Trabajo Prctico Educativo UV

7/25/2019 Trabajo Prctico Educativo UV

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UNIVERSIDAD VERACRUZANA

FACULTAD DE CIENCIAS QUMICAS

INGENIERIA QUMICA

TRABAJO RECEPCIONAL

TRABAJO PRCTICO EDUCATIVO

PROPUESTA DE CONTROL EN LA ETAPA DECLARIFICACIN-SEDIMENTACIN EN EL PROCESO DE

PRODUCCIN DE PILONCILLO

PRESENTAJANET MARTNEZ PREZ

DIRECTOR DEL TRABAJO RECEPCIONALM.C IGNACIO SNCHEZ BAZN

ORIZABA, VER. JUNIO, 2011


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i

NDICE GENERAL

NDICE GENERAL i

NDICE DE FIGURAS iv

NDICE DE TABLAS vi

INTRODUCCIN vii

CAPITULO 1 PRODUCCIN DE PILONCILLO

1.1 ANTECEDENTES 2

1.1.1 Produccin de azcar de Caa 2

1.1.2 Caractersticas de las regiones caeras en Mxico 31.1.3 Variedades de caa 4

1.1.4 Productos Obtenidos a partir de la Caa de Azcar 10

1.2 PRODUCCIN DE PILONCILLO 10

1.2.1 Produccin de Piloncillo en Veracruz 11

1.3 DIVERSAS CLASES DE PILONCILLO 11

1.4 PARMETROS DE CALIDAD 11

1.5 COMPOSICIN NUTRICIONAL 12

1.6 CANALES DE COMERCIALIZACIN DEL PILONCILLO 13

1.7 PROCESO DEL PILONCILLO 14

1.8 DIAGRAMA DE FLUJO DEL PROCESO DE PRODUCCIN

DEL PILONCILLO

15

1.8.1 Molienda 16

1.8.2 Clarificacin 17

1.8.3 Evaporacin 20

1.8.4 Enfriamiento 21

1.8.5 Moldeado 21

1.8.6 Envoltura 22

1.8.7 Empacado 22

1.9 PUNTOS CRTICOS DE CONTROL DE CALIDAD 23


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ii

1.9.1 Recepcin de Caa 23

1.9.2 Pre limpieza 24

1.9.3 Evaporacin 24

1.9.4 Concentracin 24

1.10 CONTROL DE PROCESOS 25

1.10.1 Proceso 25

1.10.2 Informacin sobre el Comportamiento 25

1.10.3 Actuacin sobre el Proceso 25

1.11 SIMULACIN DE PROCESOS 26

1.12 PROGRAMA OPTO22 27

1.13 LEARNING CENTER 29

1.14 MDULOS 30

CAPITULO 2 METODOLOGA

2.1 JUGO DE CAA DE AZCAR 32

2.2 CARACTERIZACIN DEL JUGO DE CAA 33

2.3 PUNTOS CRTICOS DE CONTROL 34

2.4.1 Proceso de Clarificacin 34

2.4.2 Caractersticas de la dosificacin de Hidrxido de Calcio 34

2.4 TIPOS DE DOSIFICADORES 36

2.5 PROPUESTA DE UN DOSIFICADOR PARA LA ADICIN DE

HIDRXIDO DE CALCIO

42

2.6 MODULO DE ENTRENAMIENTO DE OPTO22 PARA

CONTROL DE PARMETROS

45

2.6.1 Conexin a una red 46

2.6.2 Verificar comunicacin con el driver de SNAP 46

2.6.3 Crear una estrategia 47

2.6.4 Configurar Control Engine 48


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iii

CAPITULO 3 RESULTADOS

3.1 DETERMINACIN DE VARIABLES DE PROCESO 50

3.2 PRUEBAS DEL COMPORTAMIENTO DE LAS VARIABLES 55

3.3 PROCESAMIENTO DE DATOS 56

3.3.1 Balance de Materia en el Molino 57

3.3.2 Balance de Materia en base al PH 58

3.4 DISEO DE EQUIPO 60

3.5 DOSIFICACIN OPTIMA COMPUTARIZADO 62

CONCLUSIONES 65

BIBLIOGRAFAS 66


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iv

NDICE DE FIGURAS

Figura Nombre Pgina

1.1 Estados Productores de Caa de Azcar en Mxico 4

1.2 Caa Criolla, Clasificacin Botnica Saccharum Offinarum 5

1.3 Caa Cristalina, Clasificacin Botnica Saccharum

Lubridatium

6

1.4 Caa Violeta, Clasificacin Botnica Saccharum Violaceum 6

1.5 Caa Veteada, Clasificacin Botnica Saccharum Versicola 7

1.6 Canales de comercializacin de Piloncillo 14

1.7 Corte de Caa de Azcar 151.8 Programa de Flujo de Proceso de Produccin de Piloncillo 15

1.9 Molino Horizontal de tres mazas con transmisin incorporado

en la misma base

16

1.10 Principios de Floculacin 17

1.11 Oxido de Calcio (CaO) 19

1.12 Proceso de Evaporacin 21

1.13 Moldeado de Piloncillo 22

1.14 Envoltura de Piloncillo 22

1.15 Empacado de Piloncillo 23

1.16 Esquema de simulacin de un Proceso en un Evaporador 27

1.17 Control de Evaporacin 28

1.18 Comunicacin de Red 29

1.19 Modulo Learning Center 29

1.20 Mdulos de SNAP PAC 30

2.1 Propuesta Metodolgica 32

2.2 Dosificador Volumtrico 37

2.3 Dosificador a tornillo sin fin 37

2.4 Dosificador a pistn 38

2.5 Dosificador por Gravedad 39


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v

2.6 Dosificador por medio de Balanzas Multicabezal 40

2.7 Dosificador a tornillo y Balanza 40

2.8 Dosificador con Canales Vibratorios 40

2.9 Dosificador sin-fin 41

2.10 Dosificador Volumtricos Horizontales 41

2.11 Dosificador para lquidos y pastosos 42

2.12 Algoritmo de Control 44

2.13 Conexin a una red 45

2.14 Driver de SNAP 46

2.15 Estrategia 1 47

2.16 Control Engine 48

3.1 Anlisis 1, Hidrxido de Calcio 503.2 Anlisis 2, Oxido de Calcio 51

3.3 Muestra para anlisis de PH 52

3.4 Medicin de temperatura 53

3.5 Anlisis de densidad 56

3.6 Balance de Materia en Molino 57

3.7 Balance de Materia en base al pH 57

3.8 Relacin de clculo para la sedimentacin 58

3.9 Propuesta de control 61

3.10 Dosificador con pistn 61

3.11 Algoritmo de propuesta 61

3.12 Programa operativo 62

3.13 Introduccin de Variables 63

3.14 Arranque de Programa 64


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NDICE DE TABLAS

Tabla Nombre Pagina

1.1. Censos de Variedades en Cultivo Comercial, zafra 2007/2008 9

1.2 Variedades de caa Comercializadas en Mxico 10

1.3 Composicin Nutricional en 100 gramos de Piloncillo 12

2.1 Composicin General del Jugo de Caa 33

3.1 Anlisis de Azucares 52

3.2 Medicin de PH 53

3.3 Lectura de T0en la produccin de Piloncillo 53

3.4 Valores Registrados de Densidad 543.5 Medicin de pH 56

3.6 Cantidad de Dosificacin de Ca (OH)2 59


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vii

INTRODUCCIN

Muchas empresas tanto en la frontera como en otras partes del mundo tienen la necesidad

de automatizar sus pequeas y grandes empresas, ya sea en equipos o suministros de

materias etc. con la finalidad de que las empresas tengan la opcin de tener un crecimiento

en etapas, minimizar mano de obra y tener la confiabilidad de tener un producto a la

vanguardia que cumpla con todos los parmetros requeridos.

Las pequeas empresas Mexicanas a veces no cuenta con la informacin necesaria para

hacer crecer su produccin, creen que al automatizar genera una gran inversin y su

estabilidad econmica se vera afectada tanto como para cerrar su empresa, todo esto

afecta el comercio en Mxico ya que la mayor problemtica en los productos de pequeasempresas es las falta de mano de obra calificada y el abaratamiento del producto por el

incumplimiento de los parmetros y normas requeridos para su venta.

La produccin de piloncillo en Veracruz se ve afectada por varios factores que no permiten

cumplir con la demanda establecida para su exportacin, hoy en da es ms fcil consumir

azcar, no slo por encontrarlo rpidamente en el mercado, sino por el precio y el tiempo

de almacenaje que puede soportar el producto, El trabajo que se presenta tiene como

finalidad desarrollar un Modelo experimental sobre la dosificacin de hidrxido de calcio y

una simulacin en el modulo Learning Center OPTO 22, el cual, nos proporcione un

producto de calidad que cumpla con todos los parmetros establecidos, para poder

satisfacer las demandas y normas para su exportacin a un buen precio e impulsar el

desarrollo econmico y social del Estado.

Opto 22 es una empresa especializada en la fabricacin de productos de hardware y

software para la automatizacin industrial, control remoto y adquisicin de datos. Sus

equipos estn basados en opciones estndar para hacer frente a sus retos de automatizacin

y completar sus proyectos, la nueva oferta de opto 22, llamada SNAP PAC con conexiones

de cable + hardware inalmbrico, proporciona tal vez el ms potente y verstil de E/S, redes

y capacidades de control en la industria.


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viii

La opcin de red inalmbricas, por ejemplo, permite el uso de controladores de E/S en las

zonas remotas, en las zonas que son inaccesibles, o donde el cableado de la red es difcil o

imposible de instalar, tambin hay un enorme ahorro de costos realizados a travs de la

eliminacin de cableado tpico y terminacin. Tambin cuenta con Controladores, I/O

(mdulos de entrada y salida), el software de Opto 22 es utilizado en aplicaciones de

automatizacin, monitoreo captura de datos.


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CAPTULO 1

PRODUCCIN DEL

PILONCILLO


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PROPUESTA DE CONTROL EN LA ETAPA DE CLARIFICACIN-SEDIMENTACIN EN EL PROCESO DE PRODUCCIN DE PILONCILLO

2

1.1.ANTECEDENTES

El piloncillo es un producto elaborado a partir de jugo de caa, sin refinar y presenta una

consistencia slida moldeada de diferentes formas. En otros pases como Colombia y

Venezuela, se le conoce con el nombre de panela en Ecuador, Bolivia, Per y Chile se

conoce como "Chancaca", en el centro de Amrica como "Papeln", en Mxico como

Piloncillo, la FAO registra la panela en sus cuentas como "azcar no centrifugado".[1]

El piloncillo es uno de los productos que han sido elaborados desde hace mucho tiempo,

prcticamente en todos los pases productores de caa de azcar. La india es el principal

productor de piloncillo a nivel mundial, pero en otros pases productores como Colombia o

Pakistn tienen mayor consumo. En Mxico el piloncillo es utilizado en sectores como enla industria del caf, bebidas destiladas de agave, envasados de frutas y legumbres y la

elaboracin de bebidas destiladas a partir de la uva.

El piloncillo es un producto que ha sido considerado como un alimento energtico, natural,

sano y rico en sales minerales y vitaminas, las cuales son conservadas debido al proceso de

elaboracin, el cual evita perdidas de las propiedades del jugo de caa. Tambin se ha

demostrado que el consumo de piloncillo tiene una accin preventiva en las lesiones

pulmonares, producidas a trabajadores por condiciones polvorientas y llenas de humo.

(Ramrez, 2009)

1.1.1. Produccin de azcar de Caa

La caa de azcar ha sido sin lugar a dudas uno de los productos de mayor importancia

para el desarrollo comercial del continente Americano y Europeo.

Azcar se consume en todo el mundo, puesto que es una de las principales fuentes de

caloras en las dietas de todos los pases. El azcar puede obtenerse principalmente a partir

de la caa de azcar y la remolacha azucarera. Para su obtencin se requiere de un largo

proceso, desde que la semilla de caa germina hasta que el azcar se comercializa nacional

o internacionalmente. [2]


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3

1.1.2. Caractersticas de las regiones Caeras en Mxico

La caa de azcar constituye, desde el punto de vista de la produccin azucarera, el cultivo

de mayor importancia. La caa se produce en climas tropicales, en donde la temperatura

llega entre los 30 y 40 grados centgrados. Aproximadamente 19.5 millones de hectreas

de superficie mundial est cultivada de caa de azcar.

Se produce en diversos, climas, suelos y condiciones culturales en 14 regiones en 15

entidades federativas del pas. El cultivo se sita entre los 37 de latitud norte y los 31 de

latitud sur. Se encuentra en las costas del Ocano Pacfico y del Golfo de Mxico, en el sur

de Quintana Roo y comprende una faja transversal sobre el paralelo de los 19 de latitud

norte. [3]

El cultivo se desarrolla en un amplio margen de condiciones de humedad, se encuentran

zonas con precipitacin pluvial de 10 000 mm anuales hasta zonas que experimentan

extrema sequa, nortes se presentan en la poca de zafra en la costa del Golfo de Mxico,

huracanes y ciclones hacen acto de presencia tanto en la costa del Golfo de Mxico como

en la costa del Ocano Pacfico. Climatolgicamente las temperaturas en los mbitos

caeros se definen como clidas, semi clidas y templado clidas. En algunas zonas se

presentan bajas temperaturas con efecto de heladas. Las zonas caeras se encuentran en

cuatro unidades de suelos predominantes segn la clasificacin de FAO UNESCO:

Cambisol (55%), Vertisol (15%), Fluvisol (15%) y Luvisol (15%). En trminos generales

son suelos con pH cidos o ligeramente cidos, con bajo contenido de materia orgnica y

fertilidad. Generalmente el drenaje superficial es bueno pero en el trpico hmedo se

presentan problemas de inundaciones. [4]


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4

Figura 1.1Estados Productores de Caa de Azcar en Mxico [4]

En Mxico, el estado ms representativo en lo que se refiere a superficie cosechada es

Veracruz al promediar 248 mil hectreas de superficie cosechada en el periodo; seguido de

Jalisco con 66 mil hectreas; San Luis Potos con 54 mil hectreas; Oaxaca, 49 mil

hectreas y Tamaulipas con 42 mil hectreas. Nayarit 27 mil hectreas, Tabasco 26 mil

hectreas, Chiapas 25 mil hectreas, Sinaloa promedia 24 mil hectreas y Morelos 15 mil

hectreas. En el periodo de referencia, la superficie cosechada tuvo una tasa media de

crecimiento anual del 1.2%. Los aos en los que se registr una mayor superficie cosechada

fueron 1998 y 1999 con 631 mil y 643 mil hectreas, en ese orden. En el ao 2000 lasuperficie cosechada descendi a 618 mil hectreas; durante los siguientes aos la

superficie cosechada ascendi hasta el ao 2005 al llegar a 670 mil hectreas y aumentando

en 2007 a 690 mil hectreas.

1.1.3. Variedades de Caa

Las variedades se distinguen por tipos de colores, el de las caas verdes y amarillas, como

la criolla y la cristalina, el relativo a las moradas y las coloradas, como la violeta y la

veteada o rayada como la listada.

La Caa Criolla cuya clasificacin botnica es Saccharum Offinarum, Figura 1.2 es la

variedad que trajo Hernn Corts, la ms antigua y la ms repartida en la Repblica


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5

Mexicana; posee un jugo abundante y de la mayor riqueza en sacarosa, estando dotada de

gran vitalidad, pues a pesar de su larga estancia en nuestros campos, no ha degenerado en lo

ms mnimo. No obstante, tiene el inconveniente de que es muy sensible a los extremos de

calor y fro, por lo que suele enfermarse algunas veces. Llega a alcanzar tres y medio

metros de altura y sus cautos son delgados.

Figura 1.2 Caa Criolla, clasificacin botnica Saccharum Offinarum [6]

La Caa Cristalina que es la Saccharum Lubridatium, Figura 1.3, suelen adquirir sus tallos

hasta seis y medio metros. El nombre de Cristalina procede del aspecto de su tallo, cuyos

cautos estn cubiertos de una capa de vello blanquecino que le comunican brillantes

reflejos; el color de sus hojas, es de un verde ms oscuro que el de las otras variedades.

Este tipo de caa es robusto y tiene mayor resistencia a las adversas condiciones

meteorolgicas; pero tiene el defecto de ser muy dura, exigiendo con este motivo mayor

gasto de energa en los trapiches. Se cultiva esta variedad en los estados de Morelos, Puebla

y en algunas zonas de Campeche.


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Figura 1.3 Caa Cristalina, clasificacin botnica Saccharum Lubridatium

La Caa Violeta o Saccharum Violaceum tiene los tallos con una coloracin violeta y las

hojas ofrecen un color verde intenso. Tiene la ventaja de resistir mejor que las otras a las

bajas de temperatura y ser tambin ms precoz. Una de sus desventajas es su tendencia a

secarse rpidamente y ser menos jugosa que sus congneres. Figura 1.4

Figura 1.4 Caa Violeta, Clasificacin botnica SaccharumViolaceum [7]

La Caa Veteada pertenece al grupo Saccharum Versicola, alcanza una altura de unos tres ymedio metros; resiste muy bien a los efectos del fro, es precoz y se distingue de las otras

por su agradable aspecto rayado de amarillo y rojo violeta. Figura 1.5, (Flores, 2001)


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Figura 1.5 Caa veteada, clasificacin botnica, Saccharum Versicola [4]

La caa de azcar llego a Mxico en 1522-1523, la produccin de azcar antes de 1930, se

bas exclusivamente en el cultivo de variedades nobles como la morada, rayada, cristalina,

entre otras, que para aquel entonces se encontraba en franca decadencia. En 1928 se

importaron las primeras variedades comerciales, que rpidamente se propagaron y para

1947, el campo caero mexicano estaba cubierto en 62% por variedades procedentes dejava, el 27% con variedades de la India y el 11% restante con variedades nobles.

Las actividades de investigacin para la produccin de variedades mexicanas fueron

iniciadas en 1943 por la secretaria de agricultura y fomento en el ingenio de Potrero

Veracruz. Por el Ing. D. McH. Forbes quien obtuvo las primeras caas asignndole las

siglas Po Mex (Potrero Mex), de las cuales las ms destacadas fueron la Po Mex 72 y Po

Mex 100.

La primera propuesta para emprender un programa de mejoramiento gentico en Mxico

fue iniciada por el Ing. Alfonso Gonzlez Gallardo, quien import 102 variedades de caa

del Departamento de Agricultura de los Estados Unidos de Amrica. En 1946 el Banco de

Mxico, S.A., contrat los servicios de la Ford Bacon & Davis de New York, para efectuar


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el estudio titulado "La Industria Azucarera de Mxico; dentro del cual recomendaron

establecer una estacin experimental en la parte centro de Mxico, una red de campos

experimentales en las principales regiones caeras del pas y una estacin de hibridacin en

Tapachula, Chiapas.

El IMPA estuvo bajo la direccin de la UNPASA de 1949 a 1970, de 1971 a 1990 bajo la

direccin de la Comisin Nacional de la Industria Azucarera y Alcoholera (CNIA), y en

1991, se venden los ingenios azucareros y se clausura el IMPA. En 1991 y gracias al apoyo

econmico de los industriales azucareros, la Cmara Nacional de las Industrias Azucarera y

Alcoholera (CNIAA), contina con el Programa de Mejoramiento Gentico iniciado en

1952. Los trabajos de fitomejoramiento de la caa en Mxico fueron iniciados por el IMPA

en 1951 en la Estacin Experimental del Rosario Izapa, Tapachula; estas actividades se

continuaron sin interrupcin hasta 1990 hasta que pasaron a depender a la cmara Nacional

de la Industria Azucarera y Alcoholera, quien hasta ahora aporta los recursos financieros

para su operacin.

Desde su creacin hasta su incomprendida desaparicin, el IMPA seleccionaba variedades

de grosor medio, hojas delgadas y sistemas radicular profundo, tolerantes a la sequia, buen

soqueo en condiciones temporal y resistentes al mosaico, la roya y al carbn y a laescaldadura, dndose el apoyo en los trabajos de seleccin e hibridacin por el conducto de

Cmara Nacional de la Industria Azucarera y Alcoholera (CNIAA), en la tabla 1.1. Se

puede ver las variedades en cultivo comercial zafra 2007/2008, e cual confirma que el 55%

de la superficie cultivada en nuestro pas est sembrada con variedades mexicanas y el 45%

restante corresponde a variedades introducidas mediante convenios de intercambio gentico

establecidos entre el Programa de Mejoramiento Gentico que inici el IMPA y que rescat

y continua la Cmara Nacional de las Industrias Azucarera y Alcoholera.


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Tabla 1.1.Censo de Variedades en Cultivo Comercial Zafra 2007/2008, (Flores Revilla 2008)

VARIEDAD HECTREAS VARIEDAD HECTREAMex 69-290 183154.35 CP 72-2086 218782.52Mex 79-431 59044.84 RD 75-11 23896.55

Mex 68-P-23 35015.36 SP 70-1284 12946.16Mex 57-473 26988.02 Co 997 11672.62Z Mex 55-32 10659.41 My 55-14 10166.84Mex 69-749 8753.29 NCo 310 6107.51

Mex 68-1345 8341.74 L 60-14 5227.96Mex 73-1240 6256.57 CP 74-2005 4793.50ITV 92-1424 4928.44 CP 44-101 4841.26Mex 80-1410 3527.53 Q 96 3103.17ITV 92-373 3142.54 CP 70-1527 2582.08Mex 9-662 1195.28 CP 72-1210 2349.88

Mex 80-1407 1127.38 SP 74-5203 1215.40

Mex 80-1415 1055.46 Q 68 1205-81Mex 80-1428 1096.49 Mezclas 2200.96

Mezclas 3717.53 Varias 4820.94Varias 19317.02

Subtotal 378529.27 subtotal 315913.16% = 55.00 % = 45.00

TOTAL= 694,442 HA.

La hibridacin es el proceso mediante el cual variedades con caractersticas

agroindustriales de excelencia son cruzadas para obtener individuos con diferentes grados

de recombinacin gentica, para lograr esto es necesario contar con variabilidad gentica y

floracin. En lo referente a variabilidad, la CNIAA cuenta con un banco de germoplasma

que est integrado por 2733 variedades, 1923 extranjeras y 810 mexicanas, en la Tabla 1.2

muestra las variedades comercializadas en Mxico, las cuales estn clasificadas en base a

calidad de la descendencia de su progenie y semana de floracin, esta ltima se extiende

desde la segunda semana de octubre hasta la segunda semana de diciembre, durante esta

temporada florean entre el 45 y 60% de las variedades y segn la fecha de floracin estn

clasificadas en tempranas, medias y tardas.


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Tabla 1.2Variedades de Caa Comercializadas en Mxico (Flores, 2001)

La caa de azcar es una planta hermafrodita y de acuerdo con el porcentaje de polen frtil,

las variedades se clasifican en machos y hembras, fuertes buenas y dbiles,respectivamente. Los bancos de cruzamientos de la CNIAA estn integrados por 270

variedades, 110 hembras y 160 machos, con la finalidad de obtener suficientes flores para

realizar los cruzamientos

1.1.4. Productos obtenidos a partir de la caa de azcar

El piloncillo es un producto alimenticio con excelentes caractersticas que se obtiene de la

evaporacin de los jugos de caa de azcar y de la caa panelera dando como resultado lacristalizacin de la sacarosa que contiene minerales y vitaminas, fructuosa y glucosa.

Este se puede utilizar en la elaboracin de productos alimenticios, adems como

proveedora de insumos para la industria farmacutica y otras industrias, es una opcin

diferente para la produccin de bebidas refrescantes, ingredientes para carnes y repostera,

endulzante en conservas de frutas y verduras, saborizante, colorante de jugos, mermeladas,

y en remedios de malestares de los refriados, gripas y cicatrizantes.

1.2.PRODUCCIN DE PILONCILLO

La India es el principal productor mundial de panela, el segundo es Colombia que, a su vez,

es el pas que tiene el mayor consumo por habitante. En Colombia la agroindustria

panelera es una de las principales actividades econmicas de las reas rurales andinas, por

Mex 52-17 Mex 54-81 Mex 55-61 Mex 56-356Mex 52-23 Mex 54-88 Mex 55-250 Mex 56-476Mex 52-29 Mex 54-138 Mex 55-261 ITAXMex 57.197

Mex 53-142 Mex 55-21 Mex 55-286Mex 53-157 *ZMex 55-32 Mex 56-105Mex 57-1285 RB73-9735 Co-997Mex 58-1230 CP74-2005 Q-68Mex 59-144 Q96 MEX-821Mex 59-641 RD75-11 Mex 57-863Mex 60-1403 CP72-2086 Mex 56-563


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su gran importancia socioeconmica en la generacin de ingresos y empleo y el aporte a la

dieta alimenticia de la poblacin.

En Colombia, la industria de la panela se est tecnificando, gracias a la implementacin de

la tecnologa con calderas de vapor, la cual permite producir panela de mejor calidad de

forma ecolgica. (Ramrez, 2009)

1.2.1. Produccin de piloncillo en Veracruz

En Veracruz son alrededor de 21 municipios los que producen dulce de panela, entre los

ms importantes estn Cuitlahuac, Ixhuatln de Madero, Benito Jurez, Xico, Huatusco,

Sochiapa, Zentla, Totutla, Comapa, Tlacotepec, Tlatetela, Tepatlaxco, Paso del Macho,

Fortn, Tezonapa y Alto Lucero. La produccin en la zona norte del estado por periodo de

zafra es de aproximadamente 180 toneladas, mientras que en la sur es de 150 toneladas. En

el centro de Veracruz se distribuye en centrales de abasto y destileras del centro.

1.3.DIVERSAS CLASES DE PILONCILLO

El piloncillo es el nombre con que se conoce en la mayor parte de Mxico. Es sumamente

dulce, tiene un sabor ligeramente anisado por las impurezas que an contiene. Usualmente

se lo encuentra en forma de conos de varios tamaos, los ms comunes tienen de 15 cm de

alto por 6 cm de base, mientras los pequeos tienen aproximadamente 4 cm de base y

altura. En Veracruz se cuenta con el piloncillo blanco, cono grande, oscuro trigueo e

industrial.

1.4.PARMETROS DE CALIDAD

El piloncillo es en s, azucares slidos de caa que no pasan por un proceso de refinacin,

comnmente son vendidos a granel en forma de bloques pequeos de forma cnica, para su

exportacin en Mxico se debe contar con ciertos parmetros, el color entre ms claro y

uniforme, mejor; tiene que tener un gran contenido de sacarosa, su humedad debe estar en

un rango de 4.0 a 7.0 %, pH neutral de tamao uniforme con textura dura y sin burbujas de

aire, libre de fragmentos de insectos, pelos y excretas de roedor, microorganismos


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patgenos, toxinas microbianas o de contaminantes qumicos, olor y sabor agradable, su

presentacin puede variar, entre ellas el cono truncado, perinola, bloque y granulado[6]

1.5.COMPOSICIN NUTRICIONAL

En Mxico, no existe una norma oficial que defina la calidad del piloncillo, por lo que se

dificulta el posicionamiento de un mercado que ayude a desarrollar al producto, generando

conflictos de calidad entre los estados productores, por lo que cada trapiche elabora su

producto de acuerdo a las particularidades y tolerancias del nicho de demanda.

Visto del lado nutricional, el piloncillo es catalogado como un producto completo que no

cuesta ms, sin embargo, la actual tendencia de consumo de productos bajos en caloras

pone en cierta desventaja a este edulcorante por su aporte energtico, pero consumindolo

moderadamente puede contribuir a una buena alimentacin sin problemas de salud, tambinse puede considerar un producto para remedios curativos, por su aporte de Vitaminas y

Minerales. Tabla 1.3

Tabla 1.3Composicin Nutricional en 100 gramos de Piloncillo (Tecnicaa, 2008)

Es un producto natural de gran aporte nutricional, la gran cantidad de minerales que se

brinda al organismo la convierte en el principal generador de equilibrio que en sales

necesita el cuerpo humano. Es mayor fuente de hierro, calcio, magnesio y potasio. En su

contenido vitamnico y mineral mejora la visin nocturna, participa en el crecimiento y

CARBOHIDRATOS EN MG VITAMINAS EN MGCONCEPTO DESCRIPCIN CONCEPTO DESCRIPCIN

Sacarosa 72 a 78 ProVitamina

2.00

Fructuosa 1.5 a 7 Vitamina A 3.80Glucosa 1.5 a 7 Vitamina B1 0.01

Minerales en mg Vitamina B2 0.06Calcio 40 a 100 Vitamina B5 0.01

Magnesio 70 a 90 Vitamina B6 0.01Fsforo 20 a 90 Vitamina C 7.00Sodio 19 a 30 Vitamina D2 6.50Hierro 10 a 13 Vitamina E 111.30

Manganeso 0.2 a 0.5 Vitamina PP 7.00Zinc 0.2 a 0.4 Protenas 280 mgFlor 5.3 a 6.0 Agua 1.5 a 7.0 grs.

Cobre 0.1 a 0.9 Caloras 312


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restaura la calidad de la piel, nutre y protege el sistema nervioso, previene los calambres

musculares, aumenta la resistencia ante el estrs y las infecciones, previene la anemia,

participa en la asimilacin de calcio por parte de los huesos, participa en la formacin del

sistema seo, refuerza el sistema inmunolgico, regula el azcar en la sangre, es

antialrgenico y ayuda en la asimilacin de azucares

1.6.CANALES DE COMERCIALIZACIN DEL PILONCILLO

Actualmente se distribuye el producto dentro del pas, llegando a un nmero considerable

de empresas que transforman el piloncillo para crear nuevos productos, as como a

diferentes consumidores finales.

El piloncillo se comercializa por dos canales: el de pequeos productores y el de medianosproductores. En el primer canal, el comisionista compra el producto en los trapiches o el

producto lleva su produccin a las bodegas del comprador mayorista localizadas en las

poblaciones mejor comunicadas. El comisionista en ocasiones, ofrece al producto capital de

trabajo. En las centrales de abasto de D.F. se encuentran los grandes y medios mayoristas.

Estos hacen el muestreo del producto estiman la calidad del producto y, al no existir una

norma de calidad, abusan en ocasiones del castigo de precios aunque el producto sea de

buena calidad. El canal de medianos productores comercializa su produccin directamente

a los medios mayoristas y expendios de menudeo.

El piloncillo del centro del estado de Veracruz se distribuye en centrales de abasto y

destileras del centro y norte del pas. Las centrales de Mxico, Guadalajara y monterrey

constituyen el mercado ms importante, sin dejar de lado las destileras y otras industrias de

las mismas ciudades, incluyendo a Quertaro y puebla.

Otros estados que compiten con Veracruz son San Luis Potoss, Jalisco, Hidalgo yMorelos, pero tiene ms presencia el piloncillo de Veracruz por ser considerado el de mejor

calidad. La vida de anaquel es de 7 a 8 meses y se recomienda conserva el producto al 15 %

de humedad relativa y consumirlo en el menor tiempo posible una vez abierto. Figura 1.6,

(Ramrez, 2009)


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14

Figura 1.6Canales de Comercializacin del Piloncillo

1.7.PROCESOS DE PILONCILLO

La principal materia prima que se utiliza en la elaboracin de piloncillo es la caa de

azcar. Las principales variedades utilizadas para la produccin de piloncillo son CP y 290,

las cuales son las que producen el piloncillo de mejor calidad, los rendimientos que en

promedio se obtienen son de 80 a 90 toneladas de caa de azcar por hectrea. La

concentracin de azcar que debe reunir la caa de azcar debe ser mayor a 18 brix.

La materia prima para la produccin de la panela consiste en: la cosecha de caa de azcar,

cal o la resina del rbol de gucimo. La caa de azcar debe de ser recolectada el mismo

da, porque le afecta el clima y el tiempo de corte, en la preservacin del jugo, para poder

extraer la mayor cantidad de sacarosa y dems nutrientes, Figura 1.7


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Figura 1.7.Corte de caa de azcar, [7]

1.8.DIAGRAMA DE FLUJO DEL PROCESO DE PRODUCCIN DEPILONCILLO

El presente diagrama nos muestra de manera general el proceso de piloncillo en un trapiche

tradicional, de manera sintetizada se muestra el proceso en que concite cada etapa.

Figura 1.8Diagrama de flujo del proceso de produccin de piloncillo


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1.8.1. Molienda

La extraccin del jugo de caa se lleva a cabo por molinos, los cuales pueden ser en forma

de diamante; estos molinos posen una sola masa con diseo de diamante, la cual va

colocada verticalmente, y los molinos de tres masas, en donde las masas se ubican

horizontalmente y paralelamente, no cambia su capacidad de moler las toneladas de caa,

las que varan desde media tonelada por hora hasta siete toneladas, y depende de la

traccin que tengan dichos molinos. El contenido de sacarosa de los jugos vara entre un 14

y 22%, de acuerdo con la variedad y estado de las caas. Figura 1.9

El porcentaje de extraccin (peso del jugo*100/peso de la caa) depende de las

condiciones de operacin del molino y tiene efectos claros sobre la calidad y cantidad dejugo que se obtiene. En trminos generales, para molinos de 3 mazas, una extraccin

ptima sta en 58-60 %. Gmez A., etal, 1996

Figura 1.9Molino horizontal de tres mazas con transmisin incorporada en la misma base, [8]

El jugo obtenido directamente del molino, fsico-qumicamente, es un dispersoide

compuesto por materiales en todos los tamaos, desde partculas gruesas, como residuos de


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bagazo, hojas de caa molidas hasta iones y coloides, los cuales pueden ser azucares

reductores que imposibilitan la transformacin de la sacarosa en la panela.

1.8.2. Clarificacin

Consiste en eliminar por medios fsicos y a temperatura ambiente, todas las impurezas,

(tierra, polvo, insectos) que pueden caer en el proceso de extraccin del jugo. Para

comprender la funcin del calor y las sustancias que se adicionan durante la fase de

clarificacin es necesario conocer la teora de la coagulacin y la floculacin, es decir, el

proceso por el cual las partculas se aglutinan en pequeas masas que tienen un peso

especfico superior al de la solucin, y que son llamadas "flculos" (floc).

La floculacin es la formacin de tales copos causados por el choque de las partculas, que

se hallan emulsionadas o en solucin coloidal. Precede a la coagulacin y consiste en la

precipitacin de las partculas slidas las cuales, sin fundirse unas en otras, permanecen

aprisionadas en la masa. Puede ser de dos tipos: ortocintica y pericintica. La primera le

debe su movimiento a la agitacin que las partculas tienen dentro del lquido (movimiento

browniano) mientras el segundo debe su movimiento a la energa comunicada al lquido por

fuerzas externas como el calor o el remelln.

Figura 1.10Principios de Floculacin [9]


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18

No todos los floculantes se pueden seleccionar, pues en cada caso los jugos estn variando,

esto significa que cada ingenio debe hace sus propias pruebas para encontrar el polmero

ms efectivo sus jugo. La seleccin de un solo floculante para la clarificacin del jugo y la

filtracin de cachaza es casi imposible ya que la clarificacin requiere de un floculante de

alto peso molecular, para sedimentacin, mientras que la filtracin necesita uno de bajo

peso molecular para la claridad.

Por lo general la dosificacin ptima se halla en el intervalo de 2 a 4 ppm. El exceso de la

dosificacin puede tener un efecto adverso ya que al aumentar la dosis algunos floculantes

pueden ayudar a incrementar la velocidad de sedimentacin, pero los slidos en suspensin

en jugo tambin pueden aumentar.

La coagulacin es un cambio fsico por la accin de un agente fsico como el calor o

qumico como una sal mineral, cido o alcohol, en virtud de la cual una sustancia coloidal

se agrega y solidifica. Consiste en una serie de reacciones fsicas y qumicas entre la

sustancia adicionada denominada coagulante o aglutinantes y la solucin, que dan como

resultado la remocin o desestabilizacin de las fuerzas que mantienen unidas las

partculas; se distingue de la floculacin en que no es reversible como est. Aun cuando los

jugos de caa poseen en su composicin los agentes qumicos para que por efecto del calorse presente la floculacin y coagulacin de algunas de las impurezas, se hace necesario

mejorar el proceso de clarificacin con la adicin de un agente aglutinante. As se consigue

eliminar un alto porcentaje de los slidos dispersos mediante la coagulacin-floculacin de

las impurezas presentes en el jugo, por el efecto combinado de la temperatura, el tiempo y

el aglutinante.

Los agentes clarificantes pueden ser de origen vegetal (muclagos vegetales) o sinttico

(polmeros qumicos). Un buen manejo agronmico de la caa es uno de los puntos

fundamentales en la clarificacin de los jugos, pues aun cuando la hornilla nos brinde las

mejores condiciones de procesamiento, cmo una velocidad de calentamiento superior a

1C/min, caa con un ndice de madurez apropiado y buen manejo en el acopio y la pre-

limpieza, un mal manejo agronmico interfiere en el equilibrio de los componentes, lo cual


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se ve reflejado en un pH inicial de jugos inferior a 5.2. Otro de los puntos importantes a

tener en cuenta es no adicionar el mejorador de pH antes de la clarificacin.

Mtodos de Clarificacin

La clarificacin tiene como fin eliminar los slidos en suspensin, sustancias coloidales y

algunos compuestos colorantes presentes en los jugos durante la produccin de la panela.

La utilizacin de clarificante produce la coagulacin, que permite obtener una serie de

reacciones fsicas y qumicas entre la sustancia adicionada (coagulante) y la solucin

(jugo), que da como resultado una desestabilizacin entre las fuerzas que mantienen unidas

a las partculas. Los primeros son polmeros de alto peso molecular, ya sean naturales o

qumicos. Un exceso de muclago es perjudicial, pues la panela presentar problemas de

consistencia blanda y babosa. El muclago es un producto orgnico de origen vegetal.

El coagulante ms utilizado para la clarificacin es la cal. Las impurezas que flotan se

llaman cachaza, que se remueve manualmente con un remelln y se depositan en los

recipientes llamados cachaceras.

Figura 1.11Oxido de Calcio (CaO) [10]

Otro tipo de clarificante natural es la solucin de resina del rbol del gucimo o rbol de

caulote, en donde las cortezas de aproximadamente 10 ramas se maceran para facilitar la

liberacin del aglutinante.


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El fosfato monocalico (FMC) se agrega al jugo cuando este se encuentra a una temperatura

de 40C. Es recomendable fijar un pH de 5.8, y adicionar una lechada de cal para obtener

un buen resultado en la clarificacin, y dejarlo reposar entre 10 y 20 minutos, y

posteriormente remover las impurezas del jugo. Al inicio del proceso, se puede obtener

una cachaza de color negra y espesa, pero con el transcurso del calentamiento, llegando

al punto de ebullicin, se produce una cachaza blanca y liviana. Cuando el jugo empieza a

hervir se aade ms lechada de cal, para fijar un pH de 6.0, y as evitar la formacin de

azcares reductores, que daan la calidad de la panela e impiden que la misma posea una

buena textura.

1.8.3. Evaporacin

La finalidad de sta operacin es eliminar la mayor cantidad de agua hasta lograr tener una

masa cocida y concentrada. La evaporacin consta de dos fases, la primera, de una

evaporacin propiamente dicha, y la segunda de una cristalizacin.

A la tercera tina llamada hervidor, llega un jugo ms claro con menor porcentaje de

impurezas, la evaporacin se realiza a presin atmosfrica y a fuego directo y sin ningn

control de la temperatura. En esta tina se evapora el jugo hasta obtener una miel de color

ms oscuro y se pasa a la tina cuatro llamada heladero, la miel se pasa mediante un

cuchareo donde debe alcanzar una concentracin de 60 a 70 grados Brix.

En el heladero o tachero, que es la ltima fase de evaporacin, se debe alcanzar el punto de

piloncillo el cual alcanza los 85 grados brix. En sta concentracin el melado est a punto

de panela, y se hace pasar a la siguiente etapa que es la cristalizacin. Figura 1.12


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Figura 1.12Proceso de Evaporacin

1.8.4. Enfriamiento

Despus de que el melado est listo se hace pasar a la batidora accionada por un motor

elctrico, en ella trabajan dos personas ya que el melado tiene que ser colocado

rpidamente a sus respectivos moldes una vez enfriado.

1.8.5. Moldeado y Desmoldado

La pasta semi-enfriada obtenida se traslada a los moldes con guacales especiales fabricados

de madera; esto permite permitiendo que se enfre una cara de la panela por 30 a 35

minutos, se voltea y se enfra la otra cara por otros 30 a 35 minutos en promedio.

Para extraer las marquetas, se le proporciona unos pequeos golpes a los lados de los

moldes y stas automticamente se desprenden. Los moldes se lavan y se vuelven a utilizar

para producir otras marquetas de panela. Figura 1.13


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Figura 1.13Moldeado del Piloncillo

1.8.6.

Envoltura

El piloncillo ya terminado se envuelve con un plstico especial para una mejor

conservacin y es etiquetado para posteriormente colocarlo en cajas de cartn para su

almacenamiento. Figura 1.14

Figura 1.14Envoltura de Piloncillo

1.8.7.

Empacado

El empacado o encartonado consiste en colocar el piloncillo envuelto y etiquetado en cajas

de cartn de 30 kg de capacidad aproximadamente, en una caja caben alrededor de 120

piloncillos, La panela no puede ser almacenada por mucho tiempo; esto depende

mucho del clima en donde se produce, por lo tanto, es necesario venderla


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rpidamente, pues provoca variaciones diarias en los precios, a medida que se altera la

oferta de la panela. Figura 1.15

Figura 1.15Empacado de Piloncillo

1.9.PUNTOS CRTICOS DE CONTROL DE CALIDAD EN LA PRODUCCIN DE

PILONCILLO

Durante la produccin del piloncillo, se tendrn ciertos parmetros que se deben

inspeccionar para la finalizacin de un buen producto, dicha accin se conoce como puntos

crticos de control.

1.9.1. Recepcin de Caa

Estado de la Caa: Esta debe llegar al molino libre de hoja y cogollo, materiales quecontienen compuestos que generan coloraciones indeseables en los jugos y azcares

reductores en el cogollo que contribuyen a desmejorar la dureza y textura de la panela. El

Tiempo transcurrido entre el corte y la molienda: Debe ser el ms corto posible dado la

susceptibilidad de la cacharraza e hidrolizarse en glucosa y fructosa (azcares reductores).


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1.9.2. Pre-limpieza

Seleccin adecuada del pre limpiador (es), de acuerdo a la capacidad del molino: Un

sistema de pre limpieza inadecuado ocasiona prdidas de jugo por derrame, limpieza ms

frecuente de lo normal y tiempos de resistencia prolongados de los jugos en el mismo.

Gradiente de Clarificacin: Es importante que el tiempo de contacto del muclago con el

jugo sea el adecuado para que la torta de cachaza que se forma sea de excelente

consistencia. Una vez adicionado el muclago se debe evitar la agitacin.

1.9.3.

Evaporacin

Inversin, fenmeno que se acenta en la medida que se incrementa la temperatura. Se

puede atenuar con adicin de cal o con la disminucin de los tiempos de resistencia.la

calidad del oxido de calcio, se debe asegurar la pureza y disolucin en agua de la cal con el

fin de no incrementar el porcentaje de slidos insolubles en la panela, la dosis y forma de

aplicacin de oxido de calcio, es conveniente hacerlo en forma fraccionada, la mitad en la

pila clarificadora y el resto en forma proporcional de acuerdo al nmero de puntos. Su

dosis depende del pH inicial del jugo. Un exceso de Hidrxido de calcio ocasionacoloraciones oscuras de la panela y una deficiencia contribuye al mal grano o textura de

la misma.

1.9.4. Concentracin

Inversin. Se acenta debido a las altas temperaturas. Es conveniente entonces, que la

concentracin se realice en el menor tiempo posible, el Lubricante, se debe adicionar entre

102 C y 105 C, el no hacerlo ocasiona la caramelizacin de la panela, la Temperatura depunteo, debe ser adecuada para asegurar que la humedad de la panela sea inferior al 10 %.

A mayor temperatura de punteo, menor contenido de humedad e incremento del tiempo de

vida til de la panela. [11]


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1.10. CONTROL DE PROCESOS

Un sistema de control del proceso puede definirse como un sistema de realimentacin de la

informacin en el que hay 3 elementos fundamentales:

1.10.1.

Proceso

Por proceso entendemos la combinacin global de personas, equipo, materiales utilizados,

mtodos y medio ambiente, que colaboran en la produccin. El comportamiento real del

proceso -la calidad de la produccin y su eficacia productiva- dependen de la forma en que

se dise y construy, y de la forma en que es administrado. El sistema de control del

proceso slo es til si contribuye a mejorar dicho comportamiento.

1.10.2.Informacin Sobre el Comportamiento

El proceso de produccin incluye no solo los productos producidos, sino tambin los

estados intermedios que definen el estado operativo del proceso tales como temperaturas,

duracin de los ciclos, etc. Si esta informacin se recopila e interpreta correctamente, podr

indicar si son necesarias medidas para corregir el proceso o la produccin que se acaba de

obtener. No obstante, si no se toman las medidas adecuadas y oportunas, todo el trabajo de

recogida de informacin ser un trabajo perdido. [12]

1.10.3.Actuacin sobre el proceso

Las actuaciones sobre el proceso estn orientadas al futuro, ya que se toman en caso

necesario para impedir que ste se deteriore. Estas medidas pueden consistir en la

modificacin de las operaciones (por ejemplo, instrucciones de operarios, cambios en los

materiales de entrada, etc.) o en los elementos bsicos del proceso mismo (por ejemplo, el

equipo que puede necesitar mantenimiento, o el diseo del proceso en su conjunto que

puede ser sensible a los cambios de temperatura o de humedad del taller). Debe llevarse un

control sobre el efecto de estas medidas, realizndose ulteriores anlisis y tomando las

medidas que se estimen necesarias.


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1.11. SIMULACIN DE PROCESOS

La simulacin de procesos es una de las ms grandes herramientas de la ingeniera

industrial, la cual se utilizan para representar un proceso mediante otro que lo hace ms

simple y entendible. Esta simulacin es en algunos casos casi indispensable.

La simulacin es la representacin de un proceso o fenmeno mediante otro ms simple,

que permite analizar sus caractersticas, pero la simulacin no es solo eso tambin es algo

muy cotidiano, hoy en da, puede ser desde la simulacin de un examen, que le hace la

maestra a su alumno, la produccin de textiles, alimentos, juguetes, construccin de

infraestructuras por medio de maquetas, hasta el entrenamiento virtual de los pilotos de

combate. [13] Figura 1.16

Las utilidades concretas que proporciona la simulacin de procesos son:

Mejora la competitividad, detectando ineficiencias motivadas por la descoordinacin

entre secciones de una misma planta

Anticipa lo que pasara en produccin si cambiamos variables como unidades a

fabricar, operarios, maquinas, etc.

Informa de los costes reales por artculo, valorando el impacto real de cada lote dentro

del total a fabricar.

1.11.1.Proceso de implantacin

Creacin del mapa de procesos con rutas de fabricacin por modelos, parametrizacion

estadstica de cada proceso individualmente.

Modelizacin en el simulador.

Ajustes en el modelo con datos actualizados.

Soluciones de gestin con los resultados del simulador.


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Figura 1.16Esquema de Simulacin de un proceso en un Evaporador, F.C.Q (Garca, 2008)

1.12. PROGRAMA OPTO 22

El programa que se utiliza para el manejo y control de instrumentos en el proceso es una

aplicacin de software diseada para funcionar sobre computadoras en el control de la

operacin de equipos de proceso, SCADA comprende todas aquellas soluciones de

aplicacin para referirse a la captura de informacin de un proceso o planta industrial

(aunque no es absolutamente necesario que pertenezca a este mbito), para que, con estainformacin, sea posible realizar una serie de anlisis o estudios con los que se pueden

obtener indicadores valiosos que permitan una retroalimentacin sobre un operador o sobre

el propio proceso.Figura 1.17


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Figura 1.17. Control de Operacin

La compaa OPTO22 fabrica una amplia variedad de equipos y programas para

automatizacin industrial y monitoreo remoto. El rango diverso y completo de productos de

OPTO22 permite su aplicacin a cualquier nivel, desde los relevadores de estado slido

hasta los sistemas de control totalmente integrados.

Para la comunicacin con la computadora la compaa OPTO22 cuenta con productos para

Ethernet que son compactos, flexibles, de alto rendimiento en los procesadores para muchas

aplicaciones, incluyendo control industrial y adquisicin de datos. La familia de

procesadores de Ethernet incluye tres productos para red a travs de cables y uno para red

inalmbrica entre los cuales se encuentran, Va modem y Va Ethernet como se muestran en

la Figura 1.18


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Figura 1.18. Comunicacin de red

1.13. LEARNING CENTER

SNAP PAC Learning Center es un modulo de control especialmente diseado para el

aprendizaje, el cual contiene todo lo necesario para aprender a trabajar con los sistemas

Opto 22. El modulo cuenta con el software bsico. La ventaja de los sistemas opto22 es que

son modulares, el modulo SNAP PAC Learning Center cuenta con la unidad de control

SNAP-PAC-R1, adems de mdulos de I/O, y un panel con sensores y actuadores

analgicos y digitales. Figura 1.19

Figura 1.19Modulo Learning Center


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1.14. MDULOS

La descripcin de los mdulos de opto 22 est regida por una variedad de especificaciones

como los es el cdigo de colores, cabe mencionar que por ninguna razn se deben exceder

los valores de voltaje permitiditos por los mdulos ya que esa accin lleva a la destruccin

del mismo, por lo tanto es recomendable no realizar ninguna prctica hasta consultar dichos

rangos permitidos por los mdulos. Figura 1.20

Figura 1.20, Mdulos del SNAP PAC


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CAPTULO 2

METODOLOGA


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Hoy en da, con la situacin econmica critica del pas, algunas industrias abaratan su

producto, por la falta mano de obra y la mala calidad en su materia prima, los trapiches

tradicionales aledaos a la zona de Orizaba no cuenta con un entorno que cumpla las

exigencias para la mejora de produccin de piloncillo, como es la adicin de oxido de

calcio, el cual afecta de una manera al aspecto fsico del producto, de este modo se pretende

generar una serie de Introduccin de datos en opto22 y una propuesta de operacin, a fin

que durante el proceso, se preste a una dosificacin optima, calculando los datos desde la

entrada de la materia prima, as como dar conocer la entrada de nuevos equipos para la

automatizacin de pequeas empresas. La propuesta metodolgica para realizar el trabajo

se muestra en el diagrama de la figura 2.1.

Figura 2.1Propuesta Metodolgica

2.1.JUGO DE CAA DE AZCAR

La caa de azcar es una planta proveniente del sureste asitico, el jugo de su tronco es la

principal fuente de azcar, puede contener hasta un 46 porciento, es 100% natural, sin

aditivos ni colorantes, saludable y nutritiva, la caa tiene un sabor particular, evoca aromas

de madera y caramelo


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2.2.CARACTERIZACIN DEL JUGO DE CAA

El jugo obtenido directamente del molino es un dispersoide compuesto por materiales en

todos los tamaos, desde partculas gruesas hasta iones y coloides. El material grueso

consiste principalmente de tierra. Ver Tabla 2.1

Tabla 2.1Composicin General del jugo de caa, (Manual de la Caa de Azcar, 1997)COMPONENTES VALOR

Agua % 75-88Azcares % 11-21Sacarosa % 10-20Glucosa % 2-4

Fructuosa % 2-4Sales, mg/100g 1-3,0

Protenas % 0,5-0,6Almidn % 0,001-0,05Gomas % 0,3-0,6

Cera, grasas fosfticos % 0,05-0,15Otros % 3,0-5,0

Entre los slidos solubles de los jugos de caa sobresalen los azucares como sacarosa,

glucosa y/o fructuosa y existen adems compuestos menores como minerales, protenas,

ceras, grasas y acidos, que pueden estar en forma libre o combinada, la composicin

determina las caractersticas de los jugos y mieles, como por ejemplo la consistencia, queest determinada por el porcentaje de sacarosa y azucares reductores, el cual debe ser bajo

en panela y alto en mieles.

La hidrlisis o rompimiento de la molcula de sacarosa (disacrido) en dos molculas de

cadena ms corta: glucosa (dextrosa) y fructuosa (levulosa) se conoce como inversin de la

sacarosa. Este fenmeno se inicia en la misma planta de la caa, pero se acelera despus del

corte por efectos de temperatura, y pH. La sacarosa es estable en medio alcalino, mientras

que los azucares reductores lo son en el medio acido. Los acidos orgnicos identificados en

el jugo son: acotnico, mlico, oxlico, ctrico, succnico y fumrico. De estos el acotnico

es el que ms se encuentra en mayor proporcin. [14]


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2.3.PUNTOS CRTICOS DE CONTROL EN EL PROCESO DE PRODUCCIN

DE PILONCILLO

Dentro de la produccin de piloncillo hay ciertos factores que hay que controlar en cada

etapa del proceso, ya sea temperatura, presin, viscosidad, etc. Parmetros que ayudan a

una buena salida de un producto, en la etapa de clarificacin, unos de los factores ms

importantes que hay que cuidar es el pH, para una buena decantacin al jugo de caa al

adicionar Hidrxido de Calcio.

2.3.1. Proceso clarificacin

El jugo recuperado se conoce como "jugo crudo" o "sin clarificar" y es pasado a travs de

sistemas de pre limpieza, con el fin de retener la mayor cantidad de impurezas y as facilitar

el proceso de clarificacin. Este jugo pasa a un tanque de almacenamiento o directamente a

la paila recibidora.

La etapa de clarificacin tiene fin eliminar los slidos de suspensin, las sustancias

coloidales y algunas sustancias colorantes presentes en el jugo. En ella, se adicionan los

agentes clarificantes siendo los ms conocidos los muclagos vegetales obtenidos de la

maceracin de las cortezas del balso, cadillo y gucimo.

Las impurezas se aglutinan, por efecto combinado de calor y muclago, aumentando de

tamao siendo retiradas por flotacin en forma manual. En esta fase del proceso se obtiene

la cachaza, subproducto utilizado en la alimentacin animal.

2.3.2. Caracterizacin de la dosificacin de hidrxido de calcio

Para someter la dosificacin de Hidrxido de Calcio a un proceso, se debe de tomar encuenta las ventajas que tendr al reaccionar con el jugo y las desventajas que ocasionara si

no se tiene un control al adicionar


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Proceso de Alcalizacin

La alcalizacin consiste en someter el jugo (sulfitado o no) a la accin de la cal, la cual es

aadida en forma de lechada.

Objetivos de la alcalizacin:

Neutralizar la acidez del jugo para impedir la inversin de la sacarosa.

Formar compuestos insolubles, que puedan eliminarse fcilmente a travs de la

precipitacin o a travs de la espuma.

La cal acta con algunos de los componentes del jugo, formando flculos (o

cogulos).

Estos flculos contienen:

a)

Sales insolubles de cal

b)

Albumina coagulada.

c)

Ceras, grasas y gomas (contreras, 1981)

Preparacin de la lechada de Cal

Comnmente, la cal se aplica al jugo frio en forma de lechada, despus de que este es

pesado y antes de que pase por los calentadores. Este procedimiento recibe el nombre de

alcalizacin en frio. La preparacin de la lechada se hace a una densidad de 5 a 10

Baum. En tanques especiales. De esta forma, la densidad de un lquido nos puede ayudar

a determinar la cantidad de slidos que ste contiene en su seno. Para medir la densidad, se

utilizan varios instrumentos siendo los ms comunes: el aremetro y el refractmetro. Sus

escalas son: Baum y Brix.

Problemas que se presentan al agregar poca cal al jugo:

Decantacin lenta y defectuosa, algunos componente del jugo (albmina y acido

fosfrico) se precipitan inadecuadamente. Jugo turbio.


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36

Posibles prdidas por inversin de sacarosa.

El exceso de cal ocasiona:

Que el jugo se ponga oscuro, debido a los productos en descomposicin.

Incrustaciones en los calentadores, evaporadores y tachos, bebidas a las sales

insolubles de cal y aumento de sustancias gomosas.

Caractersticas de una correcta alcalizacin:

Separacin rpida y clara del precipitado, o sea de la cachaza.

Concentracin adecuada de la cachaza. Jugo claro, libre de turbidez, brillante, con pH

de alrededor de 7.0.

Jug sin exceso de sales de calcio en solucin

2.4.TIPOS DE DOSIFICADORES

Los equipos de envasado, no manuales, utilizan distintos tipos de dosificadores

dependiendo del producto que se trabaje. La funcin de dosificador es fraccionar de forma

precisa y autnoma el producto a envasar, los siguientes incisos, se muestran algunos

dosificadores de uso ms comn, pero puede existir, el uso combinado de estos o algunos

diseados especficamente para un requerimiento en particular.

a) Dosificado Volumtrico

Consiste en una tolva que acumula el producto a envasar y un nmero determinando de

vasos telescpicos que contendrn la cantidad de producto que se ubicara en un envase. La

tolva puede ser alimentada por una persona o por un elevador que es manejado de forma

automtica por la envasadora.

La cantidad de vasos depende directamente del producto a envasar y a las dimensiones de

la bolsa que la maquina realizara. Este dosificador est diseado para productos slidos

homogneos tales como el azcar, garbanzos, porotos, maz, lentejas, confites, pan rallado,

arroz, caf en granos, sal, etc. Figura 2.2.


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Figura 2.2Dosificador Volumtrico [15]

b) Dosificador a tornillo sin fin

A igual que el dosificador volumtrico este consiste de una tolva que tambin puede seralimentada de forma manual o automtica. Dentro de la tolva se encuentra un tornillo sin

fin que es controlado por la envasadora. Dependiendo del tipo de producto a dosificar y el

gramaje del envase se ajusta la cantidad de vueltas que el tornillo girara, dependiendo la

cantidad de envases o el ancho del mismo se puede requerir ms de un tonillo dentro de la

tolva. Est diseado para productos en polvo como pimienta, pimentn, colorantes,

organo, etc. Figura 2.3.

Figura 2.3Dosificador a tornillo sin fin [15]

c)

Dosificador a Pistn

Se utiliza para productos lquidos y semilquidos. Este consiste en uno o ms recipientes

hermticos donde se ubica el lquido y mediante uno o ms pistones el producto es


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desalojado del recipiente y llevado hacia un pico que se ubica en el interior de la bolsa ya

confeccionada por la envasadora. Este dosificador es ideal para productos liquidas densos o

viscosos como shampoo, yogur, grasa, tomate triturado, jaleas, dulce de membrillo, etc.

Tambin se puede utilizar para lquidos como agua, jugos, vinos, etc. Figura 2.4.

Figura 2.4Dosificador a pistn [15]

d) Dosificador por Gravedad

Consiste en un tanque donde se ubicar el liquido que normalmente es alimentado por un

tanque principal mediante un flotador que tiene en el interior se habilita o deshabilita la

alimentacin del mismo. En la parte inferior posee una llave de paso que es controlada por

la envasadora, el cual, permite el paso del lquido en el momento preciso. Se utiliza

nicamente para productos lquidos como agua, jugos, salmuera, vinos, etc. Figura 2.5.

Figura 2.5Dosificador por Gravedad [15]


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e)

Dosificador por medio de Balanza Multicabezal

Es el medio ms preciso y rpido en la actualidad para el dosificado de slidos homogneos

y no homogneos. Dada su gran velocidad este tipo de dosificador no puede ser alimentado

de forma manual, es obligatorio para l el uso de un elevador de productos. Consiste de

mltiples recipientes donde se aloja el producto a envasar, estos contienen celdas de cargas

en su interior para medir el peso que tienen. Cada recipiente tiene un peso menor que el de

envase, mediante la mejor combinacin de los distintos pesos que contiene cada recipiente

se logra llegar al peso buscado para el envase. Se utiliza para envasar todo tipo de slidos

homogneos y no homogneos como legumbres en general, confites, caramelos, gomitas,

tornillos, etc. Figura 2.6.

Figura 2.6Dosificador por medio de Balanza Multicabezal

f) Dosificador a tornillo y Balanza

Para polvos con difcil fluidez se usa generalmente una combinacin de tornillo y balanza.

El mtodo de funcionamiento es el siguiente: Cuando se quiere hacer el dosificado del

producto se enva una seal de START al tornillo para que comience a girar y ste va

depositando el producto sobre una celda de carga. La celda se encarga de enviarle una seal

PLC de la envasadora en aviso que se ha llegado al peso deseado, a continuacin, se enva

una seal de STOP al tornillo para que ste deje girar. De este modo se garantiza el

dosificado de forma muy precisa, alrededor del 0,5% de margen de error. Figura 2.7.


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Figura 2.7Dosificador a tornillo y Balanza

g) Dosificador con canales Vibratorios

Este dosificador se utiliza con productos de fcil cada, como pasta, caramelos, productos

deshidratados, partculas no homogneas, etc., as como con otros productos que no pueden

ser dosificados con un dosificador convencional. El dosificador vibratorio est compuesto

por una tolva vibratoria de acero inoxidable y canales vibratorios grandes y chicos que va

dosificando el producto continuamente a una balanza, sincronizados automticamente con

cada ciclo de mquina. La intensidad de la vibracin se adecua a las caractersticas de cada

producto. La cantidad de conjuntos canales +balanzas depende del producto y la

produccin buscada. Figura 2.8

Figura 2.8Dosificador con canales Vibratorios [15]


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h)

Dosificador Sin-Fin

Dosificador para productos en polvo con nivel de mxima incorporado. El peso y la

produccin mxima van en relacin a las caractersticas del producto. Figura 2.9.

Figura 2.9Dosificador Sin-Fin [16]

a) Dosificador Volumtrico Horizontales

Dosificador por volumen para productos en grano. El peso y la produccin mxima van en

relacin a las caractersticas del producto. Figura 2.10

Figura 2.10Dosificador Volumtrico Horizontales [16]

b) Dosificador para lquidos y Pastosos

Dosificador para productos lquidos o semi-lquidos. El peso y la produccin mxima van

en relacin a las caractersticas del producto. Figura 2.11


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Figura 2.11Dosificador para lquidos y Pastosos [16]

2.5.PROPUESTA DE UN DOSIFICADOR PARA LA ADICIN DE HIDRXIDO

DE CALCIO

Los dosificadores son equipos imprescindibles para la automatizacin, por lo general

forman parte integral de una lnea de produccin. La funcin del dosificador es entregar osuministrar de forma gil la cantidad de material o insumo necesario para la realizacin de

un sistema. Todas las adiciones se supervisaran en un panel de control, de manera que las

dosificaciones sean controladas a travs de un microprocesador que asegura una gran

precisin, entre las ventajas que tenemos al instalar un dosificador en el proceso es el

ahorro de tiempo y trabajo, dosificacin exacta del oxido de calcio, se mejora la estabilidad

y el color del producto final, en resumen un dosificador es un mecanismo que proporciona

la cantidad exacta de algn material de manera ms exacta y automatizada con el fin de

optimizar una operacin.

Un sistema automtico de dosificacin es un sistema que puede realizar operaciones de

dosificacin, con el concurso mnimo y a veces casi nulo del personal humano; al tratarse

de un sistema automtico, pertenece a la categora de automatizacin programable (lgica

programable), que se emplea cuando el volumen de produccin es relativamente bajo y hay

una diversidad de produccin a obtener. La produccin se tiene en lotes, cuando se

completa el lote el quipo se reprograma para modificar la configuracin de producto y

procesar el siguiente lote, gracias a las caractersticas de programacin y a la adaptabilidad

resultante del equipo, muchos productos diferentes y nicos en su gnero pueden obtener

econmicamente en pequeos lotes. [17]


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Los dosificadores funcionan con slidos a granel con mezclas slido-liquido o slido.gas,

que pueden ser de flujo fcil, pegajosos, resinosos, corrosivos, erosivos, calientes, plstico

o pastoso en nuestro caso se ha concentrado bsicamente en la dosificacin de productos

slidos pulverizados [18]

En la etapa de clarificacin- sedimentacin se tiene contemplado una serie de condiciones

para el clculo ptimo de dosificacin, entre ellos, el pH, densidad, Brix, temperatura, a

fin de que provea la elaboracin de productos de alta calidad.

PH

Se tiene que tener un registro del pH, ya que el jugo obtenido en la etapa de molienda es de

carcter cido pH aproximado 5.2, ste se trata con un coagulante conocido comnmente

como lechada de cal cal, la cual eleva el pH con el objetivo de minimizar las posibles

prdidas de sacarosa. El pH ideal es de 8 a 8.5, este nos aporta un jugo brillante, volumen

de cachaza, aumenta la temperatura entre el jugo mixto y clarificado y se evita la

destruccin de la glucosa e inversiones posteriores, en el anexo 3.1, se pueden ver las

diferentes reacciones de los coagulantes en el jugo de caa.

BRIX

La determinacin de grados brix se hace con la finalidad de que el producto tenga las

cualidades necesarias de sacarosa (azcar) para la produccin de la panela, la cantidad de

panela vara segn el porcentaje de extraccin del molino y la concentracin de los slidos

solubles (grados brix), as; a mayor porcentaje de extraccin y a mayor grados brix mayor

cantidad de panela por tonelada de caa, en los molinos paneleros la extraccin flucta

normalmente, entre 40 y 65 % y la concentracin de los slidos solubles en el jugo crudo

entre 14 y 22 Brix. (Osorio, 2007).


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TEMPERATURA

La temperatura de calentamiento vara entre 90 y 114.4 C, por lo general se calienta a la

temperatura de ebullicin o ligeramente ms, la temperatura ideal est entre 94 y 99 C. En

la clarificacin del jugo por sedimentacin, los slidos no azcares se precipitan en forma

de lodo llamado cachaza, el jugo claro queda en la parte superior del tanque; el jugo

sobrante se enva antes de ser desechada al campo para el mejoramiento de los suelos

pobres en materia orgnica.

DENSIDAD

La densidad es uno de los factores para determinar el punto exacto de la panela durante la

concentracin, este valor depende de las condiciones de la altura sobre el nivel de mar de

trapiche y de la pureza de las mieles [11]

Formulas de Balance de Materia

Los clculos necesarios para realizar el programa de dosificacin de Ca (OH)2se muestran

a partir de un balance de materia

J = C - B 1.1

Se utiliza para calcular la cantidad de jugo obtenido en la molienda con un 40 % de

eficiencia Variables

[H+] = 10-pH 1.2

Se utiliza para calcular los moles de Ca (OH)2 que se agregan al jugo para neutralizarlo y

provocar la precipitacin de las impurezas. (Skoog.1996)

p

mV 1.3


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Se utiliza para conversiones de Volumen, donde V es Volumen, m es la Masa, p es la

Densidad. (Crane, 1992)

w = PM n 1.4

Se utiliza para calcular el peso en gramos de Ca (OH)2 (Skoog, 1996

Variables

w = Peso real

PM = Peso Molecular

n = N moles calculados

En base a los datos que se determinen, se propondr un sistema de dosificacin y control en

el modulo learning center opto 22.

Figura 2.12 Algoritmo de Control

2.6.MODULO DE ENTRENAMIENTO DE OPTO 22 PARA CONTROL DE

PARMETROS

Para el manejo de este modulo se pretende hacer un arranque de operacin por medio de

operaciones y recopilacin de datos, que consiste principalmente en la medicin del pH

para computarizar las dosificaciones optimas de Hidrxido de Calcio en el proceso de

piloncillo.En la fase de entrenamiento, se debe conocer el equipo y sus funciones y sobre todo,

proceder a la instalacin del Modulo.


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2.6.1. Conexin a una red

IR a Inicio-Panel de control-Conexiones de red e internet-Conexiones de red-Conexin rea

local-(propiedades)-Protocolo internet TCP/IP, y verificar las configuraciones de red para

que el SNAP se establezca en la misma red y empiece la comunicacin.

Figura 2.13Conexin a una red

2.6.2. Verificar comunicacin con el driver de SNAPEnetDTK_R20a

Instalar el driver. ir a la ventana de comandos de MS-DOS y navegar con el comando

cd. y el comando cd para realizar cambios de directorios hasta llegar a la siguiente

direccin

C:\Opto22\OptoENET-IO\DriverToolkit\Examples\C++\VC6\Eiocon\Release

Teclear el comando Help, para comprobar que la secuencia sea la correcta y que hay

una buena conexin.


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Figura 2.14driver de SNAP

2.6.3.

Crear una estrategia

Ir a Inicio-Todos los programas-Opto22-PAC Proyect 9.0-PAC Control Basic 9.0

Crear una nueva estrategia.

Figura 2.15Estrategia 1


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2.6.4. Configurar Control Engine

Seleccionar Control Engine-Add-Add.

Colocar un nombre, y la direccin IP del equipo y por ultimo cambiar de la opcin

CONFIG a DEBUG.

Figura 2.16 Control ENGINE


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CAPTULO 3

RESULTADOS


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PROPUESTAS DE CONTROL UTILIZANDO EL MODULO LEARNING CENTER OPTO 22 EN LA ETAPA DECLARIFICACIN-SEDIMENTACIN EN EL PROCESO DE PRODUCCION DE PILONCILLO

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3.1 DETERMINACIN DE VARIABLES DEL EPROCESO.

La falta iteres de implementar nuevo procesos para la mejora de productos a hecho que las

nuevas industrias caigan en decadencia al tener un mal manejo de los equipos y de la

materia prima, las industrias trapicheras, de las zonas cercanas de Orizaba ver. Cuenta con

un proceso tradicional para la elaboracin de piloncillo, por lo tanto, no tienen un control

durante la produccin.

Durante el recorrido en las industrias trapicheras, el oxido de calcio (CaO) es el

coadyuvante que tienen como apoyo en la etapa de clarificacin-sedimentacin, este tipo de

coagulante se debe agregar en porciones controladas o a su vez diluirlo en agua para evitar

que el producto se vea afectado en su caractersticas fsicas y qumicas, Para conocer las

reacciones que tiene un coagulante, se procedi a la adicin de hidrxido de Calcio y oxidode Calcio al jugo de caa, en forma de prueba sin un parmetro establecido, y se observaron

los cambios que sufrieron durante el proceso, las adiciones fueron realizadas en muestras de

125 ml a una temperatura aproximada de 70-75C, zona de anlisis, corredor industria,

facultad de ciencias qumicas, los cambios ocurridos fueron los siguientes:

Hidrxido de Calcio Ca (OH)2, al tener un exceso del coagulante, dio como origen el

oscurecimiento del jugo, apariencia grumosa-lechosa, y olor fuerte, al agregar una cantidad

mnima, el jugo solo presento un matiz caf-amarillo, apariencia lechosa con consistencia

viscosa. Figura 3.1

Figura 3.1Anlisis I Hidrxido de Calcio (Ca (OH)2)

Oxido de calcio CaO, el jugo presento una apariencia aparentemente clara, sedimentacin

del todo el oxido de calcio al exceso de coagulante, al ver el resultado, se adiciono una

cantidad mnima, se disolvi el oxido de calcio, provocando un matiz caf con olor dulce.


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Figura 3.2Anlisis II Oxido de Calcio (CaO)

Las pruebas ya realizadas nos dan a conocer la importancia de tener un clculo para la

determinacin de las cantidades ptimas de Hidrxido de calcio Oxido de Calcio, Ya que

de este facto pequeo va a depender de la presencia y calidad del producto

En el proceso de estudio de la materia prima (caa de azcar) se realizo la molienda de 3matojos de caa en las cuales se adquirieron 6 muestras de Jugo crudo, las cuales se les

hizo los siguientes estudios: Medicin de pH, Densidad, Temperatura, y medicin de Brix.

Para la determinacin de las variables se uso el potencimetro, para el pH, termmetros

para temperatura, densmetro para calcular la densidad y un refractmetro ABBE para los

Brix, las determinaciones fueron realizadas en muestras de 200 ml, sin adicionar ningn

tipo de coagulante todas las mediciones fueron hechas bajo supervisin dentro del

corredor Industrial de facultad de Ciencias Qumicas.

Medicin de Brix

La concentracin de los slidos solubles en jugo crudo, estn en un rango de 14 a 12 Brix,

los valores medidos, tabla 3.1 muestra valores reales, asume que los anlisis realizados al

jugo crudo de caa, cuenta con las cualidades necesarias de sacarosa para la produccin de

piloncillo


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Tabla3.1Anlisis de AzucaresMolienda Anlisis I Anlisis II

Brix JugoCrudo

Peso en Kg Brix JugoCrudo

Peso en Kg

1 19.5 15 20.6 14.7

2 21.5 19 21.5 18.83 20.5 14.500 18.5 14.5

Determinacin de PH

Es importante determinar los valores de pH en un proceso, sobre todo en la produccin de

piloncillo, ya que de este factor, va a depender gran parte de la calidad del producto, pues

minimiza la perdida de sacarosa, neutraliza el jugo de caa y ayuda a la sedimentacin de

impurezas, se debe adicionar un polmero o coagulante, esto ayudara al que el jugo sea ms

claro, pero si no se tiene un control, la adicin del coagulante ser desproporcional, lo que

resultara en el jugo, una apariencia oscura, jugo grumoso.

Figura 3.3Muestra para Anlisis de pH

En la tabla.3.2 se muestran los resultados obtenidos a partir de pruebas realizadas en un

potencimetro. Los valores van desde una escala 5.5-5.7 con una diferencia de 0.2, el pH enestos rango son considerados acidos, se es necesario un coagulante para su neutralizacin,

el pH requerido para la elaboracin de piloncillo se encuentra en una escala de 6.5.7.5.


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Tabla 3.2Medicin de pHMuestra PH

1 5.6

2 5.5

3 5.5

4 5.65 5.7

6 5.5

Medicin de Temperatura

La temperatura es un factor que siempre va a variar durante la produccin de piloncillo,

ests llegan alcanzar un valor entre 94 y 99 C , temperatura adecuada en la etapa de

clarificacin de jugo, ya que los slidos no azcares se precipitan en forma de lodo llamado

cachaza, el jugo claro queda en la parte superior del tanque. Tabla 3.3

Figura 3.4Medicin de Temperatura

Tabla.3.3. Lectura de T0En la Produccin de Piloncillo

Muestra Temperatura

1 22 C2 22C3 22C4 22C5 23C6 22C


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Calculo de Densidad

El clculo de densidad, es un parmetro que vara segn las condiciones de la muestra,

temperatura y lugar. El color y la densidad de las mieles nos dan conocer el punto del

piloncillo cuando llega a temperaturas entre 90 y 125 C. Figura 3.5

Figura 3.5Anlisis de Densidad

La densidad fue calculada con un densmetro, los valores fueron verificados con la formula

= m/v, en la tabla.3.4 Se muestran los valores registrados.

Tabla3.4valores registrados de Densidad

Muestra Densidad

1 1.0425 gr/ml

2 1.0425 gr/ml

3 1.0425 gr/ml

4 1.0425 gr/ml

5 1.0425 gr/ml

6 1.0425 gr/ml


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Grafica 3.1Determinacin de variables

3.2 PRUEBAS DEL COMPORTAMIENTO DE LAS VARIABLES

Para determina el cambio del pH en base al incremento de la temperatura, se hicieron

mediciones con el potencimetro en las escala de 22C-25C y de 35C-90C, con

indicadores de pH, dio como resultado las siguientes tabulaciones tabla 3.5, y se comprob

que se es necesario de la presencia de polmero dentro del proceso de piloncillo para su

elevacin a un pH de 6.3-7.5, al haber un pH elevado minimizamos la perdida de sacarosa,

el cual genera ms produccin.

MUESTRA 1

MUESTRA 2

MUESTRA 3

MUESTRA 4

MUESTRA 5

MUESTRA 6

PH 5.6 5.5 5.5 5.6 5.7 5.5

TEMPERATURA C 22 22 22 22 23 22

DENSIDAD gr/ml 1.0425 1.0425 1.0425 1.0425 1.0425 1.0425

0

5

10

15

20

25

DETERMINACIN DE VARIABLES

PH

TEMPERATURA C

DENSIDAD gr/ml


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Tabla 3.5Medicin II de pHTEMPERATURA Ph

22C 5.523C 5.525C 5.535C 5.745C 5.750C 6.063C 6.076C 6.288C 6.290c 6.3

Grafica 3.2Incremento de pH conforme a la Temperatura

3.3 PROCESAMIENTO DE DATOS

Para calcular la cantidad exacta de un coagulante en un dosificador en el proceso de

piloncillo, se realizo un balance de materia desde el inicio del proceso usando como

parmetro principal el pH y usando como Coagulantes el Hidrxido de Calcio (Ca [OH]2),

ya que es menos agresivo al mezclarse con el jugo, ayuda al precipitado de impurezas

orgnicas o inorgnicas

5.1

5.2

5.3

5.4

5.5

5.6

5.7

5.8

22C 23C 25C 35C 45C 50C 63C 76C 88C 90c

PH

TEMPERATURA

Ph


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Balance de Materia en el Molino

En la figura 3.6 muestra la alimentacin a 10000 kg/hr para la extraccin de jugo de caa,

con rendimiento experimenta de un 40%, en un molino de tres masas, el rendimiento fue a

partir de la diferencia de pesos de datos prcticos comparativos estos fueron realizados enel trapiche y alcoholera Puentecilla y Novillero, Huatusco, Ver, Santa Ana Atzacan,

Orizaba Ver. y Puentecilla, Zentla

Figura 3.6Balance de Materia en el Molino

Formula de obtencin de Jugo

J=C-B (1.1)

Variables

Kg/hr40006000/10000

Kg/hr600040.010000/10000

%60

%40

hrKgJ

hrKgB

azoPesoDelBagB

oPesoDelJugJ

aPesoDeLaCaC

BCJ


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Balance de Materia en base al PH

Teniendo en cuenta la cantidad de salida de jugo crudo durante la molienda, se procede al

clculo de Ca (OH)2 que se necesita para dosificacin en el proceso de piloncillo, tomando

como referencia el pH se ocupo la siguiente Formula 1.2 teniendo en cuenta que hay quesacar una muestra del jugo para saber cul es su pH. Figura 3.7

Figura 3.7Balance de Materia, en base al pH

pHH 10 (1.2)

La siguiente relacin nos muestra la secuencia de clculos para conocer el Ca (OH)2 que se

necesitar en el proceso.

Figura 3.8Relacin de Clculos para la sedimentacin

LmolH

H

pH

JUGO

/0001.0

10

4

4

calculo del

Volumen del

Jugo

Calculo de

Moles

Calculo de

los gramos

de Ca(OH)2

Dosicaccion

optima de

Ca(OH)2


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PROPUESTAS DE CONTROL UTILIZANDO EL MODULO LEARNING CE

Trabajo Prctico Educativo UV

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