http://www.dspace.espol.edu.ec/handle/123456789/29538 FCNM 2026-06-30T22:10:17Z http://www.dspace.espol.edu.ec/handle/123456789/69238 Title: Evaluación de un sistema de evaporación para concentrar levadura inactiva, reemplazando el proceso de centrifugación Authors: Andrade González, Isaías Gabriel; Terán Peñarrieta, Roberth Anthony; Arizaga Rivera, Marcelo Jonathan, Director Abstract: This project evaluates a thermal evaporation system as an alternative to the centrifugation process for the concentration of inactive yeast and the recovery of ethanol in a single distillery plant. The objective is to design and analyze a single-effect evaporator that reduces alcohol losses, improves process energy efficiency, and increases operational profitability. The hypothesis proposes that replacing centrifugation with a controlled evaporation system enables more efficient ethanol recovery, which is justified by its technical, economic, and environmental impact on the agroindustrial sector. The project development was based on the design and simulation of a falling film evaporator, using mass and energy balances, thermodynamic correlations, and process simulation with Aspen Plus. Operating parameters, physicochemical properties of the solution, and thermal and mechanical design criteria were considered under steady-state operating assumptions. The results showed adequate yeast concentration up to 80 °Brix, significant ethanol recovery, and favorable thermal performance of the system. The economic analysis demonstrated positive profitability indicators when compared to the centrifugation process. It is concluded that the proposed evaporation system represents a technically and economically viable alternative for improving process efficiency and resource utilization in the evaluated distillery plant. Keywords: Thermal evaporation, Alcohol recovery, Economic analysis, Process simulation Description: El presente proyecto evalúa un sistema de evaporación térmica como alternativa al proceso de centrifugación para la concentración de levadura inactiva y la recuperación de etanol en una planta destiladora. El objetivo es diseñar y analizar un evaporador de simple efecto que permita reducir las pérdidas de alcohol, mejorar la eficiencia energética del proceso y aumentar la rentabilidad operativa. Se plantea como hipótesis que la sustitución del proceso de centrifugación por un sistema de evaporación controlada permite una recuperación más eficiente del etanol, justificándose por su impacto técnico, económico y ambiental en el sector agroindustrial. El desarrollo del proyecto se basó en el diseño y simulación de un evaporador de película descendente, utilizando balances de materia y energía, correlaciones termodinámicas y simulación en Aspen Plus. Se consideraron parámetros operativos, propiedades físico-químicas de la solución y criterios de diseño térmico y mecánico, bajo supuestos de operación en estado estacionario. Los resultados mostraron una adecuada concentración de la levadura hasta 80 °Brix, una recuperación significativa de etanol y un desempeño térmico favorable del sistema. El análisis económico evidenció indicadores positivos de rentabilidad frente al proceso de centrifugación. Se concluye que el sistema de evaporación propuesto constituye una alternativa técnica y económicamente viable para la planta destiladora evaluada. 2025-01-01T00:00:00Z http://www.dspace.espol.edu.ec/handle/123456789/69237 Title: Diseño de un reactor para obtención de azúcares fermentables a partir de cáscara de naranja Authors: González Calero, Ariana Lisbeth; Andrade Gordon, Karem Amanda; Barcia Quimi, Andrea Fernanda, Director Abstract: The objective of this project is to design a stirred batch reactor to obtain fermentable sugars from orange peel, valorizing waste from the Ecuadorian citrus industry. This research is justified by the need to develop sustainable alternatives for lignocellulosic biomass management and reduce dependence on fossil fuels. Methodologically, the residue was characterized, and acid hydrolysis kinetics were evaluated using 0.5% sulfuric acid varying temperature (70, 85, and 95°C) and time. Experimental results showed that the ideal operating conditions were 95°C and 120 minutes, reaching a maximum concentration of 7.545 g/L. Based on an adjusted bifractional kinetic model, a stainless steel 316 reactor with a total volume of 4.02 $m^3$ was dimensioned to process 112.5 kg of useful load per batch. Finally, the economic analysis concludes that the direct commercialization of fermentable sugar liquor is technically feasible and profitable, with a payback period of 5 years, unlike bioethanol production, which did not present economic viability at the studied scale. Keywords: Acid hydrolysis, Lignocellulosic biomass, Kinetic model, Waste valorization. Description: El presente proyecto tiene como objetivo diseñar un reactor batch agitado para la obtención de azúcares fermentables a partir de cáscara de naranja, valorizando residuos de la industria citrícola ecuatoriana. Esta investigación se justifica por la necesidad de desarrollar alternativas sostenibles para la gestión de biomasa lignocelulósica y reducir la dependencia de combustibles fósiles. Metodológicamente, se caracterizó el residuo y se evaluó la cinética de hidrólisis ácida con ácido sulfúrico al 0.5% variando la temperatura (70, 85 y 95°C) y el tiempo. Los resultados experimentales demostraron que las condiciones ideales de operación fueron 95°C y 120 minutos, alcanzando una concentración máxima de 7.545 g/L. A partir de un modelo cinético bifraccionado ajustado, se dimensionó un reactor de acero inoxidable 316 con un volumen total de 4.02 $m^3$ para procesar 112.5 kg de carga útil por lote. Finalmente, el análisis económico concluye que la comercialización directa del licor de azúcares fermentables es técnicamente factible y rentable, con un periodo de recuperación de 5 años, a diferencia de la producción de bioetanol que no presentó viabilidad económica a la escala estudiada 2025-01-01T00:00:00Z http://www.dspace.espol.edu.ec/handle/123456789/69236 Title: Aprovechamiento de subproductos de la industria cervecera artesanal como insumo en el proceso de bioconversión Authors: Bravo Morán, María José; Villamar Barreto, Edwin Adrian; Mendieta Parra, Danny Gabriel, Director Abstract: Agro-industrial by-products from the brewing and agri-food industries offer significant potential for valorization through sustainable biotechnological processes. This study evaluated the bioconversion of Hermetia illucens larvae using brewers’ spent grain, banana peel, and brewer’s yeast to optimize larval biomass production for protein meal applications. Four substrate formulations were tested, including ground and non-ground treatments, under ambient process conditions, with pH and productive performance monitored throughout the experiment. Process performance was assessed using the Bioconversion Efficiency Ratio (BER), Reduction Rate (RR), Waste Reduction Index (WRI), final biomass yield, and proximate composition. Results indicated that substrate grinding increased residue reduction rates, while final biomass yield was primarily determined by substrate formulation. Mixture B produced the highest biomass yield and protein content (33.16%) and the lowest fat content (7.69%). These findings highlight the importance of substrate formulation in maximizing biomass production and nutritional quality, supporting the technical and economic feasibility of Hermetia illucens-based bioconversion systems. Keywords: Bioconversion; agro-industrial waste; Hermetia illucens; protein Description: Los subproductos agroindustriales generados por la industria cervecera y agroalimentaria representan una alternativa con alto potencial para su revalorización mediante procesos biotecnológicos sostenibles. El objetivo de este proyecto fue evaluar la bioconversión de larvas de Hermetia illucens utilizando afrecho cervecero, cáscara de banano y levadura, con el fin de optimizar la producción de biomasa larvaria destinada a la obtención de harina proteica. El estudio se desarrolló empleando cuatro formulaciones de sustrato, considerando tratamientos con sustrato molido y no molido, bajo condiciones ambientales propias del proceso, monitoreando variables como pH y desempeño productivo. El proceso fue evaluado mediante indicadores como eficiencia de bioconversión corregida por residuo (BER), tasa de reducción de residuo (RR), índice de reducción de residuo (WRI), biomasa final y composición proximal. Los resultados evidenciaron que el molido incrementó la velocidad de reducción del residuo, mientras que la biomasa final dependió principalmente de la formulación del sustrato. La Mezcla B presentó la mayor producción de biomasa y el mayor contenido proteico (33.16 %), además del menor contenido de grasa (7.69 %). Se concluye que la optimización del proceso debe priorizar la formulación del sustrato para maximizar la biomasa y la calidad nutricional del producto final, garantizando la viabilidad técnica y económica del sistema 2025-01-01T00:00:00Z http://www.dspace.espol.edu.ec/handle/123456789/69235 Title: Propuesta de mejora de un horno eléctrico de bandejas en una industria farmacéutica Authors: Mora Orosco, María Lizbeth; Oliva Jiménez, Carlos Andrés; Bucaram Carbo, Carlos Javier, Director Abstract: CONDITION FOR PROJECT PUBLICATION. Drying accounts for up to 15% of energy consumption in the pharmaceutical industry, and its inefficiency can lead to variability in final moisture content, product degradation, and economic losses. Therefore, the aim is to improve the thermal performance of a tray dryer by redesigning the air distribution system and incorporating instrumentation for process control. It is proposed that controlled flow redistribution, together with direct humidity monitoring, will increase drying uniformity and improve energy efficiency. The development included an experimental diagnosis, the preparation of P&ID diagrams in accordance with the ISA S5.1 standard, isometric diagrams using AutoCAD Plant 3D, and CFD simulations in ANSYS Fluent of the current system and the improvement alternative, which includes a zoned perforated plate and a 30% recirculation system. Additionally, the installation of a microwave product moisture sensor and a relative air humidity sensor was proposed. The results showed a reduction in the thermal gradient from 11.1°C to 3.02°C, an estimated energy saving of 23.40%, and greater control of the drying process. The financial analysis confirms that the implementation of the improvements is feasible, improving the performance of the equipment without requiring complex structural modifications. Keywords: Process improvement, Pharmaceutical drying, Computational fluid dynamics (CFD) Description: CONDICIONAMIENTO DE PUBLICACION DE PROYECTO. El secado representa hasta el 15 % del consumo energético en la industria farmacéutica y su ineficiencia puede generar variabilidad en la humedad final, degradación del producto y pérdidas económicas. Por ello, se busca mejorar el desempeño térmico de un secador de bandejas mediante el rediseño del sistema de distribución de aire y la incorporación de instrumentación para el control del proceso. Se plantea que una redistribución controlada del flujo, junto con el monitoreo directo de la humedad permite incrementar la uniformidad del secado y mejorar eficiencia energética. El desarrollo incluyó un diagnóstico experimental, la elaboración de diagramas P&ID conforme a la norma ISA S5.1, diagramas isométricos usando AutoCAD Plant 3D, simulaciones CFD en ANSYS Fluent del sistema actual y de la alternativa de mejora que incluye una placa perforada zonificada y un sistema de recirculación del 30%. Adicionalmente, se propuso la instalación de un sensor de humedad del producto por microondas y un sensor de humedad relativa del aire. Los resultados evidenciaron una reducción del gradiente térmico de 11,1°C a 3,02°C, un ahorro energético estimado del 23,40 % y un mayor control del proceso de secado. El análisis financiero confirma que la implementación de las mejoras es viable mejorando el desempeño del equipo sin requerir modificaciones estructurales complejas. 2025-01-01T00:00:00Z