Diseño de una planta piloto para la producción de ácido acético a partir de los desechos de la cáscara de naranja (Citrus sinensis)

UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL[pic 1]

FRANCISCO DE MIRANDA

ÁREA DE TECNOLOGIA

COMPLEJO ACADÉMICO EL SABINO

PROGRAMA DE INGENIERÍA QUÍMICA

Diseño de una planta piloto para la producción de ácido acético a partir de los desechos de la cáscara de naranja (Citrus sinensis)

AUTOR:

Martínez Marcano, Christian Rene. C.I. V-21.322.415

CAPITULO I

1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

La naranja dulce pertenece a la familia de las rutáceas, una familia muy amplia que contiene unas 1700 especies de plantas que crecen en países de clima cálido y templado, siendo el continente africano donde más especies se pueden encontrar. De la anterior familia, las plantas más conocidas son los cítricos, especies que están incluidas en el género Citrus, al cual pertenecen la naranja común (Citrus sinensis), la naranja china (Citrus japónica), la naranja amarga (Citrus aurantium), la mandarina (Citrus reticulata), el limón (Citrus limon), el pomelo (Citrus paradisi), la lima (Citrus aurantifolia) o la toronja (Citrus medica) (WEISS, 1997).

En Venezuela, los frutos cítricos tienen una producción anual de 500.000T/año y la cantidad procesada por la industria representa hasta el 85%. Industrialmente la pulpa extraída de la fruta se utiliza para la preparación de concentrados, pulpas, néctares y jugos. (Rincón, 2005).

El material de desecho de los cítricos está constituido principalmente por cáscaras, semillas y membranas capilares a partir de los cuales se pueden obtener harinas cítricas, pectina cítrica, aceites esenciales, pigmentos y productos cítricos especiales; así como también compuestos bioactivos que tienen efectos benéficos sobre la salud, tales como la fibra, y los polifenoles en especial los flavonoides.

La naranja común (Citrus sinensis) es un hesperidio carnoso de cáscara más o menos gruesa y endurecida, su pulpa está formada por once gajos u hollejos llenos de jugo, el cual obtiene mucha vitamina C, flavonoides y aceites esenciales. No se debe confundir el naranjo dulce con el amargo (citrus aurantium L.) Puesto a que el amargo, se cultiva como un antiguo árbol ornamental o para obtener fragancias. La cáscara de naranja representa aproximadamente del 45% al 60% del peso de la fruta. (Rincón, 2005).

Del 50 al 60% del peso total constituye desechos conformados por la cáscara, semillas y residuos de la membrana. Estos desechos son ricos en nutrientes, sin embargo, no se les otorga ninguna importancia comercial y se destinan principalmente a la alimentación de ganado, son dispuestos como desechos sólidos, o quemados por su alto poder calorífico, generando problemas ambientales. (Ulloa, 2012).

Muchas veces la falta de aprovechamiento de los residuos y subproductos agrícolas se debe a que no existe una recolección, almacenamiento y transporte adecuado de los mismos, por lo cual, su destino final se resume en su abandono a campo abierto, su quema indiscriminada y su vertido en mantos acuíferos. (Manning y Taylor, 2014).

El naranjo está plantado desde el oriente hasta occidente de Venezuela, pero las principales zonas productoras e industrias procesadoras se hallan en los estados Carabobo y Yaracuy. De acuerdo con registros de la agroindustria, en Venezuela los mayores índices de madurez de la naranja se alcanzan después del mes de marzo, pero por razones económicas las empresas inician el procesamiento a gran escala de estas frutas en el mes de enero (y concentran la recepción durante el primer semestre del año. (Aular, 2007).

En su mayoría, el fruto se desecha bien sea porque está en una etapa de maduración o descomposición elevada, donde la naranja descompuesta se desaprovecha al igual que sus cáscaras, puesto que consideran que este fruto sólo se utiliza cuando sus condiciones son óptimas para el consumo humano. (Álvarez, 2019).

El New Jersey Department of Health (NJDH, 2017) define el ácido acético como un líquido incoloro de olor fuerte similar al vinagre. También puede ser un sólido similar al hielo a temperaturas inferiores a 62 °F (17 °C).

El uso principal del ácido acético es como intermediario químico en la fabricación del monómero de acetato de vinilo, y que representa, aproximadamente, un tercio del consumo de ácido acético. El acetato de vinilo es utilizado para fabricar emulsiones como resinas de base para pinturas, adhesivos, revestimientos de papel y acabados textiles. Algunos copolímeros de etileno y acetato de vinilo se usan como adhesivos de termofusión y revestimientos (ICIS, 2011).

El ácido acético también se utiliza como solvente en el proceso de fabricación del ácido tereftálico que se utiliza para fabricar botellas de tereftalato de polietileno (PET) y fibra de poliéster. A nivel mundial, el ácido tereftálico representa, aproximadamente, el 17% del consumo humano de ácido acético (ICIS, 2011).

El ácido acético se utiliza además como aditivo para alimentos y piensos, como conservante de encurtidos, como coagulante del látex natural, y en el teñido y la impresión textil. Las soluciones diluidas (0,25%-5%) se utilizan para tratar infecciones de varios tipos de microorganismos (NDL, 2004).

Por esta razón diseñar una planta que pueda aprovechar los desechos de la naranja sin valor comercial generados en el mercado municipal de Independencia, Estado Yaracuy para la producción de ácido acético, permitiría una disminución mayoritaria de estos productos al mismo tiempo que se podría producir un compuesto con múltiples aplicaciones tanto industriales como comerciales, considerando la idea de demostrar que esta tecnología resulta un proceso viable técnico y económicamente a partir de materias primas autóctonas así como la obtención de un producto que cumpla con las especificaciones internacionales establecidas. Todo esto empleando el simulador de procesos Aspen plus 2006. Con este fin en mente surgen las siguientes interrogantes:

¿Qué tipo de ajuste se debería implementar al diseño de la planta piloto para satisfacer la producción de ácido acético a escala industrial?

¿Sera significativa la reducción del impacto ambiental producido por los desechos de la naranja?

¿Es económicamente viable el diseño de una planta piloto de este tipo?

1.2 OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN

1.2.1 Objetivo General

Diseñar una planta piloto para la producción de ácido acético a partir de los desechos de la cascara de naranja (Citrus sinensis).

1.2.2 Objetivos Específicos

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