PROCESO DE LA ELABORACIÓN DE AZÚCAR
Autor: Elder Ramirez Oviedo
MATERIAS PRIMAS
El azúcar puede obtenerse principalmente a partir de
la caña de azúcar, la remolacha azucarera y en menor proporción del maíz.
Caña de azúcar
La caña de azúcar se cultiva en muchas zonas calurosas y
húmedas de todo el mundo por el azúcar que contiene en los tallos, formados por numerosos nudos. La caña alcanza entre 2 y 5 m de altura y entre 2 y 5 cm de
diámetro. La corona un conjunto de hojas que se parecen mucho al del maíz
común. Se conocen diversas variedades cultivadas, que se diferencian por el
color y la altura de los tallos.
Proceso de fabricación de azúcar de caña
El azúcar se obtiene de la planta
de caña por la reacción de fotosíntesis debiéndose separarse en el
proceso de fabricación otros componentes como pueden ser la fibra, las sales
minerales, ácidos orgánicos e inorgánicos y otros, obteniéndose una sacarosa de
alta pureza en forma de cristal.
El azúcar es un producto básico, esencial y
necesario en la dieta alimenticia y constituye la materia prima para numerosas
industrias, tales como confiterías, panaderías, bebidas no alcohólicas y
alcohólicas.
Labores de campo y cosecha
El proceso productivo se inicia con la preparación del
terreno, etapa previa de siembra de la caña. Una vez madura la planta, las
cañas son cortadas y se apilan a lo largo del campo, de donde se recogen a mano
o a máquina, y se transportan al ingenio. No debe
transcurrir mucho tiempo al transportar la caña recién cortada a la fábrica
porque de no procesarse dentro de las 24 horas después del corte se producen
pérdidas por inversión de glucosa y fructuosa.
Patios de caña
La caña que llega del campo se revisa para determinar
las características de calidad y el contenido de sacarosa, fibra y nivel de impurezas.
Luego se pesa en básculas y se conduce a los patios donde se almacena
temporalmente o se alimenta directamente en las mesas de lavado de caña para
dirigirla a una banda conductora que alimenta las picadoras.
Picado de caña
La caña transportada por el conductor y en su camino pasa por una serie de cuchillas o martillos (Niveladoras, Picadoras y/o Desfibradoras), las cuales giran a alta velocidad y cortan la caña en trozos pequeños y la desmenuzan para finalmente depositarla en los molinos donde se efectúa la extracción del jugo por presión de las mazas.
Extracción del Jugo
La caña es desmenuzada con cuchillas rotatorias y una
desfibradora antes de molerla para facilitar la extracción del jugo que se hace
pasándola en serie, entre los filtros, o mazas de los molinos. Se
utiliza agua en contracorriente para ayudar a la extracción que llega
a 94 o 95% del azúcar contenida en la caña. El remanente queda en el
bagazo residual que es utilizado como combustible en las calderas, así como
materia prima para la fabricación de tableros de bagazo. Esta constituye la
primera etapa del procesamiento de fabricación de azúcar.
En las prácticas de molienda, mas eficientes, mas del
95 % del azúcar contenido en la caña pasa a guarapo; este
porcentaje se conoce como la extracción de sacarosa.
Molienda
La caña preparada por las picadoras llega a unos
molinos (acanalados), de 3 a 5 equipos y mediante presión extraen el jugo de la
caña, saliendo el bagazo con aproximadamente 50% de fibra leñosa.
Cada molino esta equipado con una turbina de alta
presión. En el recorrido de la caña por el molino se agrega agua, generalmente
caliente, o jugo diluido para extraer al máximo la sacarosa que contienen el
material fibroso (bagazo).
El proceso de extracción con agua es llamado
maceración y con jugo se llama inhibición. Una vez extraído el jugo se tamiza
para eliminar el bagazo y el bagacillo, los cuales se conducen a una bagacera
para que sequen y luego se van a las calderas como combustible, produciendo el
vapor de alta presión que se emplea en las turbinas de los molinos.
El molino
consta normalmente de 3 cilindros (2 inferiores y 1 superior entre y arriba de
los dos primeros), su misión es la extracción del jugo de la caña, en un principio
estos cilindros eran lisos pero posteriormente y hasta la fecha se datan de
ranuras (o rayados), pues esto ayuda a la extracción y al agarre del bagazo, al
pasar entre los cilindros (mazas) las ranuras varían en su paso y su altura
pero en la actualidad se están optando por generalizar a los tamaños mayores
usados (2” o 3”) de paso.
Inicialmente los cilindros o mazas de un molino eran
fijos unos respecto a otros, éstos presentan serios problemas pues al pasar
cuerpos extraños (piedras, pedazos de acero, etc.) su soporte, llamada virgen,
cedía y ocasionaba grandes problemas además la presión que se ejercía sobre el
bagazo quedaba determinada por la altura del colchón de caña a la entrada del
molino. Para solucionar esto se comenzó la búsqueda de presiones elásticas, lo
que condujo a la colocación de resortes de alto calibre sobre la maza superior,
la cual podía levantarse o bajar (flotación), como medio para presionar sobre
los apoyos del cilindro superior y es lo utilizado hasta la fecha.
Pesado de jugos.
El jugo diluido que se extrae de la molienda se pesa
en básculas con celdas de carga para saber la cantidad de jugo sacaroso que
entra en la fábrica.
Clarificación
El jugo obtenido en la etapa de molienda es de
carácter ácido (pH aproximado: 5.2), éste se trata con lechada de cal, la cual
eleva el pH con el objetivo de minimizar las posibles pérdidas de sacarosa. El
pH ideal es de 8 a 8.5, lo cual nos da un jugo brillante, volumen de cachaza,
aumenta la temperatura entre el jugo mixto y clarificado y se evita la
destrucción de la glucosa e inversiones posteriores. Para una buena
clarificación se necesita que la cantidad de cal sea correcta ya que esto puede
variar la calidad de los jugos que se obtienen.
La cal también ayuda a precipitar impurezas orgánicas
o inorgánicas que vienen en el jugo y para aumentar o acelerar su poder
coagulante, se eleva la temperatura del jugo encalado mediante un sistema de
tubos calentadores.
La temperatura de calentamiento varía entre 90 y 114.4
ºC, por lo general se calienta a la temperatura de ebullición o ligeramente
más, la temperatura ideal está entre 94 y 99 ºC. En la clarificación del jugo
por sedimentación, los sólidos no azúcares se precipitan en forma de lodo llamado
cachaza, el jugo claro queda en la parte superior del clarificador.
FILTRACIÓN
La filtración consiste en tomar los lodos, los cuales
previamente se mezclan con bagacillo para darle el soporte y consistencia (los
lodos son las impurezas liquidas y el bagacillo es una partícula fina separada
por cribado del bagazo de la caña) y se pasan por filtros rotatorios que
trabajan al vacío y a los cuales se les adiciona agua caliente en forma de
spray por la parte superior para recuperar la sacarosa que contenían los lodos.
Evaporación
El jugo sale de los clarificadores y mediante el uso de bombas se pasa por una serie de equipos que trabajan con vapor y vació (el vapor para calentar el jugo y hacerle hervir disminuyendole agua y vació para bajar la presión y hacerle fluir).
Dentro de los evaporadores el jugo hierve y va perdiendo agua por evaporación de la misma pasando el jugo de un evaporador a otro por diferencia de presión (a medida que pasa de un evaporador a otro, la presión es menor y se facilita el flujo, pues por ley natural los flujos tienden a ir de lugares de mayor hacia lugares de menor presión - la menor presión se consigue mediante la aplicación de vació en el ultimo evaporador o concentrador).
Al final del tren de evaporadores, al jarabe o meladura o meladura obtenido (el jugo así concentrado se conoce con esos nombres) tiene una concentración que le da aspecto viscoso y de color carmelita oscuro por efecto de la misma concentración. El agua que se retiro en los evaporadores es aproximadamente el 75% del total.
Cristalización
La cristalización se realiza en los tachos, que son
aparatos a simple efecto que se usan para procesar la meladura y mieles con el
objeto de producir azúcar cristalizada mediante la aplicación de calor. El
material resultante que contiene líquido (miel) y cristales (azúcar) se
denomina masa cocida. Esta mezcla se conduce a un cristalizador, que es un
tanque de agitación horizontal equipado con serpentines de enfriamiento. Aquí
se deposita más sacarosa sobre los cristales ya formados, y se completa la
cristalización.
Centrifugación
El centrifugado se realiza mediante el uso de Centrifugas, que son equipos que giran a muy alta velocidad y de donde el cristal de azúcar se separa de la miel que lo rodea y mediante un lavado con agua caliente que tiene lugar dentro de la misma centrifugada, el cristal queda blanco y de aspecto brillante.
La miel obtenida al centrifugar la masa A se conoce como miel A y se utiliza para elaborar los conocimientos de (B) o Masa (B), la cual al centrifugarla en centrifugas diferentes a las usadas para la masa A (para la masa A se usan centrifugas automáticas pero de tipo Batch o de tandas y para la masa B se utilizan centrifugas automáticas continuas).
La miel obtenida al centrifugar la masa B se conoce con el nombre de miel B, la cual es la materia prima para trabajar en la destilería en la elaboración de alcohol Etanol.
Secado
El azúcar húmeda se coloca en bandas y pasa a las
secadoras, que son elevadores rotatorios donde el azúcar queda en contacto con
el aire caliente que entra en contracorriente. El azúcar debe tener baja
humedad, aproximadamente 0.05 %, para evitar los terrones.
Enfriamiento
El azúcar se seca con temperatura cercana a 60ºC, se
pasa por los enfriadores rotatorios inclinados que llevan el aire frío en
contracorriente, en donde se disminuye su temperatura hasta aproximadamente
40-45ºC para conducir al envase.
Envase
Finalmente el azúcar seco se envasa en empaques de diferente capacidad:
En sacos de papel o polipropileno de 50 kilos, conocidos como quintales; en bolsas de plástico conteniendo un peso de 2 1/2 kilos; en bolsas de plástico de 1 kilo y también de 0,5 kilos (1 libra).
Para cada tipo de envase se tienen maquinas envasadoras especiales.
Diagrama completo elaboración de azúcar
