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Planteamiento de un modelo matemático para la transferencia de masa en el proceso de concentración de etanol utilizando destilación con membranas

Resumen

En la actualidad la producción de biocombustibles ha ido en aumento debido a la demanda que estos poseen; sin embargo, se presenta el inconveniente de la inhibición microbiana por producto. La solución a esta problemática es la utilización de destilación con membranas, porque esta permite la integración del proceso de fermentación y concentración, teniendo como ventajas, trabajar en continuo y a bajas temperaturas, y de esta manera evitar la muerte de los microorganismos. Se propone como objetivo general del proyecto: plantear y validar un modelo matemático para la transferencia de masa en el proceso destilación con membranas al vacío. En este proceso, se utiliza una membrana que actúa como una barrera que separa dos compartimientos; la alimentación en fase líquida y el permeado en fase vapor, donde este atraviesa la membrana debido a una diferencia de las presiones parciales. El modelo matemático propuesto fue validado utilizando cuatro casos de estudio tomados de la literatura. La comparación del modelo propuesto con los datos experimentales presenta un ajuste satisfactorio. Posteriormente se realizó un análisis estadístico con la ayuda de la herramienta STATGRAPHICS, con el fin de establecer las variables de operación que mayor influencia presentaban en el proceso de destilación con membranas al vacío. Este análisis permitió establecer las mejores condiciones para la concentración de bioetanol y así proponer el diseño preliminar de un modulo membranario para separar la totalidad de alcohol producido, a partir de caña de azúcar, en un fermentador de 1 m. Se concluye que el modelo planteado predice de manera satisfactoria el comportamiento de la transferencia de masa en la destilación con membranas y además se obtiene un factor de concentración 2,5 mayor que el de la alimentación