-312 para disminuir la temperatura del caldo. El enfriamiento se lleva a cabo en el intercambiador H-312 con un suministro de agua de enfriamiento (Corriente 73); el retorno de agua de enfriamiento (Corriente 83) se dirige hacia la torre de enfriamiento.

Después de pasar la alimentación (Corriente 15) por el intercambiador de calor H-312; la alimentación enfriada (Corriente 16) es finalmente transferida hacia el módulo de microfiltración M-320. El permeado es enviado hacia el tanque T-330, mientras que el retenido se recircula hacia el tanque T-310 en un proceso de microfiltración por lote, hasta que el volumen de permeado alcanza el nivel deseado (Corriente 18) y el volumen del retenido llega a un valor mínimo (Corriente 17). Finalmente el retenido es enviado a tratamiento de desechos.

Una vez finalizado el proceso de microfiltración, el permeado (Corriente 18) es bombeado hacia el área de destilación con la bomba P-311.

Área 400. Destilación

La bomba P-311 alimenta a la primera columna de destilación D-410. El permeado cae del plato de alimentación hacia el rehervidor B-411, donde un suministro de vapor (Corriente 63) vaporiza al permeado. El retorno de condensados (Corriente 93) se redirige hacia la caldera.

El destilado (Corriente 19) sale de la parte superior de la columna D-410 hacia el intercambiador de calor H-412, donde una corriente de agua de enfriamiento (Corriente 74) condensa el destilado (Corriente 20) que luego se deposita en el tanque T-413. El retorno de agua de enfriamiento (Corriente 84) se redirige a la torre de enfriamiento.

Posteriormente, el destilado condensado (Corriente 20) se divide en dos corrientes, una de reflujo (Corriente 21) que se redirige de nuevo hacia la columna D-410 y otra de producto destilado (Corriente 22) que se alimenta al tanque T-420.

Finalizada la primera destilación, los fondos (Corriente 23) se descargan del rehervidor B-411 hacia el sistema de tratamiento de desechos.

Para llevar a cabo la segunda destilación, la bomba P-421 transfiere el producto destilado (Corriente 22) del tanque T-420 hacia la segunda columna de destilación D-430. En ésta, el primer producto destilado cae del plato de alimentación hacia el rehervidor B-431, donde un suministro de vapor (Corriente 64) vaporiza al permeado. El retorno de condensados (Corriente 94) se redirige hacia la caldera.

El segundo destilado (Corriente 24) sale por la parte superior de la columna D-430 hacia el intercambiador de calor H-432, donde una corriente de agua de enfriamiento (Corriente 75) condensa el destilado (Corriente 25) que luego se deposita en el tanque T-433. El retorno de agua de enfriamiento (Corriente 85) se redirige a la torre de enfriamiento.

Posteriormente, el segundo destilado condensado (Corriente 25) se divide en dos corrientes, una de reflujo (Corriente 26) que se redirige de nuevo hacia la columna D-430 y otra de producto destilado (Corriente 27) que se alimenta al tanque T-440.

Finalizada la segunda destilación, los fondos (Corriente 28) de ésta se descargan del rehervidor B-431 hacia el sistema de tratamiento de desechos.

Finalmente, el segundo producto destilado (Corriente 27) es transferido hacia el área de preparación de bebida por la bomba P-441.

Área 500. Preparación de bebida

Para la preparación de la bebida, primero se alimenta al tanque T-510 con agua purificada (Corriente 28). Luego se adicionan al tanque T-510 azúcar refinada (Corriente 29), colorante rojo no. 17 (Corriente 30), ácido cítrico (Corriente 31), benzoato de sodio (Corriente 31) y saborizante

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