CAPITULO

CAPITULO I

LA CAA DE AZCAR1. LA PLANTA DE CAA DE AZCAR

1.1 ORIGEN

La caa de azcar es una planta tropical cuyo centro de origen es Oceana, Alejandro Magno la llev a Persia (actual Irn) en el siglo IV y posteriormente, los rabes lo introdujeron a frica y Espaa.

Los espaoles la trajeron a Amrica, Cristbal Coln en su segundo viaje la trajo a este continente: a la Espaola (hoy Santo Domingo), de este pas pas a Cuba. Al Per fue introducida en el ao de 1536, proveniente de Mxico; sembrndose primero en Piura y expandindose luego a los valles de Lambayeque, La Libertad, Lima y Arequipa; as como a algunos valles interandinos y de la Yunga fluvial.

1.2 LA CAA DE AZCAR

La caa de azcar (Saccharum officinarum) es una planta gramnea tropical, un pasto gigante emparentado con el sorgo y el maz en cuyo tallo se forma y acumula un jugo rico en sacarosa que al ser extrado y cristalizado en el ingenio forma el azcar. La sacarosa es sintetizada por la caa gracias a la energa tomada del sol durante la fotosntesis.

* Clasificacin Botnica

Tipo

: Fanergama

sub.- tipo: Angiosperma

Clase

: Monocotilednea

Orden

: Glumales

Familia

: Gramneas

Tribu

: Andropogoneas

Gnero

: Saccharum

Especie: S. Barberi

Fig. 1 Caa de Azcar

* Crecimiento con relacin a la ecologa

El mejor clima es el clido hmedo de alta temperatura, con intensa claridad solar, lluvias y sequas bien distribuidas. Las temperaturas altas son buenas para un mejor crecimiento y las bajas para la produccin de sacarosa. La oscilacin debe ser mayor de 8 C entre el da y la noche, para favorecer una mayor concentracin de sacarosa; y con una temperatura media de 25 C, esta temperatura esta dentro del rango establecido para las mejores condiciones de produccin que son entre los 20 30 C. Con respecto a la luminosidad, las zonas de cultivo, por ser muy planas y en su mayor parte estn expuestas a los rayos solares, constituyen una mejor asimilacin y un mayor porcentaje de almidn en las hojas, por lo tanto es mayor la produccin de sacarosa.

Las practicas de cultivo emplean madurantes para aumentar la concentracin de sacarosa en el tallo de la caa. Estos productos detienen el crecimiento en las hojas y pices de la planta, concentrando la energa en el tallo en forma de sacarosa, la base del azcar cristalizada al final del proceso de transformacin industrial.

* FotosntesisEl desarrollo de la caa de azcar depende en gran medida de la luz solar, razn por la cual se cultivo se realiza en las zonas tropicales que poseen un brillo solar alto y prolongado.

La clorofila existente en las clulas de las hojas de la caa absorbe la energa de la luz solar(1), la cual sirve como combustible en la reaccin entre el dixido de carbono que las hojas toman del aire(2) y el agua que junto con varios minerales las races sacan de la tierra(3), para formar sacarosa (4) que se almacena en el tallo y constituye la reserva alimenticia de la planta, a partir de la cual fabrican otros azcares, almidones y fibra (5).

Dixido de Carbono + Agua ( Sacarosa + Oxgeno

12 CO2 + 11 H2O ( C12 H22 O11 + 12 O2

Fig.2 Fotosntesis de la Caa de Azcar

La caa de azcar se encuentra dentro del grupo ms eficiente de convertidores de la energa solar que existen.

1.3 MADURACIN DE LA CAA DE AZCAR

La caa de azcar se siembra por medio de estacas que se entierran en surcos, cada yema de la estaca produce una planta de la que nacen varios tallos que forman una cepa. El fertilizante se aade a la estaca antes de enterrarla, para evitar otra operacin.

A medida que la planta se acerca a la madurez aumenta la sacarosa de los tallos y disminuyen los azcares reductores (glucosa y fructosa) Cuando empieza a formarse las caas contienen muy poca sacarosa, predominando los azcares reductores, a medida que van creciendo, los entrenudos inferiores van acumulando sacarosa. Cuando la caa llega a plenitud de madurez hay tanta sacarosa tanto en la parte superior como inferior, pero si sobrepasa el perodo ptimo de madurez, entonces la parte inferior presenta menor contenido de sacarosa que la superior.

No es necesario sembrar nuevamente la caa, despus de cada cosecha (zafra); las plantas nuevas nacen de las cepas que quedan en el terreno despus que se cortan los tallos produciendo una segunda cosecha, y despus de la misma forma se podr obtener hasta seis cosechas.

Para determinar la madurez de las caas es necesario realizar continuos controles cercanos al perodo de madurez, se analizan los jugos de las partes inferior, media y superior de los tallos de las muestras de caa por cosechar.

Los mayores rendimientos de azcar se obtienen cuando se somete a un adecuado perodo de maduracin antes de la cosecha. La maduracin de la caa de azcar depende de la variedad, la edad de los tallos, factores climticos y manejo de cultivos de aumentar el porcentaje de la sacarosa en los tallos, se produce una disminucin en el porcentaje de los azcares en los reductores, azucares no cristalizables (glucosa y fructosa)

* Temperatura baja

Las temperaturas bajas disminuyen el crecimiento, en parte debido a la reduccin en la absorcin de nutrientes y agua siendo el factor ms eficiente en la induccin de maduracin. Las temperaturas nocturnas altas aceleran la utilizacin de los azcares producidos durante el da y en consecuencia la ganancia neta de sacarosa es muy pequea. Por ello la calidad de los jugos de las caas cosechadas a fines de verano en el Per no son muy buenas. Por esta razn la parada anual para reparaciones de fbrica se efecta usualmente entre Abril y Mayo.

* Disminucin de la humedad

El agoste es una prctica muy utilizada en las zonas caeras para acelerar el proceso de maduracin e incrementar el contenido de sacarosa en el perodo previo a la cosecha. En la prctica el AGOSTE contribuye al secamiento del follaje en la parte superior de los tallos lo que ayuda a la quema previa a la cosecha de la caa.

* Edad y variedades

Son factores importantes que influyen en la maduracin de la caa.

La caa en condiciones adecuadas acumula la sacarosa en los tallos, primero en los entrenudos inferiores y luego en los superiores.

La edad a la que se produce una ptima concentracin de sacarosa depende, entre otros de la variedad que puede ser:

Variedad de caa de madurez temprana (12 14 meses)

Variedad da caa de madurez intermedia y tarda caas de perodo vegetativo largo (18 24 meses)

* Floracin

Causa el cese del crecimiento de los tallos que florecen y en consecuencia se reduce su capacidad para producir y almacenar sacarosa.

* Momento ptimo de cosecha.

La edad a la cual se debe cosechar un campo, que constituye un problema complejo.

1.4 COSECHA

Ocho o diez semanas antes del corte, se fomenta la maduracin de la caa con productos especiales con lo cual se logran aumentos importantes en los rendimientos.

La edad de corte es de unos 13 meses, dependiendo de la variedad de caa.. En aquellas reas donde la quema es permitida, antes del corte se quema el lote a cosechar, lo que aumenta la eficiencia de la operacin y la seguridad de los cortadores y adems disminuye la cantidad de hojas y materiales extraos que puedan llegar a los molinos.

La cosecha tiene como meta entregar al molino tallos de caa de azcar de buena calidad. El pago basado en la calidad as como en el tonelaje aumenta el incentivo para mejorar la calidad.

La remocin de las puntas y cogollos resulta muy conveniente en la operacin de recoleccin. Las puntas y las hojas de las caas contienen poca sacarosa, pero tienen un alto contenido de almidn y de azcares reductores. Dichas puntas y hojas disminuyen el rendimiento del azcar en su cocimiento. El residuo de las puntas absorbe sacarosa y sale del tren de molinos con ms sacarosa de la que contena originalmente . Asimismo la s hojas contienen un alto contenido de slice, lo cual contribuye al desgaste de los rodillos de los molinos. La punta se elimina de manera efectiva por el corte a mano, que es el mtodo de recoleccin escogido en la mayor parte del mundo para el corte de la caa de azcar.

La cosecha presenta los siguientes pasos:

a) Corte del cogollo, que sirve de forraje

b) Quema de la mal hoja; es decir de las hojas, lo que se hace para facilitar el corte.

c) Corte de la caa; es un trabajo muy duro, llamado corte negro porque el holln y el carbn residuales de la quema se agregan al sudor de los trabajadores, quienes terminan con toda la ropa y rostro completamente negro. El corte mecanizado no ha resultado rentable en las cooperativas en Lambayeque.

d) Arrume de caa, se hace con mquinas, en grandes hileras o montones para facilitar el carguo.

e) El carguo de la caa; . Se hace tambin mecnicamente, mediante gras provistas de uas.

El Recolector mecnico: Los tallos enteros son llevados verticalmente a lo largo de toda la longitud de la mquina mediante cadenas sujetas y una compuerta ajustable deja pasar los tallos hasta el montn en las hileras. En cada montn se colocan de dos a seis hileras de caa con los tallos colocados transversalmente a las hileras elevadas. Se le prende fuego a los montones a fin de remover la basura de las hojas, y cargadores de gancho colocan la cala en carros para su transporte.

La caa cortada se organiza en hileras llamadas chorras y se carga a los vehculos utilizando alzadoras mecnicas.

1.5 MANIPULACIN Y TRANSPORTE DE LA CAA

La caa madura, quemada y cortada es transportada desde los terrenos de cultivo hacia la fbrica mediante traileres o camiones cuya capacidad vara entre los 23 a 28 Toneladas mtricas.

1.6 DETERIORO DE LA CAA

La calidad de la caa en el campo tiende a mejorar con la edad, llega a una mximo y luego declina. Cualquiera que sea la calidad en el momento del corte, se inicia un rpido deterioro desde el momento en que se corta la caa. La caa pasada constituye un hecho reprobable para toda la industria azucarera: los agricultores pierden tonelaje y los procesadores, azcar.

El deterioro antes de la recoleccin puede deberse a los daos causados por las enfermedades, las plagas y el clima. Despus de cortada la caa pierde agua (1 a 2%) diariamente en la primera semana. Cuando se quema la caa antes de cortarla, las perdidas de agua resultan mnimas, especialmente si se muele caa dentro del primer da despus de cortada. La prdida de agua crea un aparente aumento en el contenido de azcar.

Por lo general, el deterioro tiene lugar mediante procesos enzimticos, qumicos y microbianos. La enzima invertasa que se encuentra naturalmente en la caa, convierte a la sacarosa en azcares invertidos (glucosa y fructosa) disminuyendo as la pureza. La tasa de inversin, que constituye una caracterstica gentica que se puede disminuir mediante la seleccin de variedades, vara a su vez con la temperatura y la humedad y es ms rpida en los perodos clidos y secos.

* Deterioro Qumico:

El deterioro qumico incluye la inversin causada tanto por las condiciones cidas, las cuales aumentan a medida que se deteriora la caa, como por un efecto secundario de algn tipo de crecimiento microbiano. Los productos microbianos cambian an ms con el tiempo para formar cido y compuestos microbianos.

* Deterioro microbiano:

Es causado generalmente por una bacteria del gnero Leuconostoc, aunque existen otro tipo de bacterias que pueden invadir la caa cortada. Los organismos del gnero Leuconostoc consumen sacarosa, produciendo largas cadenas de dextranas y fermentando la fructosa a cidos orgnicos como productos secundarios. Cantidades relativamente pequeas de dextrano presentes en el jugo de la caa (del orden de 103 ppm) aumentan la viscosidad, retardan la cristalizacin y filtracin y disminuyen el rendimiento de sacarosa.

El dao causado por el fuego, corte, viento o las heladas, las enfermedades y los insectos adems de los daos mecnicos son la causa de heridas en los tallos que permiten la entrada de Leuconostoc y propician la formacin de dextrano.

La reduccin al mnimo del tiempo que transcurre entre el corte y la molienda constituye la medida ms efectiva y prctica de controlar la formacin de dextrano. La aplicacin de bactericidas en el molino ha dado buenos resultados para controlar la formacin de dextranas.

Quema de caa: la quema mejora la calidad al remover la basura, remueve tambin la cera y cuece el tejido perifrico de almacenamiento de los tallos mientras ms intenso sea el fuego mayores sern los daos.

1.7 TEMPORADA DE MOLIENDA O ZAFRA

La caa de azcar no se puede almacenar para su procesamiento sin incurrir en una excesiva inversin y deterioro; as, la zafra y el procesamiento son simultneos. En general, la caa de azcar se cosecha durante los meses frescos y secos en los dos hemisferios. El contenido de azcar y su recuperacin son por lo general ms bajos al comienzo y al final de la zafra.

El Per puede tener una zafra que dure todo el ao, regulando la maduracin mediante el control de la fertilizacin y de la irrigacin o mediante maduradores qumicos.

1.8 BASURA Y CAA

Los efectos de la basura procedente de cada fraccin de la planta de caa depende de su contribucin a la sacarosa y a los componentes indeseables. Los jugos del cogollo (incluyendo la punta del tallo, hojas y entrenudos blancos y en proceso de alargamiento, vainas y hojas enrolladas) contienen menos de 1% de sacarosa, pero son relativamente ricas en almidn, polisacridos solubles y azcares reductores. La basura de la caa mezclada con los tallos exprimidos absorbe los ricos jugos de los tallos y sale del tren de molinos con un 3 % de sacarosa. La extraccin del jugo es ms alta en el tallo donde las grandes clulas parenquimatosas, ricas en jugo, almacenan la sacarosa.

1.9 CONSTITUYENTES DE LA CAA DE AZCAR

La sacarosa en el jugo y la celulosa en la fibra son los dos principales constituyentes qumicos de la caa de azcar; cada uno de ellos esta compuesto de azcares simples, glucosa (dextrosa) y fructosa (levulosa) se encuentran asimismo sin formar cadenas en la caa de azcar, por lo general en cantidades menores que la sacarosa. La produccin de azcar a partir del jugo de la caa de azcar se basa en la capacidad que tiene la sacarosa de cristalizar a partir de un jarabe espeso, mientras que la glucosa y la fructosa se mantienen disueltas. Otros azcares presentes en la caa se encuentran como constituyentes de la gomas.

Los azcares sin carbohidratos, como su nombre lo indica, estn compuestos de los elementos carbono, hidrgeno y oxgeno. Los azcares simples, glucosa y fructosa se clasifican como monosacridos ya que no se pueden hidrolizar a molculas ms pequeas de carbohidratos por cidos o enzimas.

Cuadro N1 Composicin de la Caa de Azcar

Componentes%Componentes%

Agua74.50SiO2K2O

Na2O

CaO0.25

0.12

0.01

0.02

Cenizas0.50MgO

Fe2O3P2O5SO3Cl

Celulosa0.01

vestigios

0.07

0.02

vestigios

0.50

Fibras10.00Pentosa Xyln

Goma de la Caa (arobn)

Lignina, etc2.00

0.50

2.00

Azcares14.00Sacarosa

Dextrosa

Levulosa

Albuminoides12.50

0.90

0.60

0.12

Cuerpos Nitrogenados0.40Aminocidos

cido Ntrico

Amoniaco

Cuerpos0.20

0.10

vestigios

vestigios

Grasa y Cera0.20

Pectinas (gomas)0.20

cidos Libres0.08 (mlico, succnico, etc.)0.08

cidos Combinados0.12(mlico, succnico, etc.)0.12

TOTAL100.00100.00

Cuadro N2 Composicin de la caa de Azcar y de los slidos del guarapo

Caa TrituradaCaa (%)

Agua

Slidos

Slidos solubles

Fibra (seca)73 76

24 27

10 16

11 16

Componentes de guarapoSlidos Solubles (%)

Azcares

Sacarosa

Glucosa

Fructosa

Sales

cidos inorgnicos

cidos Orgnicos

cidos Carboxlicos

Aminocidos75 92

70 88

2 4

2 4

3.0 4.5

1.5 4.5

1.0 3.0

1.1 3.0

0.5 2.5

Otros Azcares Orgnicos

Protenas

Almidn

Gomas

Ceras, Grasa

Otros0.5 0.6

0.01 0.050

0.30 0.60

0.05 0.15

3.0 5.0

1.9.1 Sacarosa

La sacarosa es el azcar de uso domstico e industrial y es el azcar ms comn en el reino vegetal. La sacarosa se encuentra en todas las partes de la planta de caa de azcar pero abunda ms en el tallo, donde se encuentran en las vacuolas de almacenamiento de la clula (parnquima). La sacarosa es menos abundante en las regiones que se encuentran en crecimiento activo.

En las plantas los carbohidratos se forman por un proceso fotosinttico de asimilacin:

6 CO2 + 6H2O + 675 Kcal ( C6H12O6 + 6CO2A. Estructura de la molcula de sacarosa

El azcar (sacarosa, azcar de caa , azcar de remolacha), es un carbohidrato de frmula general C12H22O11, es un disacrido que consiste en dos compuestos monosacridos: D-Glucosa y D-Fructosa; estos componentes se condensan en grupos glicosdicos. Estos dos grupos que en los monosacridos libres muestran un equilibrio de configuracin ( y (, se fijan en la molcula de sacarosa en una configuracin ( del componente de fructosa. Mientras que el componente de glucosa esta ligado en su forma piranosdica normal, los componentes de fructosa muestran en la molcula de sacarosa una forma anormal furanosdica que no se observa libre. De acuerdo con estas circunstancias el nombre qumico de la sacarosa es (-D-glucopiranosil - (- D fructofuranosido.

B. Descomposicin de la Sacarosa

Hidrlisis:

En presencia de iones de hidrgeno ( de cierto fermento), toma lugar una descomposicin hidroltica de la sacarosa disuelta. Si la sacarosa pura (rotacin =100 S) se hidroliza, se observa una rotacin del plano de la luz polarizada, correspondiente a 33 S. Por esta transformacin de la sacarosa dextro rotatoria a la mezcla levo rotatoria de monosacridos, el proceso de hidrlisis se denomina INVERSIN y el equivalente de la mezcla D-glucosa y D-fructosa se denomina Azcar Invertido. Descomposicin alcalina de las soluciones de sacarosa

Cuando las soluciones de sacarosa se calientan en presencia de iones OH, esta se descompone. Se puede observar la formacin de furfural, gliceraldehdo, acetona, cido lctico, cido frmico, bixido de carbono, etc. El cido lctico constituye el 75% de la sacarosa descompuesta. Debido a la formacin de cidos la alcalinidad de la solucin disminuye la descomposicin alcalina. Como consecuencia de la disminucin de PH se hace menor la formacin de cidos y de color. Sin embargo, mas all del punto neutro, comienzan las prdidas de azcar causadas por la inversin. La descomposicin mnima de la sacarosa toma lugar a un PH de 9 cuando la concentracin de H (que causa la inversin), y la concentracin de OH (que causa la formacin de cidos y de color) son pequeas. Las prdidas de azcar a un PH de 9 en una hora de cocimiento a presin normal son de aproximadamente del 0.05%

Descomposicin trmica de la sacarosa seca

A temperaturas menores del punto de fusin , la descomposicin de la sacarosa es lenta . Cuando la sacarosa fundida se calienta, toma lugar una descomposicin rpida.

El azcar refinado, calentado por cierto tiempo a la temperatura de fusin , se descompone sin prdida de peso transformndose en D-glucosa y D- fructosa, y se obtiene azcar invertida (hidrlisis trmica de la sacarosa). Cuando las soluciones puras de sacarosa se calientan a la temperatura de fusin, la descomposicin es mayor que cuando se trabaja con azcar refinado comercial. La formacin de sustancias coloreadas permanece baja a la temperatura de fusin , pero es muy intensa a temperaturas ms altas.

C. Propiedades Fsicas de la Sacarosa

El peso molecular de la sacarosa es 34.296

El punto de fusin de la sacarosa llega a 185 186 C

Cuando la sacarosa es calentada cuidadosamente hasta su punto de fusin forma un fundido viscoso y sin color; sin embargo cuando se calienta por un perodo ms largo de tiempo a temperaturas ms altas, se descompone.

El punto de ebullicin de la sacarosa no se conoce.

Los cristales de sacarosa son triboluminiscentes.

La sacarosa es muy soluble en agua, la solubilidad aumenta con el aumento de la temperatura.

Una solucin saturada de sacarosa se hace sobresaturada cuando se enfra o cuando se le evapora el agua.

La viscosidad de las soluciones de sacarosa aumenta primero lentamente con la concentracin y despus mas y mas rpidamente. Un aumento de la temperatura causa la disminucin en la viscosidad .

La tensin superficial aumenta con concentraciones de sacarosa aproximadamente lineares de acuerdo a 73 + 0.089c (73 dinas/ cm es la tensin superficial del agua). Las soluciones azucaradas impuras tienen una tensin superficial menor que el agua.

La elevacin del punto de ebullicin esta influida por las impurezas.

Una solucin normal de sacarosa, es decir ; una solucin de 26gr. de sacarosa pura pesada en el aire con pesas de bronce, disuelta en 100 ml y polarizada a 20 C en un tubo de 200 mm, tiene una rotacin de 100 S (grados de azcar) de acuerdo con la escala internacional del azcar y una rotacin absoluta de 34.617 en luz de 589.25 m ( (luz de sodio).

Las impurezas influyen en la rotacin de las soluciones de sacarosa cuando tienen estas su propia rotacin; las sustancias inactivas (sales de sodio potasio y tierras alcalinas) tambin disminuyen la rotacin de la sacarosa. Tambin el acetato bsico de plomo tiene un efecto pequeo en la rotacin de sacarosa.

Las soluciones puras de sacarosa no tienen ninguna conductividad para la corriente elctrica.

La sacarosa es completamente insoluble en gasolina, petrleo, cloroformo, tetracloruro de carbn, bencina, aguarrs, etc. Es un poco soluble en anilina, piridina, acetato etlico, acetato amlico, fenol fundido, amonio lquido, en mezclas de alcohol - agua y en mezclas de acetona agua.

1.9.2 Glucosa

La glucosa es metabolitamente el azcar ms importante en las plantas y los animales. Slo en la porcin de crecimiento activo de la planta el contenido de glucosa excede el de la sacarosa. Al comienzo de la zafra el contenido de glucosa del guarapo es alto y disminuye con la madurez.

La frmula emprica de la glucosa es C6H12O6, oxgeno 53.29%, carbono 40.00 % hidrgeno 6.72% y el peso molecular es 180.2, los cristales anhidros de glucosa son rmbicos, se funden a 146 C y tienen una densidad de 1.10643, la glucosa es menos soluble en el agua que la sacarosa. Es soluble en etanol e insoluble en ter. Las molculas de glucosa se condensan de diferentes maneras para formar almidn, dextrana y celulosa. Las soluciones de glucosa muestran muta rotacin, lo que quiere decir que la rotacin especfica cambia cuando la solucin queda en reposo durante algn tiempo.

Glucosa ((-D-glucopiranosa)

1.9.3 Fructosa

Es la llamada tambin azcar de frutas, la fructosa es ms dulce que la sacarosa y la glucosa, de las tres es la menos abundante en la caa de azcar. La fructosa disminuye con la madurez y puede ser imposible de detectar en algunas variedades de alta pureza en la madurez. Las molculas de glucosa se polimerizan ( se condensan) para formar inulina, un producto de almacenamiento de ciertas plantas. La frmula emprica de la fructosa es C6H12O6 ; oxgeno 53.29%, carbono 40.00%, hidrgeno 6.72% y el peso molecular es 180.2, los cristales auto rmbicos se funden a 105 C y tienen una densidad de 1.598. La fructosa es muy soluble en agua y ligeramente soluble en etanol. Al igual que la glucosa, la fructosa es un azcar reductor, pero posee un grupo cetona en lugar de un grupo aldehdo. Se da en las formas furanosa y piranosa; en la forma slida existe principalmente como piranosa. Los mtodos de deteccin de la fructosa en las mezclas son similares a los de la glucosa.

1.9.4 Almidn

El jugo de los tallos de la caa de azcar contiene pequeas cantidades (aproximadamente 0.005%) de almidn , un polmero de unidades de glucosa. El contenido de almidn del tallo aumenta a medida que madura la caa y desaparece despus de la congelacin. El almidn esta ausente en las cepas de las races y las hojas muertas y es ligeramente ms alto en la envoltura foliar. El contenido promedio de almidn de las hojas verdes, el cual es 10 veces ms alto que el de la base del tallo, vara durante el da debido a que los productos de la fotosntesis son temporalmente almacenados en la hoja como almidn. Este convertido durante la noche en azcares que pasan de la hoja al resto de la planta.

El contenido ms bajo de almidn en las hojas se presenta algunas horas despus del amanecer y el ms alto durante el atardecer. El almidn existe en dos formas, la amilasa y la amilo pectina. La amilasa es la fraccin que produce una coloracin azul con el yodo. El almidn no es soluble en agua fra , pero se vuelve parcialmente soluble en agua caliente.

Se remueve una cierta cantidad de almidn durante la clarificacin en la fbrica, pero el remanente es suficiente para retardar la cristalizacin en el jarabe y disminuir el agotamiento de las melazas. El almidn es ocluido dentro del cristal de sacarosa y afecta la filtrabilidad en la refinacin, especialmente en el proceso de carbonatacin. Los problemas causados por el almidn en el proceso se pueden evitar mediante la seleccin de variedades de caa y la reduccin al mnimo de la molienda de las hojas verdes y de la caa joven. Durante el proceso es imposible remover el almidn por medio mecnicos, floculacin en fro, adsorcin por carbn vegetal, o hidrlisis con enzimas.

1.9.5 Dextrano y Gomas

Los dextranos y la gomas son polisacridos que a diferencia del almidn son solubles en el guarapo fro. Los dextranos son los productos de la infeccin microbiana de las clulas daadas. Los dextranos constituyen una serie de polmeros de glucosa con un 50 % de enlaces ( - 1,6 cuando menos. Los dextranos presentes en la caa son originados por el Leuconostoc Mesenteroides. Los dextranos se forman rpidamente en condiciones de PH cido, bajo brix y temperatura ligeramente elevada. La acumulacin de dextranos causa muchos problemas en el proceso tales como prdidas del rendimiento, baja recuperacin, aumento de la viscosidad y pureza de la melaza , dificultades y distorsin de los cristales.

1.9.6 Componentes Minerales

Los componentes inorgnicos de la caa de azcar se presentan como agua, iones , sales, constituyentes de molculas orgnicas complejas o compuestos insolubles; los constituyentes inorgnicos de mayor inters son los que estn disueltos en el guarapo (K2O, Na2O, SO3, Cl, CaO, MgO, SiO2, P2O5, Fe2O3, cenizas). Los fosfatos, el slice y el magnesio se eliminan parcialmente por medio de la clarificacin. No obstante, el potasio, los cloruros , el sodio, y las bajas concentraciones de sulfatos no son removidos y tienden a concentrarse con el procesamiento. Cuando la melaza tiene una elevada concentracin de minerales, especialmente potasio, aumenta la retencin de sacarosa en la melaza, causando prdidas para el procesador. El potasio es el mineral ms abundante en el guarapo, es ms abundante en las partes ms jvenes de la planta y disminuye en las partes ms viejas del tallo. El contenido mineral de caa de azcar vara segn las variedades y los tipos de suelos.

Todos los metales presentes en el azcar crudo proceden del proceso de fabricacin en los molinos, ya que son los metales y aleaciones utilizadas en los rodillos o masas de los molinos, recipientes, tanques, tuberas. Las cantidades de estos metales no constituyen un problema en la refinacin y no ofrecen peligro para la salud del consumidor.

1.9.7 cidos Orgnicos

Muchos cidos orgnicos existen en forma natural en la caa de azcar, especialmente como intermediarios metlicos. De todos ellos el cido acotnico es el que tiene mayor importancia comercial, existiendo a un nivel promedio de 1.54 % de los slidos del jugo.

Los cidos actico y lctico no son constituyentes naturales de la ca sino productos de infeccin microbiana que se observan particularmente en la caa fermentada.

1.9.8 Protenas

Los aminocidos libres se acumulan en las melazas y contribuyen a la prdida de sacarosa, pero cuando se enlazan para formar protenas resultan beneficiosas. La protena que se encuentra en el guarapo, a pesar de estar en pequeas cantidades, se coagula por el calor y la cal, y ayuda a la clarificacin.

1.9.9 Colorantes, Precursores de colores.

En las plantas verdes de la caa de azcar, estn presentes los familiares pigmentos verdes y amarillos de las plantas: clorofilas A y B, los carotenos y las xantofilas. La mayor parte de dichos pigmentos son destruidos o separados durante la clarificacin y la ebullicin.

La mezcla de compuestos que dan color a los azcares crudos y refinados , esta formado de cuatro grupos principales. En primer lugar los compuestos derivados de la propia planta de caa, en su mayor parte compuestos fenlicos , polifenlicos y flavonoides, son los principales contribuyentes al color del azcar. Muchos de ellos tienen colores que varan desde el amarillo hasta caf y existen en las plantas como compuestos incoloros que son oxidados a un estado coloreado en el guarapo ya sea por accin de enzimas u oxidacin qumica. En segundo lugar, los compuestos del tipo de la melanoidina (formados por reaccin de los azcares con compuestos aminados) suministran el color oscuro y caf. El cuarto grupo esta formado por la degradacin de la fructosa en condiciones bsicas.

La mayora de estos se hallan presentes en cantidades menores de 1 ppm.

CAPITULO II

TERMINOS USADOS EN LA INDUSTRIA AZUCARERA2.1 TERMINOS USUALESCaa Planta:

Es aquella caa de azcar que ha sufrido el primer corte, despus de su ciclo de maduracin.

Caa Soca:

Es aquella cuyo nmero de cortes es mayor y se inicia despus del primer corte.

Caa de Perodo Largo:

Son aquellas cuyo ciclo vegetativo vara de 18 a 20 meses. Ejemplo: Per.

Caa de Perodo Corto:

Son aquellas cuyo ciclo vegetativo vara entre 12 a 24 meses. Ejemplo: Brasil, Bolivia, Cuba, etc.

Ao Azucarero:

Perodo de 12 meses que comienza el 1 de Enero y termina el 31 de Diciembre del mismo ao.

Zafra:

Llamada tambin temporada de molienda, coincide con la temporada durante la cual se cosecha la caa. Es el perodo, de das o meses, que dura la molienda, vara de un pas a otro. En el Per, las zafras son de 9 a 10 meses del ao; empiezan en Mayo y termina en Enero del siguiente ao. Coincide con las pocas de lluvias en nuestro pas y se aprovecha para iniciar la reparacin Anual de Fbrica.

Caa de Azcar:

Es una planta gramnea de gran tamao. La caa de azcar contiene entre 8 y 15% de sacarosa. El jugo obtenido de la molienda de la caa se concentra y cristaliza al evaporarse el agua por calentamiento. Los cristales formados son el azcar crudo obtenindose como resultado como producto principal, melaza y bagazo como sub.- productos. En las refineras el azcar crudo es disuelto y limpiado y cristalizado de nuevo producir el azcar refinado.

La caa esta compuesta de fibra y jugo absoluto.

CAA = FIBRA + JUGO ABSOLUTO

Materia Extraa:

Son hojas, cogollos, tallos muertos, tierra, races, etc. , trados con la caa limpia.

Fibra:La fibra se define como la materia seca e insoluble en el agua. La fibra verdadero celulosa, que se usa para la obtencin de la pulpa de papel, no se determina en el control de un ingenio. La fibra se debe considerar como calidad de la materia prima y es la que va a decidir la capacidad de molienda.

Jugo Absoluto:

Son todos los slidos solubles disueltos que contiene la caa, mas el agua que contiene esta, en conjunto se llama jugo absoluto.

JUGO ABSOLUTO = CAA - FIBRA

JUGO ABSOLUTO = SLIDOS SOLUBLES + H2O EN CAA

Slidos Solubles:

Los slidos solubles son compuestos orgnicos e inorgnicos que se encuentran disueltos en el agua de la caa. Se les conoce con el nombre de Brix y se expresan en porcentaje. Entre estos slidos se encuentran; la sacarosa, reductores y otros compuestos no azcares (cidos carboxlicos, protenas, sales, minerales, slice, cidos grasos, ceras y otros). Es el porcentaje de materia slida indicados por un hidrmetro Brix.

Materia Seca:Se determina as al residuo cuando se seca una sustancia determinada hasta un peso constante.

Slidos en Suspensin en el jugo Mezclado:Son los slidos que pueden ser decantados o sedimentados.

Sacarosa:La sacarosa es un compuesto qumico formado por una molcula de fructosa y otra de glucosa, con perdida de una molcula de agua. Se caracteriza por desviar la luz polarizada hacia la derecha. Se le involucra dentro de los azcares dextrgiros, La I.S.S.C.T ( International Society of Sugar Cane Technologists), defeina a la sacarosa como un compuesto slido soluble, qumicamente puro, llamado tambin azcar de caa.

No- Azcar:

Se considera la diferencia entre el Brix y Pol, anteriormente entre Brix y sacarosa aparente.

No Sacarosa:Se considera la diferencia entre el Brix y la sacarosa, anteriormente entre el Brix y sacarosa Clerget o sacarosa real.

Reductores:Se llaman reductores a todos los monosacridos que se encuentran disueltos en el jugo de la caa. Se calcula como azcar invertido. Anteriormente, se le conoca con el nombre de glucosa, como sinnimo de azcares reductores. Tiene propiedad de desviar la luz polarizada hacia la izquierda, por los que se llaman azcares levgiros.

Coeficiente de Azcares Reductores:

El coeficiente de azcares reductores debe expresarse, segn sea, sobre Pol, sacaros o ceniza. Es la proporcin por 100 entre azcares reductores y Pol, sacarosa o ceniza.

Coeficiente Sacarosa Ceniza:Es la proporcin que existe entre la sacarosa y ceniza.

Coeficiente Salino:

Es la proporcin entre Pol y Ceniza.

2.2 CAA EN PROCESO:

CAA + AGUA DE IMBIBICIN = JUGO MEZCLADO + BAGAZO

Agua de Imbibicin:

Se denomina as al agua fra o caliente que se pone en el colchn de bagazo de cualquier molino o jugo mezclado agregado en el mismo colchn de bagazo con el mismo propsito, de la cual cierta cantidad pasa al jugo diluyndolo. El agua de imbibicin no se puede aadir sin control, con el propsito de aumentar la extraccin, si la caa no ha sido preparada adecuadamente, en este caso, el gasto de procesamiento de los jugos, no compensar con el costo del azcar adicional recobrado.

Dilucin o Agua de Dilucin:

Es la parte de agua de imbibicin que pasa al jugo mezclado o mixto diluyndolo, es decir se mezcla con los jugos provenientes de los molinos, los cuales van a constituir el jugo mezclado

Jugo Primario:

Es el jugo extrado del primer molino , antes de comenzar la dilucin, por efecto de la imbibicin, tambin se le conoce con el nombre de jugo Crusher.

Jugo Absoluto:Se denomina as a todos los slidos solubles de la caa, mas el agua que trae esta.

Jugo Normal:

Es el jugo extrado por el primer molino sin agua de imbibicin. Su brix, se calcula en base al brix del jugo del primer molino, corregido por medio de un factor de molienda en seco. Este factor se obtiene trabajando los molinos peridicamente, sin agua de imbibicin durante un determinado tiempo.

Se determina el brix del jugo del primer molino y brix del jugo mezclado que se obtiene de la molienda en seco. Ejemplo:

Brix del jugo del primer molino o primerio=20.00

Brix del jugo mezclado(molino seco)

=19.60

Factor de molienda en seco

= 19.60 / 20 =0.98

Jugo Mezclado o Mixto:Es el jugo absoluto mezclado con los jugos provenientes de los molinos y el agua de dilucin , que se bombea al departamento de cocimientos para su elaboracin.

Jugo del Ultimo Molino:Es el jugo que se extrae del ltimo molino del trapiche o tandn.

Jugo Residual:

Es el jugo retenido por el bagazo. La experiencia ha demostrado que la pureza del jugo en el bagazo, es inferior a la pureza del jugo del ltimo molino, pero la I.S.S.C.T., decidi que se debera usar la pureza del ltimo molino para los clculos de fibra, mientras no exista un mtodo ms prctico y adecuado.

Jugo Defecado:

Cuando se practica la clarificacin simple el jugo defecado es el jugo clarificado. Cuando se lleva a cabo la clarificacin compuesta o doble sedimentacin, hay clarificadores primarios y secundarios que producen jugos tratados. Estos pueden ser designados como los jugos defecados primarios y secundarios.

Jugo Encalado:

Es el jugo mezclado al cual se le agrega cal para neutralizacin del PH, este jugo es llevado a los calentadores y luego a los clarificadores de donde obtenemos ya el jugo clarificado.

Jugo Clarificado:

Es el jugo mezclado con un brix promedio de 14 % que pasa por la operacin de calentamiento (105 C) y decantado en los clarificadores.

Jugo Filtrado:

Es el jugo que se obtiene en cualquier clase de filtros, que generalmente se mezcla con el jugo mezclado en los tanques de encalamiento.

Bagazo:

Es el subproductos de la molienda de la caa de azcar. Esta compuesto de agua, fibra y slidos solubles. Los porcentajes oscilan de acuerdo al diseo de los equipos y al ajuste de los molinos, as como de las variedades de las caas.

Cachaza:

Es el residuo de la operacin de filtracin. Tambin se denomina as al residuo del proceso de clarificacin del jugo.

Cachazn:

Recipiente mezclador donde se prepara la mezcla de cachaza, procedente de los clarificadores y bagacillo que alimenta a los filtros.

Jugo de pre evaporadores:Es el mismo jugo clarificado o defecado, es decir, el jugo mezclado despus de alcalinizado, calentado y clarificado que pasa al pre- evaporador para entrar en el proceso de evaporacin a fin de convertirlos en jarabe

Jarabe:

Es el jugo sometido al proceso de evaporacin en un mltiple efecto al vaco, dando un brix promedio que oscila entre los 60 a 65 grados brix. Es la materia prima que sirve de base para la elaboracin de masas cocidas.

Masas Cocidas:

Son mezclas de cristales de granos o cristales de azcar con jarabe o miles obtenidas en los tachos al vaco, por concentracin de los mismos. Tambin se le conoce con el nombre de templas. En las fbricas de azcar, es comn la denominacin siguiente:

Masa Cocida 1era o A

Masa Cocida 2da o B

Masa Cocida 3era o C

Esto es cuando se trata de la produccin de azcar sin refinar (azcar cruda). En la refinera la terminologa de las masa es similar, con la diferencia que hay que aadir la letra R para indicar que se trata de masas o mieles de refinera.

Miel:

Se denomina miel, el lquido madre que se prepara de la masa cocida en las centrfuga, la cual se clasifica en miel primera, segunda, final, etc., de acuerdo con la clase de masa cocida que produce.

Melaza o Miel Final:Es el subproducto obtenido de la centrifugacin de las masas de tercera. Se usa como materia prima para la industria de derivados: alcohol, ajinomoto, levaduras, alimentos balanceados, etc.

Magma:

Es la melaza de azcar purgado de segunda o tercera con miel, con jarabe o jugo que se emplea para coger los pies en los tachos, se denomina tambin semilla de purga.

Semilla:

Hay que distinguir tres clases de semilla, semilla de purga o magma para pies de templa de primera y segunda, la semilla de cristalizacin para los pies de templa de agotamiento (tercera) y la semilla de choque o jalea que es un azcar pulverizado que se introduce al tacho para impulsar la cristalizacin.

Pie de Templa:

Semilla de purga o magma que se coge (jala), en los tachos a cierta altura para elaborar una masa cocida o templa. Tambin se denomina as al pie que se coge en el tacho con semilla de cristalizacin para cocinar una templa de agotamiento.

Azcar:

Es el cuerpo slido cristalizado, que se obtiene del jugo de la caa de azcar por concentracin. Su color vara de acuerdo a las calidades; en los ingenios es azcar crudo, de color rubio; en las refineras, azcar refino de color blanco brillante; en los diversos procesos, azcar de primera, de segunda, blancos, etc., que son reciclados al proceso nuevamente para obtener un solo producto comercial.

Azcar Crudo:Es el azcar granulado, lavado, secado y separado por el proceso de centrifugacin. Su contenido de Pol oscila entre 97 y 99.

Azcar Blanco directo:

Es el azcar que se obtiene directamente del jugo de la caa mediante el proceso de sulfitacin, fosfatacin o carbonatacin. Su contenido de Pol es alrededor de 99.5

Azcar de Refinado:

El azcar refinado es obtenido por la purificacin, decoloracin y recristalizacin del azcar crudo afinado, esto es, disolviendo azcar crudo, purificando el jarabe resultante y cristalizando de nuevo para formar el grano. Su contenido de Pol es alrededor de 99.8.

Humedad de un Azcar:

Seala la cantidad de agua contenida en los cristales de azcar.

Luz Polarizada:

Por medio de diversos dispositivos pticos se consigue que un haz de luz vibre en un solo plano, llamado plano de polarizacin. Al rayo de luz que vibra en este plano de polarizacin se llama Luz Polarizada. Cuando una sustancia hace girar el plano hacia la derecha se denomina dextrgiro (+), por ejemplo la sacarosa, dextrosa. Cuando giran hacia la izquierda se les llama levgiros (-).

Pol:

Se entiende por Pol a todos los azcares solubles existentes en el jugo de caa, que tienen la propiedad de desviar la luz polarizada hacia la derecha (dextrgiro) y hacia la izquierda (levgiro).

Su determinacin se basa en la polarizacin directa de la solucin de peso normal: 26 gr. de sacarosa disueltos en 100 ml a 20 C . se entiende por polarizacin al procedimiento seguido y Pol al resultado obtenido.

Brix:

El brix indica a los slidos que se encuentran en el jugo y otros materiales como sacarosa, reductores y no azcares y se expresa en porcentaje. En la practica de laboratorio se distingue el Brix aparente y el Brix real.

Brix Aparente:Es el porcentaje de slidos solubles en el jugo determinado, por el aremetro (brixmetro). Tambin se puede usar otras medidas densimtricas, tales como: gravedad especfica, grados Baum, etc. Y convertir a grados Brix. Existen tablas preparadas para este fin en textos especializados.

Brix por el Refractmetro:

Es el por ciento de los slidos obtenidos por un refractmetro de azcar o determinado por el ndice de refraccin que se refiere a determinaciones de porcentaje de sacarosa contra ndices de refraccin. El brix refractomtrico se lee en forma directa o por el uso de tablas.

Pureza:La pureza indica la proporcin o por ciento de azcar cristalizable en el total de slidos disueltos en una solucin; pueden ser aparentes, reales (verdadera) o refractomtrica.

Pureza aparente:

Esta pureza se determina en las soluciones de azcar por la lectura directa del polarmetro, rectificada por el brix aeromtrico de aquellas.

Pureza Aparente = %sacarosa aparente (polarmetro) x 100

Grados Brix

Pureza real o Verdadera:

Es la relacin que existe entre la sacarosa, determinada por el mtodo de Clerget con la cantidad de slidos reales determinadas por desecacin en la estufa del laboratorio.

Pureza Real = %sacarosa real (mtodo Clerget) x 100

%slidos reales

Pureza Refractomtrica:

Es la relacin que existe entre el Pol y los slidos determinados por el refractmetro, expresado en porcentaje. Es la base del control de rutina de los ingenios modernos.

Pureza Refractomtrica = Pol % x 100

Slidos Refractomtricos %

Coeficiente de Azcares Reductores:Es la relacin de porcentaje de los azucares reductores y Pol. Esta relacin se usa en fbrica para poder detectar la infeccin que se pueda presentar en los jugos, por la falta de higienizacin de los molinos o por retencin de los jugos en el proceso.

Coeficientes de azcares Reductores = %Reductores x 100

% Pol

Factor de Seguridad:Es el factor que indica la resistencia a los azcares en almacenaje y se considera peligroso un factor superior a 0.25.

Factor de Seguridad = Humedad x 100

100 Polarizacin

Extraccin de jugo Mezclado:Es el peso de jugo mezclado extrado por los molinos por 100 del peso de la caa molida con el agua de imbibicin adicionada en la molienda, es decir es el lquido, pesado que entra realmente a la fbrica (elaboracin).

Extraccin de Pol (sacarosa)

Es la Pol de jugo mezclado por 100 de la Pol en caa. Es la cantidad de Pol extrada durante la operacin de molienda del total de la misma contenida en la caa, e indica mejor que ningn otro la eficiencia del trapiche (molienda).

EXTRACCIN = POL EN CAA - POL PERDIDA EN BAGAZO

Factor de Java o Java Ratio:

Expresa la relacin entre la sacarosa proveniente del jugo extrado del primer molino y el total que contiene la caa arbitraria de molienda. Esta relacin solo sirve para establecer comparacin entre los resultados de un mismo ingenio, siempre y cuando las condiciones de molienda se mantienen iguales; si hay alguna variacin en el equipo de molienda, como un aumento de su capacidad, se alterara la relacin. Los cambios del Factor de Java, pueden indicar: (1) errores en las pesadas o (2) alteracin sensible en la calidad de las caas. Por esa razn slo se le conoce un inters local y siempre se recomienda que se calcule varias veces en el transcurso de una misma zafra, precisamente para evitar que las variaciones debidas a las estacin o madurez de las caas conduzcan a conclusiones errneas.

Java Ratio = % Pol en Caa .

% Pol en 1er extraccin

Prdida de Molienda:

Es la relacin que existe entre el por ciento de Pol perdido en bagazo y el por ciento de fibra contenida en el bagazo. Este ndice se considera muy valioso en la eficiencia de molienda; que el por ciento de Pol perdida en bagazo , porque la fibra inerte sirve de vehculo a la Pol que se pierde en el bagazo.

Prdida de Molienda = %Pol en Bagazo x 100

% Fibra en Bagazo

Retencin o Eficiencia del departamento de Cocimientos:

Es el peso de Pol (o sacarosa) retenido por porcentaje del peso de Pol en el jugo mezclado; tiene diversas denominaciones, pero la ms propia es la de retencin tambin se le conoce de eficiencia practica.

Retencin = Ton de Pol en Azcar Producido x 100

Ton de Pol en Jugo Mezclado

Recobrado o Rendimiento del Ingenio:

Este dato indica la eficiencia general del ingenio, pues relaciona la sacarosa realmente envasada con el total contenido en la caa. Su determinacin se hace dividiendo las toneladas de Pol de los azcares envasados y en proceso por las toneladas de Pol en caa

Recobrado = Ton de Pol en Azcar Producido x 100

Ton de Pol en Caa

CAPTULO III

RESUMEN DEL PROCESO DE ELABORACIN DE AZCAR DE CAA

3.1. AZUCAR RUBIA

Patios de Caa:

La caa de azcar llega del campo en camiones y trileres, a continuacin se pesa con bsculas electrnicas y se conduce a los patios donde empleando un sistema de gras se dispone directamente en las mesas lavadoras para dirigirla al conductor que alimenta las picadoras. En las mesas se muestrea para determinar sus caracterstica de calidad como contenido de sacarosa, fibra y nivel de impurezas. Las mesas lavadoras cuentan con sistema de boquilla aspersores de agua que lavan la caa y remueven las impurezas evitando su entrada al proceso

Picadoras

La caa lavada se transporta por un sistema de conductores hacia las picadoras, que son ejes colocados sobre conductores, accionados por turbinas, provistos de cuchillas que giran a una velocidad de 650 rpm, bajo las cuales se hace pasar el colchn de caa que se fracciona para facilitar la extraccin del jugo que contiene.

Los conductores estn provistos de censores de nivel que forman parte de un sistema automtico de control de carga que regula la alimentacin a las picadoras y molinos, para impedir la formacin de tacos y adems controlar la capacidad de molienda programada.

Molinos

La caa preparada por las picadoras llega al molino, constituido por varios juegos de 3 o 4 mazas metlicas en medio de las cuales se hace pasar el colchn de caa y mediante presin se extrae el jugo que se recolecta en tanques. Cada molino esta equipado con una turbina accionada con vapor de alta presin, un sistema de transmisin y reductores de velocidad.

En el recorrido de la caa por el molino, se le agrega agua para instaurar los jugos y lograr extraerle la sacarosa que contiene el material fibroso que pasa a travs de todas las unidades que componen dicho molino.

El bagazo que sale de la ltima unidad de molienda se conduce a las calderas para que sirva como combustible y produzca el vapor de alta presin que se emplea en las turbinas de los molinos para lograr su movimiento y en los turbogeneradores para producir la energa elctrica requerida por el ingenio y la energa suministrada como excedente a la red pblica.

El vapor de escape de las turbinas se emplea en las operaciones de evaporacin y cocimiento de los jugos azucarados. El bagazo se puede emplear adicionalmente para las fbricas de papel o de tableros aglomerados.

Calentamiento y Clarificacin

El jugo que se extrae del molino se pesa en bsculas para luego ser calentado con vapor en intercambiadores de tubo y coraza hasta una temperatura de 102 a 105 C y se dispone en tanques clarificadores por tres horas de retencin, donde los slidos no azcares floculados por la alcalinizacin y calentamiento se precipitan por gravedad en forma de un lodo llamado cachaza. El jugo clarificado sobrenadante se pasa por tamices finos para remover partculas y se enva hacia los evaporadores.

Filtracin

Los lodos o cachaza contienen azcar y para retirarla se someten a un proceso de filtracin al vaco. Inicialmente a los lodos se les agrega bagacillo, cal y floculante para aumentar su filtrabilidad, posteriormente se bombea hacia filtros rotatorios al vaco donde se separan los slidos del jugo resultante. En el filtro se aplica agua caliente con boquillas aspersoras para minimizar la cantidad de sacarosa residual en la cachaza.

La materia slida se conduce por badas transportadoras a tolvas para recogerlas en vagones o volquetes, pesarlas y disponerla en el campo como estabilizador de suelos pobres en materia orgnica.

El jugo turbio resultante se clarifica por flotacin con cido fosfrico, cal , floculante y aire de tal manera que el jugo filtrado clarificado se mezcla con el jugo mezclado, para enviarlo a los evaporadores y los lodos slidos no azcares se retornan a la operacin de filtracin y se desalojan de la cachaza.

Evaporacin:

El jugo clarificado se recibe en los evaporadores con un contenido de slidos de 15 % (brix), se concentra por evaporacin de mltiple efecto y se entrega con 60 % (brix). Este jugo concentrado se denomina jarabe o meladura.

Cristalizacin (tachos):

La sacarosa contenida en la meladura cristaliza llevndola hasta el nivel de sobresaturacin por evaporacin al vaco en evaporadores de simple efecto (tachos).

El material resultante contiene lquido (miel) y cristales (azcar) se denomina masa cocida. El trabajo de cristalizacin se lleva a cabo empleando el sistema de tres cocimientos o templas para lograr una mayor recuperacin de sacarosa.

Centrifugacin:

Los cristales se separan del licor madre mediante fuerza centrfuga en tambores rotatorios que contienen mallas interiores. Durante el proceso de centrifugado, el azcar se lava con agua caliente para eliminar la pelcula de miel que recubre los cristales y se descarga para conducirla a las secadoras. La miel que sale de las centrfugas se bombea a tanques de almacenamiento para someterla a posteriores evaporaciones y cristalizaciones en los tachos. Al cabo de tres cristalizaciones sucesivas se obtiene una miel agotada o miel de purga que se retira del proceso y se comercializa para la alimentacin de ganado y / o como materia prima para la obtencin de alcoholes. El azcar que sale de las centrfugas contiene entonces una humedad de 0.3 a0.5%.

Envase:

El azcar seca y fra se empaca en sacos de diferentes pesos y presentaciones dependiendo del mercado.

3.2 AZUCAR BLANCA

Las Normas Tcnicas peruanas clasifican al azcar blanca en dos clases: El azcar blanca refinada y el azcar blanca directa o sulfitada.

El azcar blanca refinada con mnimo contenido de Pol de alrededor de 99.8 es definida como el producto slido obtenido mediante procedimientos industriales de refinacin de azcar crudo o jarabe bajo diferentes sistemas y constituido por cristales de sacarosa limpios, brillantes y con mnimo contenido de impurezas.

El azcar blanca directa o Sulfitada, por su parte es considerada como azcar sin refinar con un mnimo contenido de Pol de alrededor de 99.4 (ese sistema es empleado por las empresas: Andahuasi, Chucarapi, San Jacinto).

Los sistemas que se emplean para la elaboracin de azcar blanca refinada en el Per son dos : Casa Grande, emplea el sistema de Carbonatacin; Tumn, Paramonga, Cayalti entre otros utilizan el sistema de fosfatacin.A continuacin se describe el proceso de fabricacin de azcar blanca refinada utilizando el sistema de fosfatacin clsica.

Acondicionamiento:

El proceso de refinacin por este sistema, parte del azcar cruda o rubia usada como materia prima, la misma que debe ser de alta calidad.

Afinacin:Tambin llamado lavado, consiste en la misma eliminacin de la pelcula de melaza que esta adherida al cristal de azcar cruda.

La separacin se hace mezclando el crudo con un jarabe denso y despus purgando la mezcla en centrfugas en las cuales se lavan los cristales con agua caliente despus que las centrfugas hayan extrado el jarabe.

Refundicin:En esta operacin se prepara el licor crudo.

El azcar lavado se disuelve en aproximadamente la mitad de su peso en agua, en un tanque dotado de aspas mezcladoras llamado refundidor o dilutor, al cual se le aplica vapor para ayudar a la disolucin.

En la operacin se utiliza agua dulce de alta polaridad para obtener un licor de entre 60 a 65 brix. Una vez preparado el licor se le agrega cido fosfrico para que absorba color y lechada de cal para neutralizarlo en un PH de 7.0 7.2.

Clarificacin:Esta es la operacin ms importante del proceso de refinacin ya que un licor clarificado de bajo color permitir obtener un azcar refino de buena calidad capaz de cumplir con los estndares de calidad exigido por el mercado.

El licor crudo se bombea a los clarificadores pasndolo por un mezclador esttico (a base de aire y / o por agitacin mecnica) para su aireacin, luego se le adiciona una cantidad adecuada de floculante aninico que permite la precipitacin de impurezas.

Por calentamiento, las burbujas de aire suben portando dicha impureza y forman una nata que es removida por medio de paletas.

Hasta aqu se ha logrado remover de 30 a 40 % del color.

Filtracin:Este paso se utiliza principalmente cuando se va a producir azcar refinada industrial ya que durante el proceso se realiza un tratamiento de decoloracin del licor clarificado empleando carbn activado y tierra filtrante.

Mediante el procedimiento de filtracin se logra remover el material impuro formado en el licor de azcar, de manera que al momento de la cristalizacin se obtiene un azcar de mnimo color y alta brillantez.

Evaporacin:El licor limpio pasa a cuerpos especializados que trabajan en base a vapor y vaco denominados evaporadores.

El objetivo es eliminar al mximo el contenido de agua del licor y lograr una concentracin del licor de entre 64 70 Brix (licor evaporado), para luego pasar a los vacumpans.

Cristalizacin, granulacin o Cocimiento:El licor evaporado se concentra an ms en los tachos o vacum-pans hasta que llegue a un punto de sobresaturacin, momento en el cual se realiza el semillamiento con jalea producindose la formacin de granos parejos que no pasan de 0.4 mm.

Para que crezca este grano se alimenta licor evaporado, miel de templa anterior hasta que adquiera el tamao caracterstico del azcar refinada. En el transcurso de este proceso ya se puede hablar de masa cocida.

El grano se encuentra desarrollado cuando la masa cocida ha llenado el tacho, es entonces cuando se descarga.

Centrifugacin:La masa cocida reposada y enfriada es centrifugada. Esta operacin consiste en separa el azcar de la miel empleando agua caliente para el lavado correspondiente.

El azcar obtenido contiene 1.5 % de humedad.

Secado y enfriado:El azcar hmeda que sale de las centrfugas se hace pasa por un equipo especializado que generalmente consta de 2 cilindros horizontales por donde escurre interiormente el azcar.

En el primer cilindro circula el aire caliente para eliminar la humedad del azcar y en el segundo llamado enfriador, se mantiene a la temperatura ambiente.

Al salir el azcar tiene una humedad de 0.03% y una temperatura de salida entre 43 y 54 C

Zarandeo:Al salir el azcar del secador enfriador cae en las zarandas vibratorias donde se separan los terrones o grumos que siempre se forman en el paso del azcar a la tolva de envase.

Envase:El azcar seca y fra es empleada en bolsas de papel de 50 Kg. Perfectamente rotulados y cocido con hilos de algodn.

CAPTULO IV

RECEPCIN, PREPARACIN Y EXTRACCIN4.1 RECEPCIN DE LA CAALa caa de azcar ya madura, quemada y cortada es transportada desde los terrenos de cultivo hacia la fbrica; esto se realiza mediante trailers o camiones cuya capacidad vara entre los 23 a 28 TN mtricas.

Pesaje:

Toda la caa que ingresa al Ingenio es pesada en la Romana Central que se ubica a la entrada de la fbrica y que esta diseada para 60 toneladas. El conductor del vehculo entrega al operador de la romana un documento llamado Boleta de despacho que contiene entre otros datos el registro del lugar de proveniencia y la variedad de la caa. Normalmente se reciben alrededor de 3200 a 3500 toneladas diarias, de las cuales aproximadamente un 30% proviene de las fincas de la Cooperativa (caa propia).

Se cuentan con dos tipo de balanza de capacidad de 60Tn c / u:

- Balanzas Mecnicas:FAIRBANKS- MORSE

LA TORRE DETECTO

- Balanza electrnica:METTLER TOLEDO.

La caa transportada por los camiones es recepcionada en dos mesas alimentadoras, cada una con capacidad de 80 toneladas. Esta descarga se efecta con ayuda de una gra de hilo de 60Tn. de capacidad. Esta gra se utiliza para descarga por volteo, se encuentra ubicada frente a las mesa de caa. Funciona por medio de un tambor giratorio movido por un motor elctrico en que se enrollan los cables de acero, esta puede desplazarse linealmente una longitud de 15 metros.

La gra deposita la caa en la mesa. La mesa consiste en una plataforma metlica con 15 grado de inclinacin, provista de un conductor de cadena con velocidad variable.

Limpieza

Para la limpieza de la caa se utilizan dos sistemas:

Sistema de Limpieza en seco: Utiliza despajadores (rollos ) y /o ventiladores de tiros forzados para eliminar la tierra y el polvo.

Sistema de Limpieza hmedo: Se efecta mediante chorros de agua a presin.

Una limpieza minuciosa de la caa da por resultado un menor desgaste del equipo de molienda y de sistema de bombeo del jugo, reduce las prdidas de sacarosa en la cachaza del filtro debido a que se reduce la cantidad de lodo en el mismo.

4.2 PREPARACIN DE LA CAALa preparacin de la caa tiene por fin incrementar el volumen de alimentacin hacia los molinos y facilitar la extraccin en los molinos al romper la estructura de la caa.

Los equipos de preparacin de la caa tienen la funcin de acondicionar la caa y cortarla en pequeos pedazos, desmenuzarla sin extraerle el jugo.

Se logra de varias maneras:

Por Cuchillos o Machetes

Son 22 juegos, estos van en forma radical sobre un eje transversal, las cuales cortan la caa en astillas sin extraer el jugo. Las cuchillas giran en el mismo sentido que ingresa la caa al trapiche.

Por desfibradores

Rasgan la caa en tiras sin extraer el jugo. Estos equipos se usan para aumentar la extraccin de los molinos y va colocado despus de los machetes o cuchillos. Este equipo posee una serie de discos en todo el ancho del conductor encerrados en un cilindro con una abertura por donde entra el colchn. Entre cada dos discos se encuentran los martillos articulados.

Permite alimentacin uniforme, asegura el aumento de la capacidad del trapiche y en la extraccin de sacarosa.

Este equipo trabaja a 1190 RPM, Los martillos se comportan como barras rgidas que golpean el colchn de caa y de esta forma la caa queda en forma de algodn. El desfibrador cuenta con 60 martillos.

Por Desmenuzadoras

Oprimen la caa y extraen la mayor parte del jugo.

Constan de tres masas ranuradas para romper y aplastar la caa extrayendo gran parte del jugo de la caa (60%) junto con el primer molino. De la desmenuzadora depende la preparacin de la caa para los molinos por lo que no debe faltar en una buena instalacin.

Por combinacin de los anteriores

4.3 EXTRACCINLa finalidad de esta operacin es extraer de la caa el mximo posible de sacarosa, en ella contenida, para as disminuir las prdidas de sacarosa en el bagazo, que sale como residuo en el ltimo molino.

La caa preparada entra en el trapiche, realizando la compresin entre las masas de los molinos, obteniendo as jugo y bagazo (residuo final). Para agotar la sacarosa del bagazo se aade a la salida del cuarto molino agua de imbibicin a 75 C, haciendo recircular de esta manera el jugo del quinto molino al tercer molino, de este al primero y del cuarto al segundo.

La mezcla del jugo primer y segundo molino provienen del reciclo de los anteriores y se denomina jugo mezclado, el cual tiene un brix promedio de 15.5 y PH de 5.9.

Durante la molienda se obtiene un jugo con un brix promedio de 18.6 en el primer molino y un brix de 2 en el ltimo molino.

El agua de inhibicin empleada en el cuarto molino tiene como finalidad extraer el mximo posible de sacarosa, para ello las temperaturas deben fluctuar entre los 75 a 85 C y la cantidad de agua a utilizar en la masa de caa debe estar entre los 25 a 30%.

Trapiche:

Es el conjunto de molinos uno detrs de otro (tanden) donde se realiza la molienda de caa.

En TUMAN hay un trapiche formado por cinco molinos que se componen de tres masas o rodillos de acero fundido, cuyos centros estn en los vrtices de tringulos issceles. Estas masas tienen un eje de hacer que gira sobre chumaceras de bronce colocadas sobre dos soportes o vrgenes que a su vez estn atornilladas a bases o bancadas. Las tres masas se conocen respectivamente como masa superior, la que va arriba, la primera del fondo por donde entra la caa se denomina caera y la otra del mismo plano se denomina masa bagacera. Estas dos ltimas estn fijas en su sitio, mientras que la superior se halla gobernada por un resorte hidrulico que permite flotar o sea subir y bajar segn las alimentaciones de la caa. Las masa o rodillos inferiores son activados desde el rodillo superior por medio de engranajes.

La caa exprimida pasa de una masa a otra inferior por medio de una lmina gruesa y curva llamada cuchilla que tiene soporte grueso de acero.

La abertura entre las masa se denomina Setting que significa ajuste. Este depende de la cantidad de la caa, cantidad molida por hora, rayado de las masas, las presiones y velocidad, para lo cual los diseadores han establecido clculos para estos ajustes.

En todo caso se considera que la abertura de entrada del molino debe ser siempre mayor que la salida; estas aberturas se hacen cada vez menores en cada molino subsiguiente.

Transportador de bagazo

Para pasar la caa semi molida de un molino al siguiente se emplean los conductores intermedios, los cuales estn por tablillas o slaps de acero sujetadas con cadena.

El conductor transportador de bagazo trabaja a una velocidad de 240 RPM en condiciones normales. En el caso de congestionamiento o cuellos de botella al ingresar al primer molino, se reduce el ritmo hasta llegar a sus condiciones normales de operacin.

A condiciones normales de operacin se estima una molienda de 120 a 140Tn de caa/hr.

Impulsores para mover los molinosLa impulsin mediante turbinas de vapor, combina las mejores caractersticas de las mquinas de vapor y de los motores elctricos. El vapor se utiliza directamente en vez de transformarlo en energa elctrica. La turbina posee la flexibilidad y las caractersticas de control del motor elctrico, as como tambin la limpieza y ausencia de aceite en el vapor de escape propias de los motores elctricos. El regulador de velocidad de la turbinas, especialmente el que se utiliza para el primer molino, debe ser altamente sensible.

Para impulsar los molinos se emplean tres turbinas de vapor el cual proviene directamente de las calderas.

Las condiciones a las que operan esta turbinas son:

Cuadro N 3 Condiciones de Operacin de las TurbinasCONDICIONES DE OPERACINTURBINA

1TURBINA

2TURBINA

3

Presin de vapor de entrada

Presin de vapor de Salida

Velocidad (RPM)

Temperatura ( C)270 psi

30 psi

2600

50250 psi

5 psi

3000

50260 psi

16 psi

3500

48

FUENTE: Planta trmica Tumn

La marca de estas tres turbinas es: DERBY FLETCHER ENGLAND.

La turbina #1 se encarga de impulsar al primera molino

La turbina #2, impulsa el segundo y tercer molino.

La turbina #3, impulsa al cuarto y quinto molino.

Control Microbiolgico en el ProcesoEn el proceso de elaboracin de azcar es de suma importancia una adecuada asepsia con el objetivo de disminuir las prdidas que se producen por inversin de la sacarosa y / o formacin de otros compuestos no azcares debido a la presencia de microorganismos (virus, hongos, y bacterias).

En la seccin molienda, la poblacin microbiana que llega al ingenio puede estar presente en el polvo y la tierra que acompaa a los tallos y hongos de la caa que entran en el proceso.

Entre los factores que favorecen la actividad vital de los microorganismos tenemos: agua, oxgeno, temperatura, acidez, luz, etc. Su accin en los jugos de la caa se caracteriza por destruccin de la sacarosa, con formacin de sustancias indeseables como: dextranas, cido actico, glucosa, alcohol, anhdrido carbnico, etc.

Uno de los microorganismos tpicos de los ingenios azucareros es el Leuconostoc Mesenteroides, cuyo desarrollo microbiano se obtiene a partir de los 35 a 50 C , creciendo a velocidades asombrosas y dando lugar a la inversin del azcar.

Para inhibir el desarrollo de este microorganismo la fbrica azucarera Tumn, utiliza un bactericida, el cual se agrega mediante una bomba dosificadora, esta bombea 5 minutos y descansa 25 minutos. Esta bomba trabaja conectada a una caera de agua condensada la cual transporta el bactericida hacia el molino uno y tres.

Se usa un promedio de 17 Kg. de bactericida por da.

Colado del Jugo de los MolinosLos jugos provenientes de los molinos contienen partculas finas de bagazo (bagacillo) y de tierra que requieren eliminarse antes de que el jugo pase al proceso de clarificacin. Para ello se emplean coladores vibratorios (cribadoras) que se montan sobre el tanque receptor del jugo colado y el bagacillo separado cae sobre un transportador sinfn el que a su vez descarga el bagacillo en el conductor que transporta la caa picada hacia la desfibradora. Este jugo colado es llevado a dos balanzas de jugo, las cuales se encuentren sobre el tanque de jugo encalado.

Residuo de la Molienda: Bagazo

El bagazo es el subproducto o residuo de la molienda, la gran mayora de bagazo producido, que equivale aproximadamente a una tercera parte de toda la caa molida en el mundo, sirve como combustible para la generacin de vapor en los ingenios productores de azcar crudo.

Debido a la electrificacin y otros medio que economizan combustible, la mayora de las fbricas modernas producen un exceso de bagazo durante la zafra normal

El bagazo contiene un gran porcentaje de humedad que vara con la velocidad y eficiencia de la molienda. El poder calrico real del bagazo quemado en las parrillas depende de la humedad presente.

El bagazo contiene de :

Humedad48 s 51 %

Sacarosa1.8 a 4 %

Brix

3 a 4 %

Fibra

45 a 50 %

Los datos varan de acuerdo a la eficiencia de los molinos, genera de 2.0 2.5 Tn de vapor / Tn de Bagazo, 100 Kw-h / Tn de vapor.

El bagazo se lleva directamente de los molinos a las calderas por transportadores de arrastre y se alimenta mecnicamente a las calderas, por medio de embudos graduables, para que de esta manera solo se alimente bagazo necesario para cada caldera.

CAPTULO V

PURIFICACIN DE JUGOS

La purificacin consiste en la eliminacin de impurezas del jugo colado que viene del trapiche.

El proceso de purificacin de jugo de caa, ser por defecacin simple, el cual emplea agentes como cal y calor principalmente, es probable que sea uno de los mtodos ms antiguos y ms baratos de purificacin, este mtodo exige que el jugo debe contener 300 ppm de P2O5. En caso que los jugos sean deficientes, se aadir fosfato inorgnico o cido fosfrico para alcanzar el nivel requerido.

El jugo mezclado tal como viene de los molinos es colado con el objeto de separar la materia gruesa (bagacillo) para prevenir la obturacin de los precalentadores y vlvulas y mejorar el proceso de clarificacin. Posteriormente el jugo colado es pesado en dos balanzas volumtricas, para luego ser encalado en los respectivos tanques. La fbrica Tumn posee dos balanzas con las siguientes capacidades:

1ra Balanza = 4 Tn

2da Balanza = 3.5 Tn

5.1 LA LECHADA DE CAL Y SU PREPARACIN

La cal es el principal agente clarificante y el ms barato usado en la industria azucarera para incrementar el PH del jugo de caa, que ha sido extrado en el trapiche. Usualmente la cal se aade al jugo en forma de lechada de cal. Esta es un lquido blanco lechoso que contiene cal apagada en suspensin y en solucin.

La provisin de Cal (CaO), en existencia en la fbrica debe ser baja, ya que esta sustancia absorbe humedad y CO2 de la atmsfera.

El abastecimiento de cal a la fbrica es de manera semanal; consumiendo un total de 18 22 Tn aproximadamente. La formacin de Ca(OH)2 (cal apagada) a partir de CaO (cal viva) es una relacin exotrmica en donde hay un considerable desprendimiento de calor:

CaO + H2O ( Ca(OH)2 + 15.2 Kcal

Las modernas operaciones de clarificacin requieren una lechada de cal bien preparada, para lo cual la fbrica Tumn cuenta con una planta adecuada.

Actualmente el departamento donde se prepara la lechada de cal consiste en:

a) Transportador de cal: oruga o sin fin

b) Un hidratador rotatorio que es un aparato para apagar la cal, constituido por un tambor horizontal que puede girar lentamente. La cal y el agua se introducen por uno de los extremos y la lechada de cal se descarga por el otro extremo.

c) Un equipo formado por dos tanques de asentamiento que se utilizan alternativamente.

d) Una criba de tipo vibratorio.

e) Dos tanques cilndricos para almacenamiento provistos de un dispositivo de agitacin.

f) Una bomba para la lechada de cal.

La concentracin de la lechada de cal es de 10 12 brix, esto es debido a la tcnica de DEFECACIN que emplea la fbrica. Para enviar la lechada de cal al departamento de clarificacin se utilizan generalmente bombas de pistn o embolo.

Siempre debe tenerse una tubera de retorno, que permite un bombeo continuo, con la finalidad de evitar un asentamiento de las partculas slidas. Estas conexiones siempre se encontrarn localizadas arriba de la lnea central del tubo.

La lechada de cal as preparada se bombea por el sistema de circulacin a aquellos lugares de la fbrica donde sea necesaria. Se llena uno de los tanques mezcladores y en el se apaga la cal, mientras se vaca el otro. Se recomienda que los tanques de suministro tengan una capacidad suficiente de lechada para 20 horas de operacin, con el fin de que no sea necesario prepara lechada de cal mas que durante uno de los tres turnos. As mismo es de suma importancia apagar la cal debidamente y se seala que una parte de cal y tres de agua son las proporciones ptimas. Para apagar la cal y diluirla se deben utilizar condensados del tercero y cuarto vaso del evaporador.

Calidad de la Cal:

La cal de buena calidad tiene de 90 a95 % de xido de calcio y no ms de 1% de oxido de magnesio (MgO). Debe estar casi libre de hierro, xido de almina y de arena.

La inspeccin frecuente es importante ya que de la buena calidad de la cal depender el resultado de la operacin de clarificacin .

La calidad de cal se mide por el contenido de CaO aprovechable. Cuando se emplea cal con bajo contenido de xido de calcio, el consumo de cal ser mucho mayor y la cantidad de impurezas afectar la clarificacin y aumentar las incrustaciones en los evaporadores.

5.2 ENCALAMIENTO

Esta operacin se lleva a cabo en dos tanque de forma cilndrica, fondo cnico y con agitacin mecnica o forzada.

La funcin de los tanques es la de recibir el jugo que cae de las balanzas y mezclarlo con la lechada de cal en forma uniforme, estos tanques tambin reciben el jugo filtrado proveniente de los filtros Oliver (filtros al vaco). Este mtodo usado en Tumn es llamado Alcalinizacin de Fro, donde al jugo crudo se le agrega lechada de cal, llevndolo a un PH de 7.6 8. Entonces se calienta a 102- 105 C, dejndolo asentar.

PH ptimo:

El valor ptimo de PH al que se debe llevar el jugo mediante la alcalinizacin depende de muchas condiciones y vara segn la localizacin de la fbrica, la variedad y madurez de la caa, la capacidad del equipo de decantacin y otras condiciones locales.

En general resulta deseable agregar el mnimo de cal que produzca un jugo claro con una reaccin final cercana a un PH de 7.0.

Reacciones:Las reacciones que tienen lugar en el encalamiento, segn la composicin de los jugos, son los siguientes:

a) Cambio de PH, causado por la cal

b) Coagulacin de compuestos coloides.

c) Formacin de compuestos insolubles de calcio

d) Formacin de compuestos solubles de calcio

Las reacciones que implican la formacin de compuestos insolubles en calcio son las ms importantes ya que presumiblemente se forma en el seno del lquido un precipitado de fosfato triclcico Ca3(PO4)2; que arrastra consigo parte de la impurezas

2H3PO4 ( P2O5 + H2O

P2O5 + 3 H2O ( Ca3(PO4)2 + H2O

En el seno de la masa lquida se forma el fosfato triclcico Ca3(PO4)2 precipitado que favorece la velocidad de sedimentacin y ejerce un efecto de arrastre mecnico.

El jugo mezclado tiene un PH de 5.5 5.9 debido a esto es necesario aadirle suficiente lechada de cal para poder obtener un jugo clarificado de la ms alta calidad posible. No puede generalizarse sobre cual es el PH adecuado al que se debe alcalinizar el jugo, ya que depende de muchos factores. Lo practico resulta entonces guiarse por el PH del jugo clarificado , que debe estar entre 6.8 a 7.2, para evitar as la destruccin de azcares durante se concentracin en los evaporadores, para lograr estos valores de PH ser necesario que el jugo encalado tenga un PH ente 7.5 a 8.0.

Si el PH del jugo encalado es bajo (menor de 7) ser difcil obtener una clarificacin eficiente. Las prdidas de azcares por inversin sern altas, lo que se reflejar en prdidas indeterminadas anormales y la calidad de azcar ser ms baja.

Si el PH del jugo encalado es alto (mayor de 8.5) se producir aumento de produccin de mieles, aumento de color y viscosidad en todos los productos en proceso (azcar).

El equipo de dosificacin de la lechad de cal debe mantenerse limpio ya que la cal en suspensin va depositndose en sus componentes y puede afectar su funcionamiento.

El tiempo de contacto es de 10 a 15 minutos, antes de ingresar a los clarificadores, originndose as una reaccin completa de la cal con los componentes no azucares del jugo. Si el tiempo de contacto es corto la formacin de flculos disminuye y la sedimentacin en los clarificadores es ms lenta produciendo jugos turbios y posibles prdidas de azcares por inversin

5.3 CALENTAMIENTO DEL JUGO

En este calentamiento es conveniente que el jugo encalado sea calentado a una temperatura superior de 2 a 3 C al punto de ebullicin del jugo a presin atmosfrica (100.6 C).

El calentamiento se produce en intercambiadores de calor de casco y tubo, en los que el vapor va por el casco y el jugo va por los tubos, estos equipos son de varios pasos lo que permite aumentar la velocidad del jugo en los equipo y mejorar la eficiencia del calor.

En Tumn se cuenta con seis calentadores de jugo encalado, de los cuales slo trabajan cuatro, los otros sustituyen a dos de los que estn en uso cuando les toca limpieza. De los cuatros que trabajan, dos son para un calentamiento primario a 75 80 C, luego pasa a un segundo calentamiento hasta 105 C. Los calentadores estn acondicionados en dos series paralelas de 3 calentadores por serie. Estos se caracterizan por ser intercambiadores de calor de casco y tubo hechos de acero , ubicados en posicin vertical los mismos que aprovechan los vapores de los evaporadores, economizando as vapor directo de escape; en el primer calentamiento (35- 80 C) se utiliza el vapor de escape del segundo evaporador, para el segundo calentamiento (80 105 C) se utiliza el vapor de escape del primer evaporador.

Para una buena eficiencia de los calentadores es necesario el desalojo del agua condensada y de los gases incondensables, los que afectan la transmisin de calor, capacidad y eficiencia. Para eliminar los gases incondensables se instala en el calentador una conexin que va al condensador del evaporador. El condensado se elimina por la parte inferior por medio de una trampa de vapor.

Si la temperatura esta por debajo del punto de ebullicin del jugo, se puede presentar :

a) Formacin incompleta de flculos debido a que la reaccin de la cal con los fosfatos presentes en el jugo dependen del jugo encalado.

b) Coagulacin incompleta: la coagulacin de las gomas, ceras, albuminas, etc, presentes en el jugo mezclado es incompleta.

c) Desalojo de gases incompleto: la razn por la cual se recomienda calentar el jugo entre 102 a105 C es asegurar un desalojo completo de gases de aire y vapor que acompaan al jugo alcalinizado una vez calentado y antes de su entrada al clarificador.

d) Alta densidad del jugo: a mayor temperatura la densidad del jugo ser menor y a menor temperatura la densidad ser mayor. A temperatura ms baja la sedimentacin de los flculos, bagacillo, slidos en suspensin, etc. Ser ms lenta, dificultosa e incompleta por la mayor densidad del jugo.

Con temperaturas mayores de 105 C se puede presentar:

a) destruccin de azcares invertidos, incremento en el PH

b) Formacin de color. En medio alcalino los azcares reductores se descomponen a altas temperaturas aumentando el color de los jugos.

c) Formacin de caramelo.

d) Cada de PH en los clarificadores: mientras ms alta es la temperatura mayor ser la cada de PH, causa de una reaccin qumica.

5.4 CLARIFICACIN DEL JUGO

Es la etapa en la que el jugo obtenido de los molinos se sujeta a tratamiento por medio de lechada de cal y aplicacin de calor , en varias combinaciones.

Este proceso tiene por finalidad producir un jugo clarificado limpio, claro, transparente y brillante, exento de toda materia que no sea azcar, con PH 6.6 a 7 que va directamente a la evaporacin y un sedimento o lodo denso (cachaza) que se acumula en el fondeo cnico de donde es extrado en forma continua y enviado a los filtros rotatorios al vaco (OLIVER), para recuperar la sacarosa que acompaa a este producto residual.

Si esta materia en suspensin no se eliminase causara incrustaciones en evaporadores y tachos e interfiere con el purgado de las centrfugas, dando finalmente un alto contenido de cenizas y azcar de baja calidad.

El jugo caliente (105 C ) que sale de los calentadores descarga en un tanque pequeo llamado Flask Tank, donde se produce una violenta ebullicin, con la que se eliminan la mayor parte de las burbujas de aire que se lleva el jugo.

Posteriormente, el jugo es repartido en dos flujos, para ingresar a los clarificadores continuos Dorr y Rapidorr; que son tanques o depsitos cilndricos de gran capacidad, siendo el Dorr de 340 Tn y el Rapidorr de 160 Tn. su fondo es cnico y dividido en varios compartimientos o bandejas cada uno de los cuales acta como un clarificador independiente.

Los jugos clarificados salen por la parte superior y son bombeados a los evaporadores para su respectiva concentracin. Por la parte inferior salen los lodos que son succionados mediante bombas de diafragma hacia los filtros rotatorios al vaci.

El jugo con la cal se separa en tres capas disueltas. Las sustancias menos densas que el lquido flotan en forma de espumas; en cambio las sustancias mas densas que el jugo se asientan en el fondo en forma de precipitado floculento, quedando as mas o menos clara la porcin central del jugo.

En los clarificadores, el jugo permanece de 2.5 a 3,5 horas, tiempo en el que se produce un decantamiento de las impurezas precipitadas (floculadas).

Reacciones

Durante este proceso se realizan 3 tipos de reacciones:

a) Formacin de sustancias insolubles

b) Formacin de sustancias que permanecen en solucin

c) Coagulacin de suspensiones coloidales y de suspensiones

Lo ideal es que: primero se precipitan todos los no-azucares protenicos: en segundo, que sea removida la mayor parte del material parecido a la cera y, tercero que se tenga un mximo de precipitacin de los no-azucares insolubles inorgnicos. Un limite prctico es conseguir la separacin de los fosfatos inorgnicos y de los sesquixidos; mientras mayor sea la alcalinidad, mayor ser la eficiencia en la precipitacin de stos no-azucares, aunque, por otra parte, a una alta alcalinidad es inevitable que los azucares reductores sean parcialmente descompuestos y transformados en productos de color e incoloros de reaccin cida que pueden combinarse con la cal. Tambin se sabe que se efecta mejor la separacin; s en el jugo original es alto el contenido de fosfatos.

La reaccin entre el cido fosfrico y la cal provoca que el 80 % y el 90% del mismo sea eliminado por el precipitado formado . esta precipitacin se completa cuando el PH es igual a 7.0 arrastrando protenas, gomas, polisacridos, pectinas, ceras, grasas y resinas.

Los cambios de PH en el clarificador no pueden ser muchos y la cada de PH debe ser de 0.2 unidades , pero tambin puede alcanzar valores de 1.5 a 2 unidades.

El uso de floculantes es de gran ayuda en este proceso ya que permite la formacin de los flculos , cuya razn principal es la separacin de las impurezas del jugo y tiene lugar por precipitacin.

El floculante utilizado en Tumn es el TAFLOC y se agrega en dosis de 2.5 ppm, debido a la alta actividad solamente son necesarios muy pequeas dosis de floculante, ya que inclusive, dosis exageradas, pueden afectar el trabajo de los tachos en las masas cocidas de agotamiento. Estos productos aumentan el grado de formacin de floculo y la rpida sedimentacin de la cachaza, haciendo sta ultima ms fcil de filtrar y agitar.

5.5 EQUIPOS UTILIZADOS EN LA CLARIFICACIN

a. Clarificadores cerrados continuos de tipo bandeja.Estos clarificadores consisten esencialmente en bandejas cnicas de poca profundidad ( tres, cuatro o cinco) colocadas una sobre otra , generalmente con los vrtices hacia abajo o haca arriba, encerradas en un cuerpo cilndrico. En la entrada del jugo hay una cmara de floculacin situada e al parte superior del clarificador. El Jugo fluye a travs de las bandejas depositando las cachazas, las que son empujadas hacia las salida por la accin de raspadores giratorios. Los puntos de extraccin del jugo claro varan en cuanto a localizacin segn el diseo, y las cachazas se extraen del fondo del tanque mediante una bomba.

Los clarificadores estn aislados a fin de conservar el calor y facilitar la sedimentacin de cachazas. La capacidad depende del rea de las bandejas y el numero de compartimentos de decantacin.

b. Clarificador Dorr.

En efecto, este modelo consta de cuatro compartimientos con medidas para a la alimentacin, separacin de rebose y extraccin de la cachaza. Como en el anterior descrito, el jugo se introduce por el vrtice superior de cada compartimiento a travs de un tubo central rotativo hueco. A medida que el suministro de jugo entra a cada compartimiento, choca contra la mampara deflectora, luego fluye hacia fuera con una velocidad decreciente, creando un ~o de turbulencia. El brazo rotativo del raspador en cada compartimiento mueve la cachaza sedimentada a la caja de descarga de la cachaza situada en el centro de la bandeja, para ser retirada por separado. Cada compartimiento tiene su propia tubera de rebose para extraer el jugo clarificado en mltiples puntos situados en al periferia. Una sola caja de rebose recoge el jugo clarificado de todos los compartimientos.

* Un buen clarificador no solo debe producir un jugo de buena calidad, sino que tambin debe tener un perodo de retencin breve y una remocin mas eficiente de la cachaza a fin de reducir las perdidas por inversin a causa de la cachaza acumulada. Cualquier acumulacin de cachaza que no se raspe formara costra rpidamente y se enfriara hasta una temperatura apropiada para la accin bactriana y el deterioro, lo que da como resultado perdidas indeterminadas de grado variable.

* La retencin del jugo a una elevada temperatura conduce a la 'inversin y la degradacin de los azucares reductores con la formacin de cidos orgnicos, la que origina la disminucin de la pureza y el PH. Por otra parte, si la temperatura disminuye a menos de 75C, existe la posibilidad de perdidas derivadas de la actividad microbiana.

* Para tener un buen control, la diferencia entre el PH de la cachaza y el jugo clarificado no debe ser mas que de 0.2 unidades.

5.6 FILTRACIN DE CACHAZAS

La filtracin es una operacin unitaria que permite la separacin slido - lquido, la misma que puede llevarse a cabo en equipos a presin manomtrica positiva, negativa (al vaci), o cero.

Los lodos o cachazas producidas en el clarificador son sometidos a una operacin de filtracin; con la finalidad de recuperar la sacarosa que puedan contener estas.

La cachaza, consiste en la acumulacin de los precipitados y la materia en suspensin que haba sido separada en los clarificadores.

En la actualidad el proceso se lleva a cabo en aparatos rotativos continuos que trabajan al vaco. Los filtros al vaco (OLIVERS), consisten en un tambor rotativo, cubierto de laminas perforadas de acero, instaladas sobre costillares por donde circula el jugo, dividido en reas conectadas a tubos interiores. En la fabrica "TUMAN", la filtracin se lleva a cabo en tres filtros OLIVER.

Antes que la cachaza sea llevada a la filtracin, esta es almacenada en un equipo llamado MINKLER; el cual mezcla la cachaza con el bagacillo para que de sta manera se forme una masa ms compacta y facilite la filtracin.

El filtro se pone en contacto con una batea que contiene la mezcla cachaza - bagacillo y succiona o chupa al mximo posible el jugo que contiene, quedando en la superficie del filtro una capa o TORTA de cachaza. Esta capa de cachaza que sale del filtro, es limpiada mediante un raspador y conducida por medio de fajas a las tolvas que luego van a ser transportadas en volquetes al campo como abono suplementario.

Conforme se forma la torta en el tambor de filtro, se lava con agua caliente, mediante unas toberas en forma de lluvia.

El