Las ventajas que se obtienen de los alimentos procesados

Muchas personas prefieren preparar sus comidas diarias con alimentos frescos, pues según ellos, esto les garantiza obtener mayor ventajas nutricionales que si compraran alimentos procesados.

Sin embargo esto es relativamente cierto, ya que contrario a lo que siempre se ha creído, los alimentos procesados frecuentemente poseen un valor nutricional mayor que los alimentos ‘frescos’. El secreto esta en el método de conservación, ya que éste ayuda a que muchos alimentos no solo no se deterioren, sino que además, conserva sus propiedades por más tiempo. Y es que son muchos los alimentos que comienzan a deteriorarse desde el mismo momento de su recolección.

TIPOS DE CONSERVACION

Secado

El secado de frutas por métodos tradicionales comprende varias técnicas de evaporación, lo que causa la pérdida de hasta la mitad del contenido de vitamina C y de hasta una quinta parte del contenido de beta carotenos. También concentra los niveles de azúcar y fibra. Sin embargo, los métodos modernos de secado ofrecen mejor retención de nutrimentos debido que los procesos a base de calor, son menos severos. En cuanto al secado por congelación, minimiza la pérdida de vitamina C.

Congelamiento

El valor nutritivo de los Alimentos Congelados es muy cercano al del producto fresco. Las pérdidas principales son de vitaminas hidrosolubles en verduras y frutas, las cuales se pierden durante el escalado previo al congelamiento. Los alimentos congelados no pueden almacenarse tanto tiempo como los alimentos enlatados, ya que algunas vitaminas y algunos ácidos grasos insaturados tienden a oxidarse si se expanden al aire, incluso a temperaturas bajo cero.

Fermentación

La fermentación se utiliza para hacer muchos alimentos, como quesos madurados, pan, yogur, salsa de soya y vinos. Esto se logra estimulando la proliferación de microorganismos presentes de manera natural en los alimentos o agregándolos.

La fermentación da como resultado pérdidas mínimas de nutrimentos; de hecho se gana algunos, especialmente vitaminas del grupo B. En la mayoría de los casos la fermentación extiende el tiempo de conservación de los alimentos.

Ahumados, salados o encurtidos

Los alimentos ahumados, curados y encurtidos se procesan porque a la gente le gusta el sabor. Aunque siguen siendo productos saludables, en general estos alimentos son ricos en sodio. Algunas carnes, como el jamón, se conservan con nitritos y nitratos. Los nitritos pueden reaccionar con los que contienen las proteínas
y con ello forman nitrosaminas, las cuales se piensa que son cancerígenas. Debido a esto, algunos especialistas aconsejan consumir estos alimentos en cantidades moderadas.

Aquí comparto con Uds. un vídeo sobre la Higiene en Alimentos en la Industria:

Los vinos y su clasificación

Sería poco eficiente clasificar los vinos solamente en el lugar de origen. Una clasificación primaria es aquella que los divide como: vinos calmos o naturales, vinos fuertes o fortificados y vinos espumantes.

Vinos naturales
Se hacen desde el mosto, que surge de la trituración de las uvas y que es fermentado en forma natural, o con algún aditivo en cantidades controladas como levaduras, azúcar o cantidades muy pequeñas de sulfuros. Su graduación alcohólica va del 10% al 15%. Son los conocidos como blancos, tintos y rosados.

Vinos fortificados

Reciben alguna dosis de alcohol, usualmente un brandy de uvas. Las interferencias controladas tipifican la producción y características de los vinos fuertes resultando el Vermouth, Jerez, Madeira y Oporto.

Vinos espumantes
Son aquellos del tipo del Champagne, los cuales tienen dos fermentaciones, la del vino natural, y una segunda que tiene lugar en la botella. Algunos vinos naturales tienen cierta efervescencia llamada pétillement, muy suave y no es causada como resultado de interferencias en el proceso de fermentación.
El vino espumoso, éste se elabora según distintos métodos, siendo el más barato el de carbonatación forzada con dióxido de carbono. Los de calidad son aquellos que no cuentan con aditivos y su segunda fermentación es alcanzada por añejamiento.

A través de sus colores:

Vinos tintos
El color proviene del color de la piel de la uva, donde el mosto es dejado en contacto con la piel de la uva hasta que se alcance un color deseado. Para hacer vino tinto, las uvas rojas se aplastan y el mosto pasa parte o la totalidad de la fermentación. Toda la materia colorante, además de múltiples compuestos saborizantes, se encuentran en las uvas y la fermentación y maceración se encargan de liberarlos.

Vinos blancos
Los vinos blancos son producidos a partir de uvas verdes o blancas; o bien a partir de uvas negras aunque en estos casos nunca se deja al mosto en contacto con la piel de las uvas. El color obtenido en es de tono verdoso o amarillento.

Vinos rosados
El rosado es producido dejando el mosto en contacto por un tiempo breve con la piel de las uvas. Suele producirse utilizando uvas rojas que permanecen en contacto con la piel de la uva por breves períodos. Con menor frecuencia se produce mezclando vinos tintos y blancos.

DESCUBREN REACCION QUIMICA PRECURSORA DEL OZONO

Científicos de la Universidad de California descubrieron una reacción química que genera el ozono en las grandes ciudades y al controlarla podría mejorar el aire que respiran millones de personas en el mundo.

Un conocimiento de esa reacción química “puede beneficiar a ciudades como el Distrito Federal (la capital mexicana) o Beijing (China)”, declaró el investigador Amitabha Sinha, bioquímico de la Universidad de California en San Diego (UCSD).


Sinha y su equipo de expertos descubrieron que los radicales de hidróxilo son “hasta 10 veces más importantes en la generación de ozono en las grandes ciudades que lo que antes se estimaba”.

Detalles del descubrimiento se publicaron simultáneamente en la revista especializada Ciencia, así como en la Journal Estadunidense de Medicina Familiar.

Científicos alemanes descubrieron hace unos 11 años que los llamados radicales de hidróxilo contribuían en reacciones químicas a la formación del ozono en las grandes ciudades en combinación con la luz y otros agentes formadores de la contaminación del aire.
Sinha descubrió sin embargo que los radicales de hidróxilo (OH) son precursores determinantes en la formación del ozono de las metrópolis mundiales.


Los radicales OH se producen al romperse un enlace entre el oxígeno y el hidrógeno en una molécula de agua. Los servicios médicos de cualquier ciudad en el mundo por lo general encuentran radicales OH en organismos de pacientes con males cerebrales y cardiovasculares.
En el ambiente, la formación de los radicales OH se produce por reacción química entre vapor de agua y dióxido de nitrógeno (NO2).

Aunque considerada antes esa reacción química como elemento participativo en la contaminación, Sinha explicó que, en síntesis, la formación radicales OH en las ciudades es “hasta 10 veces más rápida”, que lo hasta ahora considerado.

Procesamiento del Petroleo

 

Entre las unidades de procesamiento básicas para la manufactura de productos combustibles en la industria de refinación se incluyen:

1.- Destilación del crudo.

2.- Reforma catalítica.

3.- Desintegración catalítica.

4.- Hidrólisis catalítica.

5.- Alquilación

6.- Pirolisis.

7.- Hidrotratamiento.

8.- Concentración de gas.

En las refinerías de petróleo se utilizan además otros procesos auxiliares, como son unidades tratadoras para purificar tanto los líquidos como los gases producidos , unidades para recuperar el sulfuro de hidrógeno de gas producido y convertirlo en azufre elemental o ácido sulfúrico; entre otros.

1.- DESTILACIÓN DEL CRUDO.

A fin de minimizar la corrosión del equipo de refinado, la unidad de destilación de petróleo crudo generalmente es precedida por una de desalado, que reduce el contenido de sal inorgánica de los crudos. Las concentraciones de sal varían ampliamente( de casi cero a varios cientos de libras , expresadas como NaCl por 1000 barriles). La unidad destiladora simplemente separa físicamente el petróleo crudo por destilación fraccionada en ciertos componentes de cierto intervalo de ebullición, de modo que pueden ser procesados adecuadamente en pasos posteriores para formar productos específicos.

Aunque los intervalos de ebullición de estos componentes ( o fracciones) varían según las refinerías una unidad destiladora de crudo ( o simplemente unidad de crudo) separa este en las siguientes fracciones:

A.- Por destilación a presión atmosférica.

1.- Fracción ligera de destilación directa , que consiste principalmente en hidrocarburos en C₅ y C₆ pero que también contiene algo de C₄ e hidrocarburos gaseosos más ligeros disueltos en el crudo.

2.- Fracción de nafta , intervalo nominal de ebullición de 200-400 ºF.

3.- Destilado ligero, con intervalo de ebullición de 400-500 ºF

B.- Por evaporación al vacío.(flasheo)

1.- Gasóleo pesado con intervalo de ebullición de 650-1050ºF.

2.- Una brea residual no destilable.

En la parte de destilación a presión atmosférica de la unidad, el petróleo crudo se calienta a una temperatura a la cual es vaporizado parcialmente y después se introduce a una columna de destilación, a corta distancia del fondo. El recipiente cilíndrico esta equipado con numerosos “platos” entre los cuales los vapores de hidrocarburos pueden ascender. Cada plato contiene una capa de liquido a través de la cual pueden burbujear los vapores, y el liquido puede fluir continuamente por gravedad hacia abajo al plato que esta debajo de el. Conforme ascienden por los platos de vapores se hacen más ligeros ( de menor peso molecular y mas volátiles) y el liquido que fluye hacia abajo se hace progresivamente mas pesado ( de mayor peso molecular y menos volátil). Esta acción en contra corriente tiene por resultado una destilación fraccionada o separación de hidrocarburos según su punto de ebullición.

Puede tomarse el liquido de cualquier plato preseleccionado como un producto neto: los líquidos mas ligeros ( nafta) de los platos cercanos al extremo superior de la columna ,y los líquidos mas pasados (aceite diesel) de los platos cercanos a la parte inferior. El intervalo de ebullición de del liquido producido neto depende del plato que se le tome. Los vapores que contienen los vapores C₆ y más ligeros se toman de la parte superior de la columna como como producto neto, pero un liquido que hierve a más de 650ºF se toma del fondo de la columna de destilación de crudo.

Este producto liquido, llamado residuo atmosférico, se calienta aun más y se introduce en una columna de vacío operada a una presión absoluta cercana a 500 mmHg para obtener el gasóleo pesado y los productos no destilados de brea previamente descritos. Auque la columna de vacío contiene cierta estructura interna para minimizar la entrada de brea en los vapores que ascienden y para ayudar a la transferencia de calor entre el vapor y liquido, es mas bien una cámara en la cual se separan vapor y liquido por evaporación del vacío (“flasheo”) de un solo paso que una columna de destilación fraccionada.

El petróleo crudo y el residuo atmosférico se calientan a las temperaturas deseadas en calentadores tubulares. El petróleo se bombea por el interior de los tubos contenidos en una cámara de combustión refractaria alimentada con petróleo o gas-combustible, de modo que el calor se transfiere por la pared del tubo en parte por convención desde los gases de combustión calientes y en parte por radiación desde las superficies refractarias incandescentes.

Gasolina ligera de destilación directa.

Esta fracción contiene generalmente todos los hidrocarburos del crudo mas ligeros que el C₇ , y consiste principalmente en las familias nativas C₅ y C₆. Esta fracción ligera se estabiliza para eliminar los C₄ e hidrocarburos más ligeros , que se envían a una unidad central de concentración de gases para mayor separación. La mezcla estabilizada C₅/C₆ usualmente contiene mercaptanos , olorosos, que son tratados para mejorar su olor antes del envío al deposito de gasolina de la refinería.

2.- REFORMA CATALITICA.

El objetivo de la reforma es el rearreglo o reformación de la estructura molecular de ciertos carbohidratos, particularmente para mejorar naftas con características antidetonantes deficientes y convertirlas en combustibles para automotores de calidad extra , o para producir compuestos aromáticos, en especial de 8 carbonos, Benceno y Tolueno a partir de naftas seleccionadas.

Nafta: La composición química de la fracción de nafta , y por consiguiente su índice de octano , varían con la fuente del crudo, pero dicho índice estará en el promedio de 40 a 50 octanos. A fin de hacer a la nafta un componente adecuado para mezclarlo con volúmenes acabados de gasolina , su índice de octano debe elevarse cambiando su composición química. En casi todas las refinerías del mundo se realiza este cambio por medio de reforma catalítica.

Prácticamente toda la nafta que entra a las unidades de reforma catalítica es hidrotratada antes , con objeto de prolongar la vida útil del catalizador del proceso. Un importante subproducto de la reforma catalítica es el hidrógeno, que se utiliza para hidrotratar y para cualquier hidrólisis que se efectúe en la refinería. En algunos casos se produce hidrógeno adicional mediante reforma a vapor de fracciones de gas natural o nafta ligera.

El procesamiento de reforma catalítica.

En la figura Nº1 se muestran los componentes esenciales de un proceso de reforma particular . Entre esos componentes se incluyen:

1. Reactores que contienen el catalizador en lechos fijos.

2. Calentadores Para evaluar la nafta y gas de reciclaje y para propórcionatr el calor de reacción

3. Sistema enfriador del producto y un separador de gas y liquido.

4. Sistema de reciclaje de Hidrógeno y gas.

5. Estabilizador para separar hidrocarburos ligeros disueltos en el liquido receptor.

Prácticamente toda la nafta introducida a las unidades de reforma catalítica es hidrotratada para eliminar sustancias distintas de hidrocarburos , que afectarían negativamente la estabilidad de los catalizadores de la reforma (metales nobles) desde el punto de vista de su actividad y selectividad. algunas de las sustancias eliminadas con azufre, nitrógeno, oxigeno y compuestos orgánicos de arsénico y paladio; todos los cuales envenenan los catalizadores.

El catalizador se coloca como un lecho fijo en los tres o más recipientes separados del reactor adiabático, junto con la materia prima. Se precalienta con una mezcla de gas de reciclaje e hidrógeno antes de ser introducido al primer reactor y se recalienta entre los siguientes. Debido a que las reacciones de deshidrogenación son bastante endotérmicas, hay una perdida importante de temperatura de las sustancias que fluyen y que reaccionan, particularmente en el primer reactor , en donde ocurre una rápida deshidrogenacion del nafteno. Además donde los efluentes del primer y segundo reactores se recalientan para darles la temperatura adecuada antes de introducirlos en el tercer reactor. Frecuentemente el calentador de carga y los intercalentadores están contenidos en el mismo horno.

El efluente del ultimo reactor se enfría se lleva a un recipiente, donde la mezcla producida se separa en una fase liquida y en otra gaseosa. La mayor parte del gas separado (principalmente hidrógeno) se comprime y reintroduce para proporcionar la presión parcial protectora de hidrógeno en el medio ambiente de la reacción. Un producto neto rico de hidrógeno se extrae del sistema mediante control de la presión, como se muestrea en la figura Nº01.

El liquido receptor, que contiene hidrocarburos ligeros , se envía a un fraccionador para obtener un producto refinado estabilizado que puede agregarse a la gasolina terminada . Este liquido generalmente esta libre de hidrocarburos más ligeros que C₅. los hidrocarburos C₄ y más ligeros , separados como cabeza de un fraccionador estabilizador, normalmente se envían a un sistema de concentración de gas dentro de la refinería .

3.- PROCESOS DE DESINTEGRACIÓN.

En el lenguaje de la tecnología petrolera, la palabra desintegración (craking) denota reacciones en las que una molécula de hidrocarburos es fracturado o rota en dos o mas fragmentos más pequeños. Otros términos empleados para describir estas reacciones son clivaje, descomposición , fragmentación , pirolisis , ruptura y escisión. El clivaje químico puede ocurrir en un enlace carbono- hidrógeno, uno de carbono o hidrógeno con un átomo inorgánico, como azufre o nitrógeno, o uno carbono- carbono. Puesto que el principal objetivo de la ruptura es la reducción del tamaño de las moléculas de hidrocarburo, la principal reacción implica el rompimiento de enlaces carbono- carbono. Hay tres tipos principales de desintegración : pirolisis , desintegración catalítica e hidrólisis.

1.- Pirolisis.

Desarrollada durante la primera etapa del siglo xx, la pirolisis (o desintegración térmica) fue el primero de los procesos de desintegración importantes. Muchas veces sustituida por desintegración catalítica de fluidos para incrementar la producción de gasolina y mejorar su calidad , la pirolisis se emplea principalmente en operaciones de coquificación y reducción de viscosidad. Ambos procesos se aplican para convertir residuos no destilables en productos mas valiosos.

Coquización térmica.

Por este proceso se convierten fracciones altamente residuales en gas , gasolina, destilados y coque, con el objeto de maximizar el rendimiento de destilados, y minimizar el de gas, gasolina y coque . Los destilados ligeros se utilizan en aceites domésticos e industriales para calentamiento. Los destilados pasados son materias primas apropiadas para desintegración catalítica. La gasolina que proviene de unidades de coquinificación térmica puede mezclarse con combustible para automotores después de un tratamiento adecuado, o bien puede ser sometida a tratamiento adicional para mejorar su índice de octano por reforma catalítica después de purificarla por hidrotratamiento. Aunque solo es un subproducto del proceso , el coque de petróleo es útil como combustible para generación de vapor y , si satisface ciertas ciertas especificaciones de pureza y de otro tipo, es una de las principal materias primas par a la fabricación de electrodos de carbono en las industrias del aluminio y otras electrometalúrgicas.

Actualmente se emplean dos tipos de proceso de coquinificacion térmica : 1) técnica de coquinificacion fluida continua , y 2) un proceso semicontinuo cíclico, llamado coquinificacion retardada , descarbonización o coquinificación a baja presión. En los procesos cíclicos , el coque es alternativamente formado de un recipiente o tambor y retirado de el, de modo que con dos o mas de estos tambores repetidos en una unidad en una unidad, puede llenarse uno de ellos mientras los otros son vaciados. Una unidad de coquificacion retardada consiste en tres secciones , mas equipo de eliminación y manejo de coque .

Otras operaciones de pirolisis. El fraccionamiento de viscosidad se utiliza para reducir m la viscosidad de residuos pesados mediante pirolisis suave con un rendimiento mínimo de gasolina . la materia prima se hace pasar con una cantidad mínima de gas de reciclaje. Loa productos ligeramente desintegrados se separan por destilación en gas , gasolina , un destilado ligero con punto final nominal de aproximadamente 345ºC (650ºF) y un combustóleo residual con viscosidad considerablemente menor de la materia prima . frecuentemente la viscosidad del residuo de desintegración suave se reduce aun mas mezclándolo con aceite de ciclo catalítico para producir un combustóleo comercial que satisface las especificaciones de viscosidad . aunque as unidades de desintegración suave o fraccionamiento de la viscosidad consiste básicamente en una sección de desintegración y otra de separación , existen algunas variaciones en la disposición de flujo.

2.- Desintegración catalítica fluida .

Introducida durante la segunda guerra mundial la desintegración catalítica fluida desplazo progresivamente los anteriores procesos de pirolisis en gran medida . En los primeros procesos de desintegración catalítica se empleaba un sistema cíclico de lecho fijo. Este arreglo ha sido desplazado por unidades de desintegración catalítica fluida.

La desintegración catalítica se emplea principalmente para fabricar gasolina, olefinas C₃/C₄ e isobutano, por lo general mediante descomposición selectiva de destilados pesados.

Debido a que las reacciones de desintegración son gobernadas por catalizadores preparados específicamente, la gasolina producida contiene proporciones sustánciales de hidrocarburos con alto índice de octano, como compuestos aromáticos, parafinas arborescentes y olefinas. Debido a que la reacción de desintegración ocurre con el mecanismo del ion carbonio, hay cantidades relativamente pequeñas de fragmentos mas ligeros en los productos.

Este resultado contrasta con el de la descomposición de hidrocarburos en la pirolisis por el mecanismo de radicales libres, en la cual se producen cantidades relativamente grandes de fragmentos mas ligeros que el C₃ .Esta diferencia se ilustra en la siguiente tabla , en la que se muestran las proporciones típicas de fragmentos de hidrocarburos C₁,C₂, C₃ y C₄ contenidos en los productos de ambos procesos. Algo de hidrógeno se produce tanto en uno como en otro proceso en cantidades variables.

Proporciones típicas de fragmentos de hidrocarburos C₁,C₂, C₃ y C₄ en los procesos de desintegración catalítica y pirolisis.

Porcentaje de moles en

la fracción C₂ y C₄ C₁ C₂ C₃ C₄ Total

Pirolisis 32 21 24 17 100

Desintegración Catalítica 12 11 29 48 100

* Aceite de ciclo.- En la desintegración catalítica también se produce una sustancia conocida como aceite de ciclo . Este es el destilado que hierve después (a mayor temperatura) que la gasolina. Parte del aceite de ciclo puede considerarse una sustancia desintegrada sintética que hierve a una temperatura intermedia entre el punto final de la al gasolina y el punto de ebullición inicial de la materia prima. La porción mas pesa da de aceite de ciclo que cae dentro del intervalo de ebullición de la materia prima esta formada por los componentes no desintegrados mas refractarios de dicha materia los cuales son de naturaleza predominantemente aromática . los aceites de ciclo , que se extraen de las operaciones de desintegración catalítica como productos netos son útiles como componentes de aceites para calentamiento, materia prima un unidades de hidrólisis y mezclados con residuos pesados para reducir su viscosidad; los aceites de ciclo altamente aromáticos son materias primas adecuadas para fabricación de negro de humo.

* Catalizadores.- Las sustancias empleadas como catalizadores en las unidades de desintegración catalíticas modernas generalmente son de naturaleza cristalinas y algunas veces se denomina se denominan catalizadores zeolíticos debido a que son silicatos de alúmina hidratados modificados. Tienen composición patentada. estos catalizadores introducidos a principios de la década del 1960 , tienen mayor estabilidad que los polvos , bolas , materia extruida y perlas de compuestos amorfos de sílice y alúmina o de arcillas especialmente tratadas que se usaban anteriormente.

Los catalizadores empleados en unidades de fluido son microesferas secas en aerosol.

El tamaño promedio de las partículas del inventario de catalizador en equilibrio en una unidad de fluido es de 60um de diámetro; 10% nominal en peso con las partículas tiene un tamaño menor de 40 um y otros 10% mayor de 105 um . La circulación dentro del sistema catalizador reduce gradualmente el tamaño de las micro esferas debido a la formación de finos , que salen de la unidad en la corriente de gas de combustión del regenerador. Se agrega catalizador nuevo para reponer estas perdidas . en muchas unidades esta reposición es cercana a la económicamente optima para mantener la actividad y selectividad del catalizador.

Como se muestra en la figura Nº2 una unidad de desintegración catalítica fluida comprende:

1) reactor

2) regenerador

3) fraccionador principal

4) ventilador o comprensor

5) separador de catalizador gastado

6) equipo de recuperación de catalizador que incluye :

a.- centrífugas en el interior del reactor

b.- tanques de sedimentación de suspensiones ,

c.- precipitador electrostático opcional

7) unidad recuperadora de gas .

La materia prima (que puede ser precalentada por intercambio en algunos casos mediante un calentador), junto con productos reutilizables de la sección de fraccionamiento, se mezcla con una corriente controlada de catalizador regenerado caliente. La mezcla que resulta de aceite vaporizado y catalizador sube por el tubo de elevación a una velocidad tal que las partículas de catalizador se suspenden mas o menos dispersas en una fase diluida. Gran parte de la desintegración ocurre en el tubo de elevación. Cuando los vapores de hidrocarburo llegan al reactor, su velocidad lineal se reduce a tal grado que la mayor parte del catalizador se sedimenta hasta formar un lecho de fase densa, cuya cantidad o peso puede controlarse mediante la válvula de la línea de catalizador gastado que va al generador. El resto de la conversión deseada se efectúa conforme los vapores de hidrocarburo pasan por el lecho denso.

Por encima del lecho denso en el reactor se encuentra otra fase diluida de partículas finas de catalizador suspendidas, la mayoría de las cuales esta separada de los vapores desintegrados por una o mas etapas de centrifugación en la parte superior del recipiente del reactor. Las partículas separadas se segregan a la fase densa a través de un pie de inmersión. Los vapores desintegrados, que llevan una proporción minina de finos de catalizador, pasan por el fraccionador principal, donde se destilan para formar varios productos. La cabeza de la columna se separa por evaporación al vacío en gas y componentes no estabilizados de gasolina. Estos productos de cabeza se envían a una unidad recuperadora de gas, en donde pueden producirse una gasolina desbutanizada, una fracción C₃/C₄ como materia prima para alquilación, y un gasóleo que contiene C₂ y otros componentes mas ligeros. El vapor empleado para separar el catalizador gastado y el aceite de ciclo se elimina como agua del separador de cabeza (no mostrado).

1) El aceite de ciclo total puede convertirse en el fraccionador principal en un aceite de ciclo ligero, el cual normalmente hierve a una temperatura entre 205 y 345 ºC (401 y 653 ºF), y que puede usarse finalmente para calentamiento o como combustible Diesel. El aceite de ciclo ligero por lo general es sometido a separación por vapor a fin de eliminar las colas ligeras para control del punto de inflamación. El aceite de ciclo pesado que hierve a mas de 345 ºC (650 ºF) y se extrae de la columna lateralmente por lo general se reintroduce al reactor, como se muestra en la fig. 2. Cuando la conversión es del 75% o mas, el material pesado se procesa hasta extinción, aunque parte puede retirarse como producto neto. En la desintegración catalítica, se ha estimado tradicionalmente que el porcentaje de conversión de la materia prima es de 100 menos el porcentaje de rendimiento volumétrico del aceite de ciclo neto total producido (100% menos la suma de aceite de ciclo ligero, aceite de ciclo pesado y aceite en suspensión clarificado).

2) los residuos de la columna contiene cualesquiera finos de catalizador que escaparon a la recuperación de las centrífugas. Por lo general, un producto se reprocesa en un lugar mas alto de la columna para lavar los finos de catalizador de vapores que entran y después, en la mayoría de los casos, para calentar por intercambio térmico un liquido mas frío o para generar calor. Parte de los residuos de la columna se envía a un tanque de sedimentación, donde los finos de catalizador se separan. Posteriormente se regresan al reactor los residuos, sedimentados y concentrados. La cabeza que se obtiene en el tanque de sedimentación es un aceite clarificado libre de catalizador que se extrae como producto neto, generalmente en una cantidad de mayor del 5% en volumen del total que entra al tanque. Es un producto refractario altamente aromático que resiste la desintegración, útil como diluyente para reducir la viscosidad de combustóleos pesados.

3) El catalizador gastado, que es el lecho denso del reactor, desciende por gravedad en un separador en el cual los vapores de hidrocarburo (que se adsorben allí o dentro de los intersticios de las partículas de catalizador) son retirados mediante flujo a contracorriente del gas. El catalizar separado desciende por una válvula de control al regenerador, en el cual se quema lo depositado en el catalizador. Un compresor centrífugo introduce aire. El carbono residual del catalizador regenerado es aproximadamente 0.2% en peso del catalizador.

4) Como en el reactor, la fase diluida que esta encima del lecho denso contiene suspendidas partículas finas de catalizador, la mayor parte de las cuales es eliminada por dos etapas de centrifugación y se devuelve a la fase densa a través de pies de inmersión. Los productos de la combustión están virtualmente libres de oxigeno y contienen cantidades casi iguales de CO y CO₂ , así como cierta cantidad de vapor formada por la combustión de las sustancias de bajo contenido de hidrógeno depositadas en el catalizador. Dichos productos se introducen en el regenerador como vapor separador absorbido y humedad en aire para combustión.

El gas de combustión que sale del regenerador por una válvula de control de presión puede distribuirse por medio de diversos equipos auxiliares, como un intercambiador térmico para generación de vapor. En ocasiones se emplea una caldera de CO, en la cual se genera vapor haciendo arder CO del gas de combustión y otro combustible externo. También puede ocurrir que el gas de combustión se envíe a través de un precipitador electrostático para eliminación de pequeñas partículas de catalizador, cuando la contaminación del aire es de importancia crítica. En algunos casos, el gas de combustión que ha sido lavado puede enviarse a turbinas de gas para disminuir la presión, y la energía recuperada se emplea para hacer funcionar generadores eléctricos.

La unidad de desintegración catalítica fluida funciona como sistema de equilibrio térmico. La combustión química de las sustancias depositadas en el catalizador proporciona 1) el calor necesario para vaporizar y desintegrar el aceite que llega al tubo de elevación, 2) el calor necesario para elevar la temperatura del aire y la del gas de combustión, y 3) el calor necesario par reponer las perdidas debidas a la radiación. Si se conocen la cantidad que se quema de la materia depositada en el catalizador, la cantidad y temperatura de liquido y de gas que fluyen, y la temperatura de los dos lechos catalíticos densos, pueden establecerse balances de calor para reactor y regenerador y resolverse para encontrar la velocidad de circulación necesaria a fin de satisfacer el balance de calor. En una unidad que procese 40000 barriles de materia por día, circularan unos 5 millones de libras por hora de catalizador entre el reactor y el regenerador en un caso típico.

3.3.- HIDRÓLISIS.

Este proceso difiere de la desintegración catalítica en que emplea diferente catalizador y un ambiente de hidrógeno a presiones totales entre 800 y 2500 psig. Debido a que la acumulación de un deposito carbonáceo sobre el catalizador es extremadamente lenta, los periodos de proceso en línea varían de lagunas semanas a un año o mas. En algunos casos la necesidad de quemar la materia depositada en el catalizador no es la causa principal de detención del proceso.

Generalmente en los procesos de hidrólisis se puede utilizar una gama mas amplia de materias primas que en la desintegración catalítica. Entre estas se incluyen no solo destilados pesados, sino también sustancias extraídas por medio de solventes de productos residuales, los que contienen varias partes por millón de complejos organometalicos. En algunos diseños, los aceites residuales pueden ser procesados económicamente si el contenido de metales no es demasiado alto.

Productos. Los productos hidrolizados difieren de los formados por desintegración catalítica en que no son olefinicos y en que sus fracciones formadoras de gasolina no tienen un índice de octano tan alto. Aunque la fracción C₅/C₆ puede ser añadida directamente a la mezcla de gasolina de la refinería, la fracción C₇ + nafta generalmente se emplea como materia prima par reforma catalítica, debido a que su contenido de nafteno es alto. Los productos destilados mas pesados que la gasolina no son tan aromáticos como los obtenidos por desintegración catalítica.

De tal modo, son adecuados para formar combustibles para aviones a reacción y otros usos en los que se requiere bajo contenido de compuestos aromáticos. Todos los productos de la hidrólisis tienen bajo contenido de azufre. Los hidrocarburos ligeros son predominantemente isomeros arborescentes. La fracción C₄ es una valiosa materia prima para alquilación debido a su alto contenido de isobutano. La hidrólisis es particularmente aplicable para la elaboración de productos especiales, como son combustibles para aviones de reacción, gas licuado de petróleo, bases para lubricantes de alto índice de viscosidad y una amplia gama de combustibles con bajo contenido de azufre.

Se emplean diversos catalizadores patentados. Los propietarios de la patente del proceso fabrican dichos catalizadores o proporcionan la fórmula.

Técnicas de hidrólisis:

Unidades de lecho fijo. Los procesos de lecho fijo pueden clasificarse según el número de reactores empleados y la configuración del flujo con respecto a la secuencia de reactores y el fraccionamiento de los productos.

En la fig. Nº3 se ilustra una unidad de un solo reactor, diseñada para hidrolizar un gasóleo combustible a l vacío a fin de convertirlo en gasolina y productos destilados ligeros. En este arreglo particular, la materia prima combinada – que comprende carga fresca, hidrógeno reutilizable y de complemento, así como destilado no convertido – se precalienta por intercambio térmico con el efluente del reactor antes de ser enviada la calentador para elevarla a la temperatura elegida de entrada al reactor.

Los hidrocarburos, que son desintegrados en un reactor de lecho fijo corriente abajo, se enfrían y se llevan a un tambor, en el cual se separa el hidrógeno de reciclaje. La fase liquida de equilibrio del separador contiene en solución algo de hidrógeno, así como sulfuro de hidrógeno y amoniaco (formados a partir de azufre y nitrógeno en lecho) e hidrocarburos ligeros hidrolizados netos. Estas sustancias ligeras disueltas se extraen en un desbutanizaddor.

El liquido estabilizado se lleva después a un fraccionador para desdoblarlo en una fracción C₅/C₆, que es adecuada para mezclarse con existencias de gasolina terminada, y en nafta que en situaciones de mayor refinación se emplea como materia prima para reforma catalítica a fin de mejorar su índice de octano. En algunos casos, la nafta puede ser adecuada como componente de mezcla en depósitos de gasolina terminada.

En la fig. 3 se muestra un destilado de la parte media como producto neto. Esta sustancia es adecuada o para emplearse como complemento de mezcla de combustible para aviones a reacción, queroseno, combustible Diesel y diverso combustibles para calentamiento. El punto final del destilado mediano puede ajustarse para satisfacer el objetivo especifico para el cual se produce. El resto del afluente del reactor se retira como cola de mayor punto de ebullición de la columna y se reprocesa en la zona de reacción para mayor hidrólisis.

En algunos diseños la posición relativa del desbutanizador y desdoblador se invierte, así que solo la parte superior de la gasolina ligera de la primera columna se estabiliza en la segunda. En algunos diseños en los que se forman cantidades relativamente grandes de hidrocarburos ligeros se emplean dos etapas de separación al vacío del afluente del reactor antes de separar adicionalmente los productos por destilación fraccionada. La evaporación al vacío secundaria ayuda a reducir la carga de vapor en el primer fraccionador y da resultado una operación global mas económica. En algunos casos, el calor de reacción es suficientemente grande para hacer práctico apagar puntos intermedios del reactor, y así mantener el perfil de temperatura del reactor cercano al isotérmico.

Cuando el contenido de azufre dela materia prima es especialmente alto, suele ser económico eliminar el sulfuro de hidrógeno (H₂S)dela corriente de hidrógeno de reciclaje, o bien eliminarlo de una corriente retrograda del hidrógeno de reciclaje, si la recuperación del H₂S se realiza rutinariamente en la refinería.

En una unidad del tipo descrito, las porciones relativas de gasolina y destilado ligero pueden variar ya sea 1) cambiando las condiciones de operación que influyen en la conversión por paso, o 2) dependiendo del catalizador elegido. Algunos catalizadores selectivamente convierten destilados pesados en ligeros sin convertir el producto primario en gasolina : otros catalizadores convierten selectivamente cualquier destilado en gasolina ; y otros mas son capaces de hidrolizar naftas ( particularmente) y convertirlos en fragmentos de gas licuado de petróleo, esto es C₃ y C₄.

Reactor de lecho móvil. En este diseño la velocidad lineal hacia arriba de hidrógenos e hidrocarburos es suficientemente alta para expandir el lecho de partículas de catalizador e inducir así una situación de movimiento continuo y desordenado (aleatorio). La velocidad lineal hacia arriba no es tan alta, sin embargo, para que las partículas de catalizador salgan del reactor con los productos hidrolizados.

Pueden emplearse dos tamaños y configuraciones de catalizador.. cuando se utiliza un catalizador pulverizado, el hidrógeno reutilizable y la carga de hidrocarburo son suficientes para poner en movimiento el lecho de catalizador. En otro diseño, en el que se emplean partículas granuladas, se utiliza una bomba interna para recircular completamente el líquido desde la parte superior del lecho expandido hasta un tubo aspirante, y de ahí hacia arriba a través del lecho. Se toman las provisiones necesarias en el diseño del lecho móvil o para eliminar el catalizador gastado y sustituirlo con catalizador nuevo a velocidades tales que el inventario de esta sustancia puede mantenerse a un nivel de funcionamiento constante, o a uno nuevo si se desea.

Puesto que los lechos de catalizador se encuentran en estado de agitación, existen condiciones isotérmicas. Hay remezclado de los productos hidrolizados. Para compensar la reducción de la selectividad de hidrólisis debido a los efectos de la remezcla, se emplea mas de un redactor en serie para obtener el beneficio de la operación por etapas.

Hidrotratamiento. Es de conocimiento general que el hidrotratamiento comprende diversas aplicaciones en las cuales la calidad de los hidrocarburos líquidos mejora sometiéndolos a condiciones suaves o severas de presión de hidrógeno en presencia de un catalizador. Así, el hidrotratamiento puede considerarse un tipo bastante especializado de hidrogenación. El objetivo principal del hidrotratamiento es convertir selectivamente una sustancia en otra deseable o eliminar del sistema una o mas sustancias no deseadas incluidas en la materia prima. El empleo del hidrotratamiento es extenso, pues interviene en el procesamiento de mas del 30’% del crudo refinado en Estados Unidos. Aunque los catalizadores y la técnica ya se conocían, la disponibilidad de una dotación disponible de hidrógeno como un subproducto de la reforma catalítica acelero el empleo de hidrotratamiento a principios de la década de 1950.

Las aplicaciones del hidrotratamiento son numerosas, y las materias primas utilizadas varían de fracciones ligeras de gasolina a residuos pesados, como lo denotan los objetivos del hidrotratamiento. Entre ellos se incluyen 1) pretratamineto de nafta para unidades de reforma catalítica; 2) desulfuración de combustibles destilados; 3) mejoramiento de la calidad de quemado de los combustibles para aviones de reacción, queroseno y combustibles Diesel ; 4) mejoramiento de calor, olor y estabilidad en almacenamiento de diversos combustibles y productos de petróleo; 5) pretratamiento de materia prima para desintegración catalítica y aceites de ciclo por eliminación de metales, azufre y nitrógeno, y reducción de compuestos aromáticos poli cíclicos; 6) mejoramiento de la calidad de los aceites lubricantes; 7) purificación de subproductos aromáticos ligeros de las operaciones de pirolisis, y 8) reducción del contenido de azufre de combustóleos residuales.

Reacciones. Algunas de la reacciones empleadas comúnmente en los procesos de hidrotratamiento son :

1. Eliminación del azufre a partir de sus combinaciones orgánicas en varios tipos de compuestos por hidrodesulfuración para formar H₂S.

2. Eliminación del nitrógeno en forma de amoniaco (NH₃) a partir de sus combinaciones orgánicas.

3. Eliminación de diolefinas para formar parafinas y naftenos.

4. hidrogenación de compuestos no aromáticos para formar naftenos, a fin de mejorar la calidad de quemado de ciertos combustibles.

5. Hidrogenación de compuestos aromáticos policiclos de modo que solo quede un anillo aromático en la molécula; o bien, si se desea, todos los anillos aromáticos pueden saturarse.

6. Eliminación de oxigeno de sus combinaciones orgánicas como H₂O.

7. Descomposición y eliminación de compuestos organometalicos, por ejemplo compuestos de arsénico de naftas, mediante retención de estos metales en el catalizador. El vanadio y el níquel pueden eliminarse de los gasóleos que se utilizan como materia para desintegración catalítica.

Alquilación. La alquilación se utiliza para producir un componente de la mezcla de gasolina para automóviles, y consiste en la combinación química de isobutano ya sea con propileno, butilenos, amilenos, o una combinación de ellos para formar una mezcla de parafinas muy arborescentes con alto índice antidetonante y buena estabilidad. Las reacciones de alquilación se efectuarán a temperaturas iguales o ligeramente inferiores a las del intervalo liquido normal del agua y a presiones suficientemente altas para mantener la materia prima y la mezcla de reacción en fase liquida. Se emplea ácido sulfúrico o fluorhídrico como catalizador.

¿CÓMO se puede separar en diferentes fracciones el petróleo? El sentido común dice que hay que calentarlo. Así, a medida que sube la temperatura, los compuestos con menos átomos de carbono en sus moléculas (y que son gaseosos) se desprenden fácilmente; después los compuestos líquidos se vaporizan y también se separan, y así, sucesivamente, se obtienen las diferentes fracciones.

En las refinerías petroleras, estas separaciones se efectúan en las torres de fraccionamiento o de destilación primaria.

Para ello, primero se calienta el crudo a 400 °C para que entre vaporizado a la torre de destilación. Aquí los vapores suben a través de pisos o compartimentos que impiden el paso de los líquidos de un nivel a otro. Al ascender por los pisos los vapores se van enfriando.

Figura 7. Refinería petrolera.

Este enfriamiento da lugar a que en cada uno de los pisos se vayan condensando distintas fracciones, cada una de las cuales posee una temperatura específica de licuefacción.

Los primeros vapores que se licúan son los del gasóleo pesado a 300 °C aproximadamente, después el gasóleo ligero a 200 °C; a continuación, la kerosina a 175 °C, la nafta y por último, la gasolina y los gases combustibles que salen de la torre de fraccionamiento todavía en forma de vapor a 100 °C. Esta última fracción se envía a otra torre de destilación en donde se separan los gases de la gasolina.

Ahora bien, en esta torre de fraccionamiento se destila a la presión atmosférica, o sea, sin presión. Por lo tanto, sólo se pueden separar sin descomponerse los hidrocarburos que contienen de 1 a 20 átomos de carbono.

Para poder recuperar más combustibles de los residuos de la destilación primaria es necesario pasarlos por otra torre de fraccionamiento que trabaje a alto vacío, o sea a presiones inferiores a la atmosférica para evitar su descomposición térmica, ya que los hidrocarburos se destilarán a más baja temperatura.

En la torre de vacío se obtienen sólo dos fracciones, una de destilados y otra de residuos.

De acuerdo al tipo de crudo que se esté procesando, la primera fracción es la que contiene los hidrocarburos que constituyen los aceites lubricante y las parafinas, y los residuos son los que tienen los asfaltos y el combustóleo pesado.

El cuadro 2 nos describe aproximadamente el número de átomos de carbono que contienen las diferentes fracciones antes mencionadas.

CUADRO 2. Mezcla de hidrocarburos obtenidos de la destilación fraccionada del petróleo

En este cuadro incluimos los gases incondensables y el gas licuado (LP) porque éstos se encuentran disueltos en el crudo que entra a la destilación primaria, a pesar de que se suele eliminarlos al máximo en las torres de despunte que se encuentran antes de precalentar el crudo de fraccionadores.

De los gases incondensables el metano es el hidrocarburo más ligero, pues contiene sólo un átomo de carbono y cuatro de hidrógeno. El que sigue es el etano, que está compuesto por dos de carbono y seis de hidrógeno.

El primero es el principal componente del gas natural. Se suele vender como combustible en las ciudades, en donde se cuenta con una red de tuberías especiales para su distribución. Este combustible contiene cantidades significativas de etano.

El gas LP es el combustible que se distribuye en cilindros y tanques estacionarios para casas y edificios. Este gas está formado por hidrocarburos de tres y cuatro átomos de carbono denominados propano y butano respectivamente.

La siguiente fracción está constituida por la gasolina virgen, que se compone de hidrocarburos de cuatro a nueve átomos de carbono, la mayoría de cuyas moléculas están distribuidas en forma lineal, mientras que otras forman ciclos de cinco y seis átomos de carbono. A este tipo de compuestos se les llama parafínicos y cicloparafínicos respectivamente.

Esta gasolina, tal cual, no sirve para ser usada en los automóviles; en el siguiente capítulo se explicará por qué.

La fracción que contiene de 10 a 14 átomos de carbono tiene una temperatura de ebullición de 174 a 288 °C, que corresponde a la fracción denominada kerosina, de la cual se extrae el combustible de los aviones de turbina llamado turbosina.

La última fracción que se destila de la torre primaria es el gasóleo, que tiene un intervalo de ebullición de 250 a 310 °C y contiene de 15 a 18 átomos de carbono. De aquí se obtiene el combustible llamado diesel, que, como ya dijimos, sirve para los vehículos que usan motores diesel como los tractores, locomotoras, camiones, trailers y barcos.

De los destilados obtenidos al vacío, aquellos que por sus características no se destinen a lubricantes se usarán como materia prima para convertirlos en combustibles ligeros como el gas licuado, la gasolina de alto octano, el diesel, la kerosina y el gasóleo.

El residuo de vacío contiene la fracción de los combustóleos pesados que se usan en las calderas de las termoeléctricas.

 

Para finalizar comparto con Uds. un vídeo muy didáctico sobre la destilación del petróleo:

 

Proceso de Elaboración de Papel I Parte

Para la obtención del papel, es necesaria la obtención de la suspensión de fibras celulósicas con unas características determinadas en cuanto a tamaño de fibras, distribución de tamaños, composición, flexibilidad, resistencia,... Para obtener estas características, se aplicará sobre las materias primas diferentes procedimientos encaminados a obtener una pulpa de características adecuadas, tratando siempre de obtener el mayor rendimiento posible, es decir, cantidad de pulpa obtenida por tonelada de madera empleada y cantidad de reactivos empleados para obtener una tonelada de pulpa. Existen muchos procedimientos, los cuales se han ido desarrollando y mejorando a lo largo del tiempo, los cuales presentan ventajas e inconvenientes que han de ser evaluados conforme al tipo de producto final que se desea obtener, teniendo en cuenta parámetros tales como resistencia mecánica del papel a la rotura, al rasgado, al rozamiento, al plegado, rugosidad, blancura, deteriorabilidad, etc. Además de costo unitario del proceso, impacto medioambiental de la producción, tipo de materia prima disponible, etc.

Ya que la materia prima más utilizada en la fabricación del papel son las pulpas de madera virgen, se describirá el proceso de fabricación de pulpa a partir de fibras vegetales madereras.

Transporte de madera hasta la fábrica

Los troncos de madera son transportados desde la explotación forestal en la que han sido talados hasta la fábrica en la que se van a tratar para la obtención del papel.

Acondicionamiento de materias primas

Cualquiera que sea el método utilizado en el procesamiento de la madera para obtener la pulpa, ésta necesita unas operaciones previas que tienen como fin que en el proceso de deslignificación (separación de la fibras celulósicas) no se introduzcan impurezas que puedan perjudicar el proceso. Éste es un tratamiento estándar para todo tipo de maderas, aunque dependiendo del tipo específico empleado, cada uno de los tratamientos será más o menos crítico.

Lavado de la madera

Este tratamiento se realiza mediante aspersión de agua a presión para tratar de retirar cualquier partícula adherida a la madera, de forma natural o durante el transporte, para evitar impurezas en la línea de proceso.

Descortezado de madera

Los troncos son llevados a unos grandes cilindros huecos giratorios. El rozamiento que se produce entre ellos y entre los troncos y la pared interior del cilindro, hace que la corteza se separe del núcleo del tronco.

La importancia de esta operación radica en que la cantidad de corteza que debe utilizarse tiene que ser mínima, ya que produce un efecto debilitador indeseable en la pasta de papel. Durante este proceso se pierde una mínima fracción de madera, pero esto es admisible en aras de la superior calidad de la pulpa obtenida.

El objetivo que se busca en esta parte del proceso es la separación de las fibras (celulosa) que constituyen el núcleo del tronco. Para ello se deben romper las uniones entre fibras constituidas por ligninas y otros elementos. Se pueden seguir dos grandes métodos para conseguir este objetivo:

Una vez acondicionada la madera, se introduce en la unidad correspondiente para separar las fibras que constituyen el esqueleto de la madera.

Existen tres grandes grupos de procesado de la madera para la separación de las fibras y la lignina, que se clasifican en función de la naturaleza de la separación; estos son:

Procesos mecánicos:

La única acción separadora es la aplicación de fuerzas mecánicas de compresión y cizalladura para conseguir la separación de las fibras. Se emplea un procedimiento similar al empleado en un molino. En una gran cámara se hace girar sobre su eje a una piedra que es la que se encarga, por fricción, de separar las fibras de las que esta compuesto el tronco del árbol.

Procesos semiquímicos:

Se utiliza una combinación de tratamientos mecánicos con la adición de ciertos reactivos químicos que aceleran y optimizan la separación.

Procesos químicos:

Están basados en tratamientos puramente químicos, adicionando a la madera reactivos químicos que producen por sí solos la separación de la lignina de la celulosa. Normalmente son llevados a cabo a alta temperatura y presión.

La madera reducida a la granulometría adecuada se cuece en un un gran recipiente a presión añadiéndole diversos productos químicos tales como sosa cáustica, bisulfito sódico etc. (dependiendo del sistema elegido) y vapor de agua .

Blanqueo de pasta:
Dependiendo de la blancura inicial de las fibras, de la blancura que se quiera obtener en el papel y del proceso empleado para la obtención de la pasta es necesario aplicar el sistema de blanqueo adecuado. En general la pasta se trata con productos químicos tales como: cloro, hipoclorito sódico, dióxido de cloro, peróxido de hidrógeno, sosa cáustica etc.
Proceso de laminación de la pasta en máquina:
Consiste en poner las fibras en una suspensión acuosa con consistencias comprendidas entre 4 y 12 gr/l. para que puedan unirse convenientemente y posteriormente secarse por sistemas gravimétricos, mecánicos y térmicos para obtener una lámina de papel con una proporción de humedad comprendida entre el 7% y 9%.

Ilustración de la secuencia de procesos en las operaciones de fabricación de pasta y de papel.

Proceso de obtención de pulpa al sulfato o Kraft

El proceso Kraft fue descubierto por Dahl en 1879, que cuando observó que el álcali perdido en el proceso a la sosa era sustituido por sulfato de sodio, en vez de por carbonato de sodio, el sulfato se reduce a sulfuro durante la incineración del licor gastado, por lo que realmente los agentes activos en el proceso son el sulfuro sódico y el hidróxido sódico, y no el sulfato (el sobrenombre Kraft proviene del alemán, donde significa fuerte, debido a las buenas características de la pulpa obtenida).

El avance en el uso de este método ha sido imparable desde su invención, pues ya en los años 30, la producción mundial de pulpa Kraft igualaba al método del sulfito, y a partir de ahí, fue aumentando hasta nuestros días, donde es el proceso de producción mayoritario.

Las reacciones que tienen lugar durante la digestión Kraft no son totalmente conocidas, ya que la multiplicidad de compuestos presentes en el medio reactivo, y la complejidad de la lignina dificultan la determinación de las reacciones determinantes de la velocidad global; pero se sabe que la presencia de sulfuro acelera la disolución de la lignina sin que aumente la degradación de la celulosa, y que el ataque a las moléculas de lignina implica la formación de grupos que hacen a la lignina más soluble en el álcali.

Durante la digestión es importante obtener una alta densidad de masa de madera en relación al licor, es decir, es aconsejable que la mezcla de astillas y licor sea íntima. Para conseguirlo, se introducen las astillas y el licor simultáneamente, para así mejorar las propiedades lubricantes del licor y que las astillas resbalen entre sí y se asienten bien en el recipiente digestor. Además, es importante una perfecta mezcla en el interior del reactor, ya que de lo contrario la cocción sería desigual en todo el volumen, y el producto final sería heterogéneo, lo que se traduce en un elevado rechazo de la fracción de pulpa de tamaño más grueso en la etapa de cernido, lo que supone un aumento en el coste del proceso. Es por ello que la convección natural no es suficiente para obtener el grado de mezcla deseado, y se recurra a la convección forzada, inducida por la reducción súbita de presión en la parte alta del digestor, produciéndose entonces la ebullición generalizada de la masa reaccionante, con lo que la mezcla está asegurada.

En cuanto a los requerimientos tecnológicos, el proceso al sulfato presenta la gran ventaja de ser mucho menos corrosivo que el empleado en el proceso al sulfito, por lo que los materiales empleados en la construcción de los equipos pueden ser más económicos y duran más tiempo en activo (un tiempo típico para un digestor es de 20 años).

El procedimiento de operación en una fábrica de pulpa de tipo Kraft es similar al proceso del sulfito. Primero se cargan en el digestor las astillas y el licor blanco⁴, simultáneamente para obtener una buena mezcla de ambos, y en proporción adecuada para la obtención del ratio licor/madera elegido. A continuación se calienta el digestor por vaporización directa hasta llegar a temperaturas de entre 160 y 180ºC, manteniéndose estas condiciones hasta alcanzar el grado deseado de cocción. Una vez terminada la cocción la mezcla de pulpa y astillas no digeridas salen del digestor y se separan por cernido, siendo devueltas al digestor las partículas de mayor tamaño, y se separa la pulpa, que a continuación pasa a una etapa de lavado.

El licor gastado, denominado licor negro, se pasa al ciclo de regeneración; allí, se mezcla con sulfato sódico y se oxida, para evitar olores indeseables (provenientes de compuestos sulfurosos). Una vez oxidado se incinera en un horno de recuperación, produciéndose una ceniza que contiene carbonato sódico y sulfuro sódico, los cuales se caustifican por agregado de cal apagada; de aquí se obtiene carbonato cálcico, que se regenera a cal viva por combustión. Además, el calor generado en los hornos se aprovecha para calentar la caldera, precalentar el vapor y para evaporar disolvente en la etapa de concentración del licor negro.

Para el proceso Kraft se pueden utilizar todo tipo de maderas, pero las que mejor resultado dan son las maderas duras. El rendimiento obtenido es bajo para la pulpa no blanqueable (sobre 52%), ya que se separa mucha cantidad de lignina (hasta el 90%), pero la resistencia de la pulpa es muy alta. El color de las pulpas obtenidas en el proceso normal es más oscura que las obtenidas por el procedimiento del sulfito, con lo que no pueden ser empleadas para fabricar papel de impresión, por lo que las pulpas sin blanquear se utilizan para la fabricación de papel de envolver y cartón, debido a su gran resistencia. Aún así, el proceso de blanqueo es fácil y eficiente para las pulpas Kraft, y su mayor aplicación es la fabricación de papel de imprimir.

Como características del proceso, que lo han llevado a ser el más empleado, pueden citarse, en resumen:

• Posibilidad de utilización de cualquier especie de madera, por lo que se consigue una gran flexibilidad al suministro de madera
• Buena tolerancia en las astillas de una cantidad relativamente grande de corteza
• Tiempos de cocción breves, con lo que aumenta la velocidad del proceso
• Menores problemas de deposiciones sólidas (alquitrán)
• Excelente resistencia de la pulpa, debido a la alta concentración de lignina residual
• Buen conocimiento y eficiencia del proceso de recuperación del licor gastado
• Obtención de productos secundarios valioso: trementina y tall oil.

Como inconveniente más notable cabe citar la dificultad de control de olores sulfurosos, los cuales aparecen a concentraciones de incluso partes por mil millones, y que son difíciles de evitar.

Diagrama de flujo para el proceso papel kraft

Aquí les dejo un vídeo muy ilustrativo acerca de la fabricación del papel:

Fabricación de Neumáticos

Mezclado de compuestos y malaxador Banbury

En el malaxador Banbury se introduce la mezcla de caucho, negro de humo y otros productos químicos para obtener un material de caucho homogéneo. El tiempo, el calor y las materias primas utilizadas son los factores decisivos en la composición del producto final. Por lo general, los ingredientes llegan a la planta en paquetes ya pesados o en cantidades a granel que son preparadas y pesadas allí por el técnico encargado del malaxador Banbury. Los ingredientes pesados se colocan en un transportador que los carga en el malaxador Banbury para iniciar el proceso de mezclado.

 

Para obtener el caucho para fabricar neumáticos se combinan cientos de componentes como, por ejemplo: activadores, antioxidantes, antiozonizantes, ceras para facilitar la extensión del caucho, vulcanizadores, pigmentos, plastificantes, arcillas para refuerzo y resinas. La mayoría de estos elementos no están regulados y pueden no haber pasado unas evaluaciones toxicológicas serias. En general, las mejoras introducidas en el control legal y en el control de ingeniería han reducido los riesgos laborales asociados a las materias primas para los operarios de este tipo de malaxadores Banbury. Sin embargo, persisten ciertos riesgos derivados de la naturaleza y el volumen de los componentes utilizados.

Masticación

El laminado del caucho comienza con el proceso de masticación. Una vez finalizado el ciclo de mezclado con el equipo Banbury, el caucho se coloca en un laminador. Este proceso transforma las placas de caucho en largas láminas al pasar a través de dos cilindros que giran en dirección opuesta y a diferentes velocidades. Durante esta operación, los trabajadores están expuestos a los riesgos derivados del funcionamiento sin protección de los cilindros giratorios. Los laminadores más antiguos solían disponer de cables o barras que eran accionados por el operario si quedaba atrapado en el laminador. Los laminadores modernos disponen de barras a la altura de la rodilla que se activan automáticamente en caso de que un operario quede atrapado entre los cilindros.

 

La mayoría de las instalaciones disponen de medidas de emergencia para los operarios que sufren accidentes en los laminadores.

Estos trabajadores están expuestos al calor y al ruido, así como a las sustancias que se forman durante el calentamiento del caucho o que se desprenden de él.

 

Extrusores y calandrias

Las calandrias, que se utilizan para producir láminas y perfiles a partir de las planchas de caucho, constan de uno o varios (a menudo cuatro) cilindros a través de los cuales se fuerzan las planchas de caucho. La calandria realiza las funciones siguientes:

• Formar, a partir de la mezcla de caucho, una lámina uniforme, de grosor y anchura definidos;
• Aplicar un recubrimiento fino de caucho sobre un tejido (“recubrimiento” o “nivelado”),
• Introducir el caucho en los intersticios del tejido mediante fricción(“friccionamiento”).

Las láminas de caucho que salen de la calandria se acondicionan en tambores con espaciadores denominados “separadores”, que evitan que se adhieran entre sí.

El extrusor produce piezas de caucho en forma de tubo forzando su paso a través de una matriz del tamaño adecuado. El extrusor consta de tolva, cilindro, émbolo y matriz, y para formar la parte hueca del interior del tubo se utiliza un eje.

El extrusor moldea la sección larga y plana de la banda de rodadura de los neumáticos. Los operarios de extrusores y calandrias están expuestos al talco y a los disolventes que se utilizan en el proceso. Además, al final de la operación de extrusión, tienen que realizar la tarea altamente repetitiva de colocar las bandas de rodadura en carros de varios pisos. Esta operación recibe a menudo el nombre de ‘encuadernar’ las bandas de rodadura, porque el carro parece un libro y las bandejas las páginas. Tanto el diseño del extrusor como el peso y el volumen de las bandas de rodadura influyen en el impacto ergonómico de esta operación. Para reducir dicho impacto se han realizado numerosas modificaciones e incluso se han automatizado algunas operaciones.

Montaje de los componentes y moldeo

El montaje de los neumáticos puede automatizarse en gran parte. La máquina de montaje de neumáticos consta de un tambor rotatorio donde se montan los componentes y de mecanismos que suministran al montador los componentes necesarios (talones, tejidos, flancos y bandas de rodadura) . Una vez montado, el neumático recibe a menudo el nombre de “neumático verde”.

Los montadores de neumáticos y otros operarios de esta fase del proceso tienen que realizar una serie de operaciones repetitivas. Los componentes, a menudo suministrados en rollos muy pesados, se colocan en la zona de alimentación del equipo de montaje, lo que exige el levantamiento y manejo de esos pesados rollos en un espacio limitado. La naturaleza de la operación requiere asimismo que el montador realice en cada montaje una serie de movimientos similares o idénticos.

Los montadores de neumáticos utilizan disolventes como el hexano para pegar la banda de rodadura y el tejido de caucho. Uno de los factores de riesgo es la exposición a los disolventes.

Una vez montado, el neumático verde se rocía con un disolvente o un material soluble en agua para evitar que se adhiera al molde de vulcanización. Los disolventes representan un riesgo potencial para los operarios que realizan el rociado y que manejan el material y la prensa de vulcanización. Actualmente, los materiales más utilizados para este fin son los solubles en agua.

 

Vulcanización

El operario de la prensa de vulcanización coloca los neumáticos verdes en la prensa o en el cargador de la prensa. En Norteamérica existen prensas de vulcanización de distintas características, antigüedad y nivel de automatización En la prensa se utiliza vapor para calentar o vulcanizar el neumático verde. La vulcanización del caucho transforma un material pegajoso y flexible en otro no pegajoso, menos flexible y de larga duración.

Cuando se calienta el caucho durante la vulcanización o en fases anteriores del proceso, se forman N-nitrosaminas carcinogénicas. Por ello, debe controlarse cualquier nivel de exposición a las N-nitrosaminas e intentar limitar al máximo el riesgo de exposición. Además, los polvos, gases, vapores y humos que se utilizan o se producen cuando se calienta o vulcaniza el caucho contaminan el entorno de trabajo.

Inspección y acabado

Después de la vulcanización y antes de que el neumático sea almacenado o expedido, se realizan las operaciones de acabado y de inspección. En la operación de acabado se recortan las rebabas de caucho del neumático procedentes de los orificios de ventilación del molde de vulcanización. Además, a veces es necesario pulir los sobrantes de caucho en los flancos o en las inscripciones del neumático. 

Uno de los principales riesgos a que están expuestos los trabajadores cuando manipulan un neumático vulcanizado son los movimientos repetitivos. Además, en las operaciones de acabado o pulido de los neumáticos, los trabajadores se ven expuestos alpolvo de caucho o a partículas, que pueden causar enfermedades respiratorias. Un riesgo adicional reside en los disolventes de la pintura protectora que a menudo se utiliza para proteger los flancos o las inscripciones del neumático. Una vez acabado, el neumático está listo para ser almacenado o expedido a su destino.