Optimum economic design of an acetylated gelatinized starch plant from Manihot esculenta Crantz

• O. Pérez Navarro ^[1] ; A. Acosta Solares ^[1] ; E. González Suárez ^[1] ; N. Ley Chong ^[1]
  1. [1] Department of Chemical Engineering. Faculty of Chemistry and Pharmacy. Central University “Marta Abreu” of Las Villas. Santa Clara. Cuba.
• Localización: Afinidad: Revista de química teórica y aplicada, ISSN 0001-9704, Vol. 79, Nº. 596, 2022, págs. 418-426
• Idioma: inglés
• Títulos paralelos:
  • Diseño óptimo económico de una planta de almidón gelatinizado acetilado proveniente de Manihot esculenta Crantz
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• Resumen
  • español

    Debido al impacto tecnológico, energético y económico del secado por aspersión en la producción de almidón gelatinizado acetilado proveniente de almidón nativo de Manihot esculenta Crantz (yuca), el trabajo tiene como objetivo optimizar los indicadores dinámicos de rentabilidad considerando como criterios de optimización la capacidad productiva y la temperatura del aire de secado y estableciendo el diseño detallado de la instalación en las condiciones óptimas. Se generó un diseño experimental central compuesto para los indicadores valor actual neto (VAN), tasa interna de retorno (TIR) y periodo de recuperación al descontado (PRD). Se optimizaron los modelos de regresión de los indicadores de rentabilidad mediante análisis de cordillera a través de la Metodología de Superficie de Respuesta. Para la evaluación de los indicadores se determinaron los índices económicos del proceso, previa selección tecnológica, balances de materiales y energía y diseño tecnológico. La variante óptima económica tiene un VAN de USD 2 862 010, TIR del 45,51 % y PRD de 3 años y se alcanza cuando se procesan 3454,45 tYuca/a y la temperatura de alimentación del aire al secadero por aspersión es 184 °C, pero el índice energético no es favorable. Puede utilizarse una opción que combina adecuadamente los resultados energéticos, ambientales y técnico-económicos procesando 3150 tYuca/a con 130 °C en la alimentación del aire al secadero, alcanzando resultados económicos favorables con VAN de USD 2 767 166,1, TIR del 37,99 % y PRD de 3,45 años y reduciendo drásticamente el consumo de combustible, aunque aumentando el tamaño del secadero por aspersión.

  • English

    Due to the technological, energetic and economic impact of spray drying in the production of acetylated gelatinized starch from native starch of Manihot esculenta Crantz (Cassava), the objective of this work is to optimize the dynamic profitability indicators considering as optimization criteria the production capacity and the drying air temperature, and establishing the detailed design of the installation under optimum conditions. A composite central experimental design was generated for the indicators Net Present Value (NPV), Internal Rate of Return (IRR) and Discounted Payback Period (DRP). The regression models of the profitability indicators were optimized by ridgeline analysis through the Response Surface Methodology. For the evaluation of the indicators, the economic indexes of the process were determined, after technological selection, material and energy balances and technological design. The optimum economic variant has an NPV of USD 2 862 010, an IRR of 45,51 % and DRP of 3 years and is reached when 3454,45 tcassava/y are processed and the air feed temperature to the spray dryer is 184 °C, but the energy index is not favorable. An option that adequately combines energy, environmental and technical-economic results can be used by processing 3150 tcassava/y with 130 °C in the air feed to the dryer, reaching favorable economic results with NPV of USD 2 767 166, IRR of 37,99 % and DRP of 3,45 years and drastically reducing fuel consumption, although increasing the size of the spray dryer.