Gg

1. UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS ARMADAS - ESPE
INGENIERIA EN BIOTECNOLOGIA
FENOMENOS DE TRANSPORTE
BALANCE DE MATERIA EN BIOPROCESOS
Integrantes: Ariza Roberto
Medina Viviana
Pallo Byron

2. Introducción
BIOPROCESO
involucra la transformación de un sustrato determinado
en productos
Uso de microorganismos, cultivos de células animales o
vegetales o por materiales derivados de estos como las
enzimas.
El bioprocesado es una parte esencial de muchas
industrias como de alimentos, químicas, farmacéuticas

3. Etapas de un bioproceso
• Se realizan
operaciones como:
tamizado, la
reducción de tamaño,
la hidrólisis, etc
Preparación de
la materia prima
• Formulación de los
medios de cultivo y
los proceso de
esterilización
Operaciones
especificas • Se producen las
transformaciones del
sustrato para
convertirlo en
biomasa
Etapa de la
bioreacción

4. OPERACIONES
UNITARIAS
son actividades
básicas que forman
parte del proceso.
se incorporan
materiales, insumos
o materias primas y
ocurre una función
determinada.
Ejemplo: Bioprocesado de
la soja

5. Soya (Glycine max )
• La soja es una leguminosa que pertenece a la familia Fabaceae, subfamilia
Papilionoideas.
• Oleaginosa de mayor producción y consumo por su aceite de calidad y por ser
fuente de proteína vegetal para la alimentación humana y animal.
• En Latinoamérica se exporta 96% de la producción de harina y el 95,8% de la
producción de aceite. La soja representa el 25% de las exportaciones totales.
Utilizada en China, Japón y
Tailandia para consumo desde
hace más de 500 años
forrajera en el nuevo
continente desde el
1700

7. La soya, mayor
contenido
proteínico.
De esta semilla se
desprenden
diferentes
variantes para su
consumo, por
ejemplo la harina
de soya.
La harina de soya
se obtiene por
medio de la
molienda de la
leguminosa.
Una de sus
vertientes
refinadas es la
harina de soya
desgrasada

8. BIOPROCESO DE LA SOJA Enzimas hidrolíticas
celulosas, hemicelulasas
y pectinasas
Hidrolizan la pared
celular y rompen la
estructura de las
membranas celulares del
cotiledón
Liberación de aceites y
separación por solventes
orgánicos.

9. Secador
Prensadora
Separación
con hexano
DIAGRAMA DEL PROCESO
Frijol de soya
Aceite
A
B
C D
E
F
G
Pasta (6%
aceite)
Pasta (0.5%
aceite)
agua
Aceite, hexano
Pasta - SOYA

10. Términos de los procesos del ejercicio
• Maceración
Proceso de extracción sólido-líquido
– industria química se suele hablar de extracciones
– productos para consumo humano se emplea el término
maceración
• Prensado
Es un proceso mediante el cual los el polvo son consolidados dentro
de una cavidad de una forma predeterminada, mediante la
aplicación de una presión.
Es la formación y compactación simultanea de un polvo o de
material granular confinado a un molde rígido o flexible.

11. • Extracción química
• La implica la utilización de diversos solventes.
• El compuesto que mejores resultados da es el n-hexano.
• ventaja quita todo el aceite contenido en la semilla en
períodos cortos de tiempo
• Secado
• El secado se describe como un proceso de eliminación de
substancias volátiles (humedad) para producir un producto
sólido y seco.
• Involucra fenómenos de transferencia de calor y masa, en
forma simultánea
• La transferencia de masa ocurre cuando el sólido pierde
humedad
Términos de los procesos del ejercicio

12. EJERCICIO

13. Una alimentación de 10000 kg de frijol de soya se procesa en una
secuencia de tres etapas. La alimentación contiene 35.0% en peso de
proteína, 27.1 % en peso de carbohidratos, 9.4 % en peso de fibras y
cenizas, 10.5 % en peso de humedad y 18.0 % de aceite. En la primera
etapa, los frijoles se maceran y se prensan para extraer el aceite,
obteniéndose corrientes de aceite y de pasta prensada que todavía
contiene 6% de aceite. (suponiendo que no hay perdida de otros
constituyentes en la corriente de aceite). En la segunda etapa, la pasta
prensada se trata con hexano para obtener una corriente de pasta de
soya extraída que contiene 0.5% en peso de aceite y una corriente de
aceite-hexano. Suponer que no sale hexano en el extracto de soya.
Finalmente, en la ultima etapa se seca el extracto para obtener un
producto con 8.0% en peso de humedad.
• Se desea calcular
a) Kg de pasta de soya que salen de la 1ra etapa.
b) Kg de pasta extraída obtenidos en la 2da etapa.
c) Kg de pasta seca final y porcentaje en peso de proteína en el
producto seco.

14. Secador
Prensadora
Separación
con hexano
DIAGRAMA DEL PROCESO
10000 kg frijol de
soya
Aceite
35% proteína
27,1 % carbohidratos
9,4% fibras y cenizas
10,5% humedad
18% aceite
A
B
C D
E
F
G
% proteína
% carbohidratos
% fibras y cenizas
8 % humedad
Pasta (6%
aceite)
Pasta (0.5%
aceite)
agua
Aceite, hexano
ETAPA 1
ETAPA 2
ETAPA 3
Base de calculo: 1 h

15. BALANCE DE MASA TOTAL
A = E - S + G - C
E = S
0 0
0
Etapa 1
10000 = B + C
Etapa 2
C = D + E
Etapa 3
D = F + G
(1)
(2)
(3)
Etapa 1
A
B
C
Etapa 2
C D
E
Etapa 3
D
E
F

16. Etapa 1
A
B
C
35% proteína
27,1 % carbohidratos
9,4% fibras y cenizas
10,5% humedad
18% aceite
Aceite
Pasta (6% aceite)
94% Resto
% proteína
% carbohidratos
% fibras y cenizas
% humedad
6% aceite
10000 kg/día

17. BALANCE DE MASA POR
COMPONENTE
• Aceite
𝑋𝑎𝑐𝑒𝑖𝑡𝑒 (𝐴) ∗ 10000 = 𝐵 + 𝑋𝑎𝑐𝑒𝑖𝑡𝑒 𝐶 ∗ 𝐶
(4) 0,18 ∗ 10000 = 𝐵 + 0,06 ∗ 𝐶
(1) Y (4)
obtenemos C=8723,4 kg / h
B= 1276,6 kg/h

18. Etapa 1
A
B= 1276,6 kg/h
C=8723,4 kg / h
35% proteína
27,1 % carbohidratos
9,4% fibras y cenizas
10,5% humedad
18% aceite
Aceite
Pasta (6% aceite)
94% Resto
% proteína
% carbohidratos
% fibras y cenizas
% humedad
10000 kg/día

19. • Carbohidratos
• 𝑋𝑐𝑎𝑟𝑏𝑜ℎ(𝐴) ∗ 𝐴 = 𝑋𝑐𝑎𝑟𝑏𝑜ℎ(𝐶) ∗ 𝐶
• 0,217 ∗ 10000 = 𝑋𝑐𝑎𝑟𝑏𝑜ℎ 𝐶 ∗ 8723,4
𝑋𝑐𝑎𝑟𝑏𝑜ℎ(𝐶) = 0,3107
• Proteína
• 𝑋𝑝𝑟𝑜𝑡𝑒í𝑛𝑎(𝐴) ∗ 𝐴 = 𝑋𝑝𝑟𝑜𝑡𝑒í𝑛𝑎(𝐶) ∗ 𝐶
• 0,35 ∗ 10000 = 𝑋𝑝𝑟𝑜𝑡𝑒í𝑛𝑎 𝐶 ∗ 8723,4
𝑋𝑝𝑟𝑜𝑡𝑒í𝑛𝑎(𝐶) = 0,4012

20. • Fibras y cenizas
• 𝑋𝑓𝑖𝑏+𝑐𝑒𝑛(𝐴) ∗ 𝐴 = 𝑋𝑓𝑖𝑏+𝑐𝑒𝑛(𝐶) ∗ 𝐶
• 0,094 ∗ 10000 = 𝑋𝑓𝑖𝑏+𝑐𝑒𝑛 𝐶 ∗ 8723,4
𝑋𝑓𝑖𝑏+𝑐𝑒𝑛(𝐶) = 0,1077
• Humedad
• 𝑋ℎ𝑢𝑚𝑒𝑑𝑎𝑑(𝐴) ∗ 𝐴 = 𝑋ℎ𝑢𝑚𝑒𝑑𝑎𝑑(𝐶) ∗ 𝐶
• 0,105 ∗ 10000 = 𝑋𝑝𝑟𝑜𝑡𝑒í𝑛𝑎 𝐶 ∗ 8723,4
𝑋ℎ𝑢𝑚𝑒𝑑𝑎𝑑(𝐶) = 0,1203

21. Etapa 1
A
B= 1276,6 kg/h
C=8723,4 kg / h
35% proteína
27,1 % carbohidratos
9,4% fibras y cenizas
10,5% humedad
18% aceite
Aceite
Pasta (6% aceite)
94% Resto
40,12% proteína
31,87% carbohidratos
10,77% fibras y cenizas
12,03 % humedad
10000 kg/día

22. Etapa 2
Aceite+ hexano
Pasta (6% aceite)
E
D
C=8723,4 kg / h
% proteína
% carbohidratos
% fibras y cenizas
% humedad
0,5% aceite
pasta de soya extraída
(0.5% aceite )
40,12% proteína
31,87% carbohidratos
10,77% fibras y cenizas
12,03 % humedad

23. BALANCE DE MASA POR
COMPONENTE
• Aceite
𝑋𝑎𝑐𝑒𝑖𝑡𝑒 (𝐶) ∗ 𝐶 = 𝑋𝑎𝑐𝑒𝑖𝑡𝑒 𝐷 ∗ 𝐷 + 𝐸
(5) 0,06 ∗ 8723,4 = 0,005 ∗ 𝐷 + 𝐸
(2)Y (5)
obtenemos D=8241,2 kg / h
E= 482,2 kg/h

24. Etapa 2
Aceite+ hexano
Pasta (6% aceite)
E= 482,2 kg/h
D=8241,2 kg / h
C=8723,4 kg / h
% proteína
% carbohidratos
% fibras y cenizas
% humedad
pasta de soya extraída
(0.5% aceite )
40,12% proteína
31,87% carbohidratos
10,77% fibras y cenizas
12,03 % humedad

25. • Carbohidratos
• 𝑋𝑐𝑎𝑟𝑏𝑜ℎ(𝐶) ∗ 𝐶 = 𝑋𝑐𝑎𝑟𝑏𝑜ℎ(𝐷) ∗ 𝐷
• 0,3187 ∗ 8723,4 = 𝑋𝑐𝑎𝑟𝑏𝑜ℎ 𝐷 ∗ 8241,2
𝑋𝑐𝑎𝑟𝑏𝑜ℎ(𝐶) = 0,3373
• Proteína
• 𝑋𝑝𝑟𝑜𝑡𝑒í𝑛𝑎(𝐶) ∗ 𝐶 = 𝑋𝑝𝑟𝑜𝑡𝑒í𝑛𝑎(𝐷) ∗ 𝐷
• 0,4012 ∗ 8723,4 = 𝑋𝑝𝑟𝑜𝑡𝑒í𝑛𝑎 𝐷 ∗ 8241,2
𝑋𝑝𝑟𝑜𝑡𝑒í𝑛𝑎(𝐶) = 0,4247

26. • Fibras y cenizas
• 𝑋𝑓𝑖𝑏+𝑐𝑒𝑛(𝐶) ∗ 𝐶 = 𝑋𝑓𝑖𝑏+𝑐𝑒𝑛(𝐷) ∗ 𝐷
• 0,1077 ∗ 8723,4 = 𝑋𝑓𝑖𝑏+𝑐𝑒𝑛 𝐷 ∗ 8241,2
𝑋𝑓𝑖𝑏+𝑐𝑒𝑛(𝐶) = 0,114
• Humedad
• 𝑋ℎ𝑢𝑚𝑒𝑑𝑎𝑑(𝐶) ∗ 𝐶 = 𝑋ℎ𝑢𝑚𝑒𝑑𝑎𝑑(𝐷) ∗ 𝐷
• 0,1203 ∗ 8723,4 = 𝑋ℎ𝑢𝑚𝑒𝑑𝑎𝑑 𝐷 ∗ 8241,2
𝑋ℎ𝑢𝑚𝑒𝑑𝑎𝑑(𝐶) = 0,1374

27. Etapa 2
Aceite+ hexano
Pasta (6% aceite)
E= 482,2 kg/h
D=8241,2 kg / h
C=8723,4 kg / h
42,46% proteína
33,73% carbohidratos
11,4% fibras y cenizas
12,74% humedad
pasta de soya extraída
(0.5% aceite )
40,12% proteína
31,87% carbohidratos
10,77% fibras y cenizas
12,03 % humedad

28. Etapa 3
D=8241,2 kg / h
pasta de soya extraída
(0.5% aceite )
% proteína
% carbohidratos
% fibras y cenizas
8% humedad
F
G
Agua
42,46% proteína
33,73% carbohidratos
11,4% fibras y cenizas
12,74% humedad

29. BALANCE DE MASA POR
COMPONENTE
• Humedad
𝑋ℎ𝑢𝑚𝑒𝑑𝑎𝑑(𝐷) ∗ 𝐷 = 𝐹 + 𝑋ℎ𝑢𝑚𝑒𝑑𝑎𝑑 𝐺 ∗ 𝐺
(6) 0,1203 ∗ 8241,2 = 𝐹 + 0,08 ∗ 𝐺
991,41 = 𝐹 + 0,08 ∗ 𝐺
(3)Y (6)
obtenemos G=7880,21 kg / h
F= 361 kg/h

30. Etapa 3
D=8241,2 kg / h
pasta de soya extraída
(0.5% aceite )
% proteína
% carbohidratos
% fibras y cenizas
8% humedad
F= 361 kg/h
Agua
G=7880,21 kg / h
42,46% proteína
33,73% carbohidratos
11,4% fibras y cenizas
12,74% humedad

31. • Carbohidratos
• 𝑋𝑐𝑎𝑟𝑏𝑜ℎ(𝐷) ∗ 𝐷 = 𝑋𝑐𝑎𝑟𝑏𝑜ℎ(𝐺) ∗ 𝐺
• 0,3373 ∗ 8241,2 = 𝑋𝑐𝑎𝑟𝑏𝑜ℎ 𝐺 ∗ 7880,21
𝑋𝑐𝑎𝑟𝑏𝑜ℎ(𝐺) = 0,352
• Proteína
• 𝑋𝑝𝑟𝑜𝑡𝑒í𝑛𝑎(𝐷) ∗ 𝐷 = 𝑋𝑝𝑟𝑜𝑡𝑒í𝑛𝑎(𝐺) ∗ 𝐺
• 0,4246 ∗ 8241,2 = 𝑋𝑝𝑟𝑜𝑡𝑒í𝑛𝑎 𝐺 ∗ 7880,21
𝑋𝑝𝑟𝑜𝑡𝑒í𝑛𝑎(𝐺) = 0,444

32. • Fibra y cenizas
• 𝑋𝑓𝑖𝑏+𝑐𝑒𝑛(𝐷) ∗ 𝐷 = 𝑋𝑓𝑖𝑏+𝑐𝑒𝑛(𝐺) ∗ 𝐺
• 0,114 ∗ 8241,2 = 𝑋𝑓𝑖𝑏+𝑐𝑒𝑛 𝐺 ∗ 7880,21
𝑋𝑓𝑖𝑏+𝑐𝑒𝑛(𝐺) = 0,1192

33. Etapa 3
D=8241,2 kg / h
47,55% proteína
36,825% carbohidratos
12,77% fibras y cenizas
14,27% humedad
pasta de soya extraída
(0.5% aceite )
44,4% proteína
35,20% carbohidratos
11,92% fibras y cenizas
8% humedad
F= 560,06 kg/h
G=7737,8 kg / h
Agua

34. • Peso seco del extracto de soya
• 𝑋𝑝𝑟𝑜𝑡𝑒í𝑛𝑎(𝐴) ∗ 𝐴 = 𝑋𝑝𝑟𝑜𝑡𝑒í𝑛𝑎 𝐺 ∗ 𝐺
• 0,35 ∗ 10000 = 𝑋𝑝𝑟𝑜𝑡𝑒í𝑛𝑎 𝐺 ∗ 7880,21
𝑋𝑝𝑟𝑜𝑡𝑒í𝑛𝑎 𝐺 = 0,444
• Porcentaje de proteína
% 𝑋𝑝𝑟𝑜𝑡𝑒í𝑛𝑎 𝐺 = 44,4 %

35. Aplicaciones
Algunos de los principales usos y aplicaciones de la harina de
soya desgrasada son:
• Como agente blanqueador en la fabricación de pan blanco.
• Como agente para fermentación.
• Para producción de proteínas aisladas.
• Para controlar la absorción de grasa en los alimentos.
• Para la fabricación de mezclas para donas.
• Mezclas para panificación.
• Para pastas y sopas.
• Alimentos para bebes.
• Alimentos cárnicos.
• Cereales (corn flakes).
• Para sopas, salsas y gravies.
• Como un extendedor de carnes en la fabricación de
salchichas, embutidos, jamones, etc.
• Para la fabricación de sustitutos de leche.

36. BIBLIOGRAFÍA
• Erdman, JW Kr (1981). Bioavailability of trnace minerals from cereals and legumes.
Cereal Chem. Soc 58. 511-514
• Estándares japoneses de agricultura (JAS). 2006. Productos de leche de soya.
Ministerio de la agricultura, recursos forestales y avicola
• Khee C & Rhee, (2007).Tecnologia para la produccion de leche de soya. ASA.
Guatemala.
• Chavez M, (1990). Temas de enzimologia. Universidad de La Habana. Facultad de
biologia. Cuba, 7, pp 7-67
• Wijeratne B (2005). Propiedades funcionales de las proteinas de soya en un
sistema de alimentos. Programa INTSOY (International Soybean Program).
Universidad de Illinois. http: //www.alfa-editores.com /alimentaria
• Vildoza, M (2006). Perfil nutricional de la soja. Fundacion instituto Linus Pauling.
http://www.acsoja.org.ar/mercosoja2006/contenidos/foros/sojaysalud_03.pdf
• Rodriguez J (2009) ejercicios de balance de materia y energia aplicados a procesos
industriales. Universidad nacional Jose Faustino Sanchez Carrion. Facultada de
Ciencias Agropecuarias, Alimebntarias y Pesqueras. Huacho –Peru.