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