INTRODUCCION
El azúcar de caña es uno de los mayores contribuyentes al producto interno bruto agrícola
de los países en desarrollo para el consumo interno y el comercio internacional. Por lo
tanto, el mayor reto para la competitividad de la industria azucarera es la reducción de los
costos de producción para ser más rentables en los mercados locales y regionales. Brasil,
Australia, Tailandia, América del Norte, Centroamérica India, China y Colombia son los
mayores productores y exportadores de azúcar de caña más importantes del mundo. Sin
embargo, varias empresas locales productoras de azúcar se han mantenido fuera de la
competencia en el mercado internacional. El alto costo de producción es un factor
preocupante para los industriales, agricultores y consumidores en la industria azucarera.
Esta actividad requiere un aumento de la producción y rendimiento de caña de azúcar para
lograr la competitividad. Este trabajo aborda los factores relacionados que influyen en el
rendimiento y la competitividad de las empresas productoras de azúcar derivada de la caña.
I. MARCO TEORICO
CAÑA DE AZUCAR
NOMBRE CIENTÍFICO
Saccharum officinarum
DESCRIPCIÓN
La Caña de Azúcar es una gramínea tropical, un pasto gigante emparentado con el sorgo y el maíz. Tiene un tallo macizo de 2 a 5 metros de altura con 5 ó 6 cm. de diámetro. El sistema radicular lo compone un robusto rizoma subterráneo; El tallo acumula un jugo rico en sacarosa, compuesto que al ser extraído y cristalizado en el ingenio forma el azúcar. La sacarosa es sintetizada por la caña gracias a la energía tomada del sol durante la fotosíntesis con hojas que llegan a alcanzar de dos a cuatro metros de longitud. En su parte superior encontramos la panocha, que mide unos 30 cm. de largo
CLIMA
La temperatura, la humedad y la luminosidad, son los principales factores del clima que controlan el desarrollo de la Caña. La Caña de Azúcar es una planta tropical que se desarrolla mejor en lugares calientes y soleados. Cuando prevalecen temperaturas altas la caña de azúcar alcanza un gran crecimiento vegetativo y bajo estas condiciones la fotosíntesis se desplaza, hacia la producción de carbohidratos de alto peso molecular, como la celulosa y otras materias que constituyen el follaje y el soporte fibroso del tallo. Es indispensable también proporcionar una adecuada cantidad de agua a la caña durante su desarrollo, para que permita la absorción, transporte y asimilación de los nutrientes. La Caña de Azúcar se cultiva con éxito en la mayoría de suelos, estos deben contener materia orgánica y presentar buen drenaje tanto externo como interno y que su PH oscile entre 5.5 a 7.8 para su óptimo desarrollo. Se reportan buenos resultados de rendimiento y de azúcar en suelo de textura franco limoso y franco arenoso.
SIEMBRA
Se reproduce por trozos de tallo, se recomienda que la siembra se realice de Este a Oeste para lograr una mayor captación de luz solar. El material de siembra debe ser de preferencia de cultivos sanos y vigorosos, con una edad de seis a nueve meses, se recomienda utilizar la parte media del tallo, se deben utilizar preferentemente esquejes con 3 yemas. El tapado de la semilla se puede realizar de tres formas: manualmente utilizando azadón, con tracción animal ó mecánicamente. La profundidad de siembra oscila entre 20 a 25 cm, con una distancia entre surco de 1.30 a 1.50 m. La semilla debe de quedar cubierta con 5 cm de suelo, el espesor de la tierra que se aplica para tapar la semilla no sólo influencia la germinación y el establecimiento de la población, sino también el desarrollo temprano de las plantas.
COSECHA
La faena de la recolección se lleva a cabo entre los once y los dieciséis meses de la plantación, es decir, cuando los tallos dejan de desarrollarse, las hojas se marchitan y caen y la corteza de la capa se vuelve quebradiza. Se quema la plantación para eliminar las malezas que impiden el corte de la Caña. Aunque se han ensayado con cierto éxito varias máquinas de cortar caña, la mayor parte de la zafra o recolección sigue haciéndose a mano. El instrumento usado para cortarla suele ser un machete grande de acero con hoja de unos 50 cm de longitud y 13 cm de anchura, un pequeño gancho en la parte posterior y empuñadura de madera. La Caña se abate cerca del suelo y se corta por el extremo superior, cerca del último nudo maduro, ya cortadas se apilan a lo largo del campo, de donde se recogen a mano o a máquina para su transporte al Ingenio, que es un molino en el cual se trituran los tallos y se les extrae el azúcar. El azúcar se consigue triturando los tallos y maceran con poderosos rodillos estriados de hierro y se someten, simultáneamente, a la acción del agua para diluir el jugo ya que contiene alrededor del 90% de sacarosa existente en la Caña. El jugo se trata con cal y se calienta para que se precipiten las impurezas; se concentra luego por evaporación y se hierve para que cristalice. Posteriormente se dejan enfriar los cristales y se refina la melaza: se disuelve en agua caliente y se hace pasar a través de columnas de carbón gracias a lo cual los cristales se decoloran.
USOS
La Caña de Azúcar se utiliza preferentemente para la producción de Azúcar,
adicionalmente se puede utilizar como fuente de materias primas para una amplia gama de
derivados, algunos de los cuales constituyen alternativas de sustitución de otros productos
con impacto ecológico adverso (cemento, papel obtenido a partir de pulpa de madera, etc).
Los residuales y subproductos de esta industria, especialmente los mostos de las destilerías
contienen una gran cantidad de nutrientes orgánicos e inorgánicos que permiten su reciclaje
en forma de abono, alimento animal, etc. En este sentido es importante señalar el empleo de
la cachaza como fertilizante, las mieles finales y los jugos del proceso de producción de
azúcar pueden emplearse para la producción de alcohol, lo que permite disponer de un
combustible líquido de forma renovable y la incorporación de los derivados tradicionales
(tableros aglomerados, papel y cartón, cultivos alternativos para alimento animal y mieles
finales). Una pequeña parte la producción de Caña de Azúcar tiene fines de producción de
piloncillo, el cual se obtiene de la concentración y evaporación libre del jugo de la caña,
también es conocido como panela. El piloncillo tiene varios usos, como materia prima en la
industria de la repostería, pastelería, y como endulzante en diversos alimentos y también se
usa para la elaboración de alcohol y otros licores. Otra cantidad de caña aún más pequeña
se utiliza como fruta de estación, aunque se vende todo el año, se concentra en la temporada
navideña para las piñatas y el tradicional ponche.
AZUCAR:
El azúcar es el único alimento que se obtiene de dos especies vegetales distintas, a saber
la remolacha azucarera (beta vulgaris) y la caña de azúcar (saccharum officinarum) en
regiones de cultivo distintas. Sólo se originan situaciones de competencia entre estas dos
especies vegetales relevantes para la economía mundial en pequeñas zonas limítrofes,
donde ambas están sin embargo considerablemente por debajo de su óptimo fisiológico.
Generalmente se sitúan entre los 25 y 28 grados de latitud norte. Las principales zonas de
cultivo de la remolacha azucarera están en las regiones de clima templado de Europa y
Norteamérica, con temperaturas medias de la canícula entre 16 y 25° C y unas
precipitaciones anuales de 600 mm como mínimo. En las regiones subtropicales, el cultivo
tiene lugar en los meses invernales. En caso de precipitaciones inferiores a 500 mm, tiene
que regarse. Las remolachas crecen óptimamente en suelos limosos profundos, con
reacción entre neutra y débilmente alcalina. Como cultivo intensivo, requieren una
fertilización integral mineral suficiente. Dado que por razones fitosanitarias (p. ej.
nemátodos de la remolacha = causa importante de la llamada fatiga de la remolacha) las
remolachas sólo pueden cultivarse cada cuarto año en el mismo campo, el área de
adquisición de una fábrica de azúcar de remolacha es muy extensa. El periodo de
vegetación es en general de 5 a 6 meses. En las zonas de clima templado, los rendimientos
de las cosechas se sitúan entre 40 y 60 t/ha, mientras que en las regiones subtropicales son
por término medio de 30 a 40 t/ha. El contenido de azúcar se mueve entre el 16 y el 18 %.
La caña de azúcar es una planta propia del clima de las tierras bajas tropicales. Las
zonas de cultivo están casi exclusivamente entre los 30 grados de latitud sur y los 30
grados de latitud norte, con los puntos principales entre las isotermas de 20°C al norte y al
sur. Además de una radiación solar intensiva, se requieren al menos precipitaciones
anuales de 1650 mm, o riego adicional. Se prefieren suelos pesados, ricos en nutrientes,
con una alta capacidad de retención de agua; son favorables valores de pH entre débilmente
ácidos y neutros. En correspondencia con la gran producción de masa, las exigencias en
cuanto a nutrientes son muy altas. Los ataques de enfermedades y plagas pueden
reducirse considerablemente a través de selecciones de plantas resistentes y de medidas de
saneamiento. El control biológico de plagas desempeña un papel cada vez más importante.
La caña de azúcar es autocompatible, y se maneja especialmente como monocultivo. Los
tallos se cosechan por regla general después de 14 a 18 meses, y los renuevos (ratoon)
después de 12 a 14 meses. Los rendimientos de las cosechas se sitúan entre 60 y 120 t/ha;
el contenido de azúcar es por término medio del 12,5 %. La cantidad cosechada y el
contenido de azúcar van disminuyendo con la edad de las plantaciones, por lo que
usualmente no se sobrepasa una duración útil total de 4 a 5 cortes.
Las fábricas azucareras constituyen centros industriales con cultivo de materias primas
organizado o realizado por ellas mismas, con sistemas de abastecimiento de energía y
agua propios así como complejos de talleres grandes y diferenciados. El equipamiento de
máquinas y aparatos está preparado para el procesamiento de una única materia prima
natural. En tanto se dedique a la elaboración directa del producto cosechado, la duración de
las operaciones estacionales de procesamiento equivale a la duración del uso de las
instalaciones de la fábrica azucarera. En el caso de instalaciones de nueva planta, la
capacidad de elaboración diaria (24 h) se sitúa entre 5.000 y 10.000 t, debiendo decirse que
fábricas azucareras con un rendimiento superior a 10.000 t/día sólo pueden trabajar en
forma efectiva si disponen de la infraestructura correspondiente. La empresa de
producción debería tener en lo posible una ubicación central en la zona de cultivo de la
materia prima, a las orillas de un curso de agua y enlazada con las redes públicas de
ferrocarriles y carreteras. Los subproductos que se originan durante la fabricación del
azúcar, a saber melaza, lonjas exprimidas de remolacha y bagazo de caña, se aprovechan
y/o se transforman en la propia empresa, o bien se utilizan como materia prima en otras
empresas industriales.
La sacarosa (1-O-(β-D-frutofuranosil)-α-D-glicopiranosa) es un disacárido compuestopor una molécula de glucosa (dextrosa) y una de fructosa (levulosa); está conformada por 12 átomos de carbono, 22 átomos de hidrogeno y 11 de oxigeno, con fórmula condensadaC12H22O11 (oxígeno 51,42%, carbono 42,10%, hidrógeno 6,48%). Con un peso molecular de 342.30, es un solido cristalino que carameliza a 160°C, y es un azúcar no reductor y polialcohol que tiene 3 grupo hidroxilos primarios (-CH2OH 6,1’ y 6’) y 5 en posición secundaria (-CH-OH, 2, 3, 3’, 4 y 4’) (Boscolo, 2003).
La sacarosa, o azúcar de mesa, es obtenida a nivel industrial a partir de la remolacha
azucarera (Beta vulgaris) − que crece en países templados − y de la caña de azúcar
(Saccharum officinarum) o cañamiel (del latín medieval cannamellis o cannamella) − que
crece en climas tropicales y subtropicales − como las únicas fuentes importantes para el
comercio. El azúcar derivado de la caña aporta de 65 a 70 % del mercado mundial de
edulcorantes; los países productores y exportadores de azúcar de caña venden
mayoritariamente el producto en términos de azúcar crudo (raw sugar). En contraposición,
el azúcar de remolacha se comercializa casi íntegramente de modo refinado (F. O. Licht,
2007)
Durante varias décadas, ambas materias primas han sido empleadas para la producción de
sacarosa. Recientemente, la globalización y liberalización de los mercados ha puesto
énfasis en la competitividad internacional de las diversas zonas productoras. En este
sentido, a partir de la década de los setenta, en Brasil la producción simultánea de derivados
de la caña de azúcar − en especial azúcar y etanol − ha vuelto competitiva la producción de
azúcar. Caso similar en Estados Unidos de América, donde la producción de jarabes de
maíz de alta fructosa (HFCS) y etanol basados en el maíz son sustitutos para el azúcar y
etanol de base caña de azúcar.
FAO (2006) reporta que el azúcar se produce en más de 150 países en el mundo, con
diferente grado de desarrollo económico y se consume en todos ellos localmente en
diversos niveles (consumo per capita en kg azúcar/habitante/año), siendo la media mundial
22.64.
La caña de azúcar, principal materia prima, se cultiva en más de 100 países y territorios
(Figura 2). La superficie cosechada se distribuye en 7,638 millones de hectáreas en Asia,
3.519 millones en América del Sur, 2,300 millones en Centroamérica, 1,060 millones en
África, 0.489 millones en Oceanía y 0.393 millones en América del Norte, en países
desarrollados y en desarrollo con diverso nivel tecnológico e indicadores de productividad
en campo y fabrica (FAOSTAT, 2009)
II. PROCESO DE PRODUCCIÓN DEL AZÚCAR:
Aprovechamiento.
La caña de azúcar suministra, en primer lugar, sacarosa para azúcar blanco o moreno.
También tiene aproximadamente 40 kg/tm de melaza (materia prima para la fabricación del
ron. También se pueden sacar unos 150 kg/tm de bagazo. Hay otros aprovechamientos de
mucha menor importancia como los compost agrícolas, vinazas, ceras, fibra absorbente, etc.
Exigencias del cultivo.
La caña de azúcar no soporta temperaturas inferiores a 0 ºC, aunque alguna vez puede
llegar a soportar hasta -1 ºC, dependiendo de la duración de la helada. Para crecer exige un
mínimo de temperaturas de 14 a 16 ºC. La temperatura óptima de crecimiento parece
situarse en torno a los 30 ºC., con humedad relativa alta y buen aporte de agua.
Se adapta a casi todos los tipos de suelos, vegetando mejor y dando más azúcar en los
ligeros, si el agua y el abonado es el adecuado. En los pesados y de difícil manejo
constituye muchas veces el único aprovechamiento rentable.
Los suelos muy calizos a veces dan problemas de clorosis.
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, se atan en haces y se transportan al ingenio, que es
un molino en el cual se trituran los tallos y se les extrae el azúcar. 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 (batey).
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 dispone directamente en las mesas de
lavado de caña para dirigirla a una banda conductora que alimenta las picadoras.
Picado de caña.
Las picadoras son unos ejes colocados sobre los conductores accionados por turbinas,
provistos de cuchillas giratorias que cortan los tallos y los convierten en astillas, dándoles
un tamaño uniforme para facilitar así la extracción del jugo en los molinos.
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 imbibición.
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.
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 º C. 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 tanque; el jugo
sobrante se envía antes de ser desechada al campo para el mejoramiento de los suelos
pobres en materia orgánica.
Evaporación.
El jugo procedente del sistema de clarificación se recibe en los evaporadores con un
porcentaje de sólidos solubles entre 10 y 12 % y se obtiene una meladura o jarabe con una
concentración aproximada de sólidos solubles del 55 al 60 %.
Este proceso se da en evaporadores de múltiples efectos al vacío, que consisten en un
conjunto de celdas de ebullición dispuestas en serie. El jugo entra primero en el
preevaporador y se calienta hasta el punto de ebullición. Al comenzar a ebullir se generan
vapores los cuales sirven para calentar el jugo en el siguiente efecto, logrando así el menor
punto de ebullición en cada evaporador. Una vez que la muestra tiene el grado de
evaporación requerido, por la parte inferior se abre una compuerta y se descarga el
producto. La meladura es purificada en un clarificador.
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.
La masa cocida se separa de la miel por medio de centrífugas, obteniéndose azúcar cruda o
mascabado, miel de segunda o sacarosa líquida y una purga de segunda o melaza. El
azúcar moscabado debe su color café claro al contenido de sacarosa que aún tiene.
Las melazas se emplean como una fuente de carbohidratos para el ganado (cada vez
menos), para ácido cítrico y otras fermentaciones.
Refinación.
El primer paso para la refinación se llama afinación, donde los cristales de azúcar
moscabado se tratan con un jarabe denso para eliminar la capa de melaza adherente, este
jarabe disuelve poca o ninguna cantidad de azúcar, pero ablanda o disuelve la capa de
impurezas. Esta operación se realiza en mezcladores. El jarabe resultante se separa con una
centrífuga y el sedimento de azúcar se rocía con agua.
Los cristales resultantes se conducen al equipo fundidor, donde se disuelven con la mitad
de su peso en agua caliente.
Este proceso se hace en tanques circulares con fondo cónico llamados cachaceras o
merenchales, se adiciona cal, ácido fosfórico (3 a un millón), se calienta con serpentines de
vapor y por medio de aire se mantiene en agitación. El azúcar moscabado, fundida y
lavada, se trata por un proceso de clarificación.
Clarificación o purificación.
El azúcar moscabado se puede tratar por procesos químicos o mecánicos. La clarificación
mecánica necesita la adición de tierra de diatomeas o un material inerte similar; después se
ajusta el pH y la mezcla se filtra en un filtro prensa. Este sistema proporciona una solución
absolutamente transparente de color algo mejorado y forzosamente es un proceso por lote.
El sistema químico emplea un clarificador por espumación o sistema de carbonatación. El
licor que se trata por espumación, que contiene burbujas de aire, se introduce al clarificador
a 65ºC y se calienta, provocando que la espuma que se forma se dirija a la superficie
transportando fosfato tricálcico e impurezas atrapadas ahí. El licor clarificado se filtra y
manda decolorar. Este proceso disminuye bastante la materia colorante presente, lo que
permite un ahorro en decolorantes posteriores.
El sistema de carbonatación incluye la adición de dióxido de carbono depurado hacia el
azúcar fundida, lo cual precipita el carbonato cálcico. El precipitado se lleva 60% del
material colorante presente.
Decoloración - Filtración.
El licor aclarado ya está libre de materia insoluble pero aún contiene gran cantidad de
impurezas solubles; éstas se eliminan por percolación en tanques que contienen filtros con
carbón de hueso o carbón activado
Los tanques de filtración son de 3 metros de diámetro por 6 metros de profundidad, espacio
en el que hay de 20 a 80 filtros de carbón; la vida útil del filtro es de 48 hrs. La percolación
se lleva a cabo a 82ºC.
Los jarabes que salen de los filtros se conducen a la galería de licores, donde se clasifican
de acuerdo con su pureza y calidad. Los licores de color más obscuro se vuelven a tratar
para formar lo que se conoce como "azúcar morena suave".
Una vez clasificados los licores se pasan a un tanque de almacenamiento, de donde se
toman para continuar el proceso de acuerdo al producto final deseado. Los cristales finos de
azúcar se hacen crecer a un tamaño comercial por medio de una velocidad de evaporación o
ebullición controlada, de agitación y de adición de jarabe. La velocidad no debe ser muy
alta ya que se formarán cristales nuevos impidiendo que los ya existentes crezcan.
De los equipos de cristalización pasamos el producto a los tanques de mezclado para
uniformar sus características, de ahí a las centrífugas y finalmente al área de secado. Otra
posibilidad es pasar de los cristalizadores a otro tipo de cristalizadores, donde obtenemos
otros tamaños de partículas: cristales finos para siembra, de aquí pasamos nuevamente a
fundición, mezcladoras y centrífugas para separar las melazas de los cristales.
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.
El azúcar seca y fría se empaca en sacos de diferentes pesos y presentaciones dependiendo
del mercado y se despacha a la bodega de producto terminado para su posterior venta y
comercio.
RECOMENDACIONES
El azúcar se obtiene de la planta de la caña por la reacción de fotosíntesis debiéndose separarse en el proceso de fabricación otros componentes como ser la fibra, las sales minerales, ácidos orgánicos e inorgánicos y otros obteniéndose una sacarosa de alta pureza en forma de cristal.
Es producida por los cañeros en época de zafra, la cosecha de la caña se realiza entre los meses de mayo a octubre, de manera natural, semi mecanizada y mecanizada transportándose al ingenio mediante camiones y/o chatas tiradas por tractores.
En la recepción de la caña se realizan dos operaciones fundamentales:
1. Control de Peso:
Es realizado en balanzas electrónicas computarizadas y en estas se registra el peso del equipo de transporte más la caña al momento de ingresar los camiones o chatas de acuerdo al orden de llegada, después de descansar y al momento de salir se pesa el equipo de transporte vacío y por diferencia se obtiene el peso de la materia prima ingresada.
2. Control de Calidad:
Se realiza en el laboratorio de análisis individual de caña LAICA, en él se toma una muestra representativa mediante el sistema de sonda inclinada, en esta etapa se realizan los siguientes análisis:
· Fibra,
· Sólidos totales,
· Contenidos de sacarosa,
· Pureza
· PH
La caña para ser procesada debe tener una pureza mínima del 75% (Brix/prel).
A estos datos conjuntamente con el control de peso por carga o paquete (un paquete = 24
toneladas), se le aplica la formula de pago al cañero según peso y calidad de su caña.
Una vez recibida la caña es cargada por grúas directamente a las mesas alimentadoras o
almacenada temporalmente. Las mesas alimentadoras que reciben la caña y proveen en
forma continua al conductor que se encarga de transportarla hasta el primer molino, en este
trayecto se las tritura con cuchillas para mejorar la extracción.
Hay dos sistemas de extracción más utilizados llamados TRAPICHE 1 y TRAPICHE 2.
Trapiche 1: es el más pequeño, consta de 6 molinos los cuales se extraen el jugo por efecto
de las altas presiones y uso de agua de indivisión.
Trapiche 2: consta de un molino de pre extensión y un difusor que extrae el jugo mediante
el proceso de lavado con agua a temperaturas elevadas y dos molinos desecados, el jugo
mixto resultante es bombeado a las balanzas de jugo y el bagazo agotado es transportado
mediante transportadoras de cintas hasta la sección de calderas donde se utiliza como
combustible para generar calor.
Si hay 5 calderas acuotubulares que utilizan el bagazo como combustible principal
generando vapor directo, el cual acciona turbo reductores de trapiches y turbos generadores
para producir energía eléctrica, que junto con el vapor de escape de las turbinas es utilizado
en los procesos de calentamiento y evaporación del jugo.
Esta planta denominada como fabrica de azúcar recibe el jugo mixto de los trapiches y
mediante procesos químicos y físicos purifica el jugo obteniéndose sacarosa en forma de
cristal de alta pureza. Producto de proceso de purificación de jugo se obtiene el residuo
llamado cachaza.
Una vez purificado el jugo mixto los procesos empleados en la fabricación del azúcar son
los siguientes:
Con balanzas se pesa el jugo mixto para controlar la cantidad de sacarosa extraida
de la caña y la cantidad que ingresa a la fabrica de azúcar para su procedimiento
Con una columna elevada donde se pone en contacto el jugo con lo el gas sulfuroso
producidos por hornos rotativos a parir del azufre, con lo que se desfavorece la
decoloración del jugo y se precipitan impurezas, en la parte inferior de la columna
de sulfatación se aplica la lechada de cal con el propósito e neutralizar la acidez
presente y formar sales insolubles de calcio que posterior mente son separados en
los cristalizadores
El jugo embalado se transporta mediante bombas centrífugas a los calentadores
multitubulares donde se eleva la temperatura considerablemente con lo que se llega
a esterilizar, s disminuye la viscosidad, la tensión superficial, se complementan
algunas reacciones inconclusas, se coagulan las gomas y las ceras presentes en el
jugo.
Antes de su ingreso a los clarificadores el jugo calentado para por los tanques Flash
que tienen el propósito de eliminar la presión, la alta velocidad y la energía en
exceso que adquiere el jugo en el proceso de calentamiento
Una vez en los clarificadores se produce a la separación de las sustancias insolubles
que se encuentran en suspensión con la ayuda de un poli electrolito mediante
decantación obteniéndose de esta manera el jugo clarificado que pasa por un tanque
para alimentar el proceso de evaporación, por el dónde de los clarificadores se
extraen los sedimentos que contienen un elevado porcentaje de sacarosa y para
recuperarla se aplica el proceso de filtración al vació, también se obtiene la cachaza
agotada que se utiliza un 100% en la producción de vio−abono
El jugo clarificado se transporte por bombas centrífugas al sistema de evaporación
de múltiple efecto donde se elimina aproximadamente el 80% de agua presente
obteniéndose la mezcla con una concentración adecuada para su proceso de
clarificación.
Las sales insolubles en suspensión que se encuentran en la mezcla son separadas en
el clarificador por una rotación, logrando también disminuir el porcentaje de
dextrana, la turbidez y el color obteniéndose la mezcla clarificada que garantiza una
mejor calidad en el proceso de cocimiento y cristalización
En el cristalizador se lleva a cabo un proceso combinado en la evaporación y
cristalización que se produce en los tachos de cocimiento, en ellos se en
Concentran la mezcla y los otros productos azucarados hasta llegar a un punto por
encima del punto de saturación donde la sacarosa pasa del estado de solución a
sacarosa en cristales, obteniéndose las masas cocidas ( masas refinadas ) que son
una mezcla de sacarosa cristalina y miel madre
Posteriormente la masa refinada o cocida pasa por las centrifugadoras automáticas y
continuas donde se lleva a cabo un proceso físico, que consta de al separación de
cristales de sacarosa de la miel de madre, las centrífugas automáticas son empleadas
para procesar la masa cocida A el refinado y las centrifugadoras continuas ara las
masas C y afinado, al final del proceso de centrifugación se obtiene el azúcar extra
fina con un alto grado de humedad no apto para el almacenamiento.
En el proceso de secado se elimina el grado de agua (humedad) en un secador
enfriador rotativo que regula la temperatura final del azúcar y un tamiz que separa
los terrones de azúcar para su envasado.
El azúcar de alta calidad obtenida en el secador es depositada en silos que alimentan
las balanzas electrónicas de precisión donde se envasa el producto.
El azúcar envasada es almacenada en depósitos adecuados de donde se distribuye a
todo el país o a exportaciones a países vecinos como a norte América.
Con relación a los costos de producción, la mayoría de los países
productores han posibilitado la expansión de la producción de azúcar a
partir de la extensión del cultivo de caña más que sobre la base de mejorar el contenido de
azúcar (sacarosa) de la materia prima. México es un buen ejemplo de esto, al incrementar
su superficie cosechada 13.2 % en el periodo 2000/2008, aunque no así el rendimiento
agroindustrial, que disminuyó 1 % y el de campo - 4.1 %; esto se contrapone con las
economías azucareras de menor costos de producción, debido a varios factores que han
posibilitado que el sector azucarero de países como Brasil, Australia, Tailandia, Guatemala,
Colombia, India y del Este Africano hayan funcionado relativamente bien. Un elevado
grado de mecanización, tanto en el campo como innovaciones y modernización en la
industria, ha facilitado el rendimiento de la caña por terreno cultivado, una mejor
extracción de la sacarosa contenida en la caña, además de una elevada tasa de recuperación
del capital en fábrica. Asimismo, estas economías se caracterizan por alargar la temporada
de producción de azúcar, lo que permite hacer un uso extensivo de los recursos fijos. Por su
parte, las bajas remuneraciones de la mano de obra son un factor clave a la hora de explicar
los menores costos productivos de azúcar que soportan este grupo de economías,
principalmente en Brasil y África (Record, 2005 y LMC, 2003 y 1997).
Técnica de reducción y control de las emisiones
Las medidas dirigidas a evitar daños por inmisiones de dióxido sulfuroso originadas por gases de humo constituyen en la retención del SO2 en las plantas de desulfuración (p. ej. absorción en lechada de cal) y en el uso de combustibles que contengan poco azufre. Para reducir la carga de emisiones en los gases de escape ha resultado eficaz la instalación de un
sistema de eliminación de polvo en mojado antes de la entrada a la chimenea. Con el lavado se consigue no sólo eliminar polvo, sino también una separación de SO2 con un rendimiento del 30 % aproximadamente. Si se aplica lodo de carbonatación como líquido de lavado, se logran concentraciones de polvo en el gas puro inferiores a 75 mg/m³. Al mismo tiempo se reduce la emisión de SO2 en un 60 a 70 %. El "lavado de carbonatación" permite así una separación de polvo y SO2 particularmente favorable desde el punto de vista ecológico, ya que no se originan problemas adicionales por aguas residuales o residuos sólidos.
Las emisiones de polvo que se producen en la planta azucarera se reducen con eliminadores de polvo en mojado o con filtros de tejido. La concentración de gas puro se sitúa por debajo de 20 mg/m³. La reducción del polvo se produce en forma análoga en el caso del procesamiento ulterior.
En la industria del azúcar de caña, la proporción de cenizas volátiles, elevada en general, obliga a tomar medidas apropiadas dirigidas a purificar el gas de humo. Plantas de combustión antiguas pueden equiparse ulteriormente sin dificultades con separadores en mojado o en seco (ciclones: rendimiento de aproximadamente el 96 %, más exigentes en cuanto a inversiones y mantenimiento que los separadores en mojado). La demanda de agua para la separación en mojado se cifra en aproximadamente 0,025 m³ de agua por cada 25 m³ de gas.
La supervisión metrológica de emisiones y de la temperatura de los gases de escape de los generadores de vapor y del secado de trozos y lonjas de remolacha se realiza mediante sistemas de medición integrados, que funcionan continuamente. En la industria del azúcar de caña su utilizan predominantemente instrumentos portátiles (p. ej. el equipo de Orsat) para determinar por ejemplo el oxígeno, el dióxido y el monóxido de carbono. Si en el caso de plantas nuevas hay instalados sistema de purificación de gases de escape (conforme al nivel actual de la técnica) y si las emisiones en forma de polvo se sitúan por debajo de 75 mg/m³, basta con realizar mediciones diarias mediante equipos portátiles.
Las molestias por malos olores derivadas de las emisiones de amoníaco se eliminan en su mayor parte con el uso de circuitos cerrados en la parte anterior de las instalaciones.
Los estanques escalonados en lagunas deberían estar equipados siempre con sistemas de ventilación adicionales; han resultado ser muy eficientes los rodillos de ventilación. No deberían ubicarse en las proximidades inmediatas de las fábricas ni de los edificios de viviendas propios de la empresa (apartados del viento).
Para la medición cuantitativa del desagüe se dispone de métodos como p. ej. la medición de la velocidad de flujo con molinetes e integración con la sección de desagüe, o bien la determinación directa mediante un vertedero de aforo.
Las muestras mixtas utilizadas para evaluar el agua residual se analizan para la DBO5
según DEV (fuente: (5)) y en cuanto a sustancias precipitables, DQO y toxicidad para los peces según normas DIN. La EPA ha estipulado procedimientos de análisis para la industria del azúcar de caña en sus "Methods for Chemical Analysis of Water and Wastes". En el caso de los estanques escalonados en lagunas basta tomar muestras aleatorias debido a las escasas fluctuaciones que experimenta en el tiempo la composición de las aguas residuales y a los largos tiempos de estadía.
Para el control del respeto de las normas de protección ambiental deberían crearse los correspondientes órganos y mecanismos de control, nombrándose por ejemplo encargados de protección ambiental. Su misión sería también el control de la operatividad y el mantenimiento periódico de los sistemas de protección del medio ambiente, así como la formación y sensibilización del personal en lo que atañe a cuestiones de ecología. También debería preverse un servicio de asistencia médica dentro de la fábrica y para la población de los alrededores.
Valores límite dictados para protección de la salud:
Los agentes floculantes sintéticos no forman polvo ni irritan la piel al manejarlos, siendo en general toxicológicamente inofensivos. Las sustancias cancerígenas y las sospechosas de tener un potencial cancerígeno son: polvo de amianto, cromatos alcalinos y cromato de plomo (reactivos de laboratorio), formaldehído, hidracina, humo de soldadura por arco voltaico.
La dosis letal (LD50) de una solución de formaldehído al 39 % es de 800 mg/kg de peso corporal (vía oral: rata); según el reglamento alemán sobre materiales de trabajo está clasificado con la designación de peligro "baja toxicidad" y se identifica con el símbolo de peligro R22 ("nocivo en caso de ingestión") (se originan necrosis en la boca, en el tubo digestivo y en el estómago).
MEDIDAS:
Los productos químicos tóxicos deben mantenerse siempre bajo llave; se recomienda utilizar guantes de goma durante los trabajos de análisis; limpiar a fondo recipientes e instrumentos; instalar sistemas operativos de extracción de aire y ventilación.
BIBLIOGRAFIA
1. Ayres, R.U. (1987). La próxima revolución industrial. México D.F.: Ed. Gernika.
2. Bandaranaike, S. D. (2005). “Community Perceptions and the Future of Cane”. Reporte
inédito. School of Tropical Environment Studies and Geography, James Cook
University, Townsville, Australia.
3. Banerjee, S. (2004). Determinants of International Competitiveness: A Comparative
Study of the Sugar Industry in Australia, Brazil, and the European Union. Tesis de maestría
no publicada. Queensland University of Technology, Brisbane, Australia.
4. Boscolo, M. (2003). Sucroquímica: síntese e potencialidades de aplicações de alguns
derivados químicos de sacarose. Química nova. 26(6), 906-912.
5. Dussel, E. (2004). La competitividad de la industria maquiladora de exportación en
Honduras. Condiciones y retos ante el CAFTA. Santiago: CEPAL (LC/MEX/R.853).
6. FAOSTAT (2009). Consultado el 25 de agosto de 2010 en http://faostat.fao.org/
7. FAO (2006). No. 6. Azúcar: indicaciones de política provenientes del análisis de la
reforma del sector azucarero. Consultado el 25 de agosto de 2010 en
ftp://ftp.fao.org/docrep/fao/008/j5586s/j5586s01.pdf
8. F. O. Licht (2009). World Ethanol and Biofuels Report. Ago 2008 / Feb 2009
9. F. O. Licht (2007). World sugar report 1997-2007. Consultado el 25 de agosto de 2010
en http://www.agra-net.com/portal2/home.jsp?template=productpage&pubid=ag064
10. Furtado, A.T.; Scandiffio, M. I. G. y Barbosa, L. A. (2008). “Innovation system in the
Brazilian sugarcane agro industry” En: The 6th Globelics International Conference
(Mexico D.F. 22-24 de septiembre de 2008)
11. Achtzehnte Allgemeine Verwaltungsvorschrift über Mindestanforderungen an das Einleiten
von Abwasser in Gewässer (Zuckerherstellung), Enero de 1982.
12. Autorenkollektiv, Die Zuckerherstellung, Fachbuchverlag Leipzig, 1984.
13. Bronn W.K.: Untersuchung der technologischen und wirtschaftlichen Möglichkeiten
einer Abfallminderung in Hefefabriken durch Einsatz von anderen Rohstoffen anstelle von
Melasse, Forschungsbericht, 1985.
14. Davids, P. und Lange, M.: Die TA-Luft, Technischer Kommentar, Herstellung oder
Raffination von Zucker, 672 - 678, Verlag des Vereins Deutscher Ingenieure, 1986.
15. Deutsche Einheitsverfahren zur Wasser-, Abwasser- und Schlammuntersuchung,
Fachgruppe Wasserchemie, 1979.
16. Großfeueranlagen-Verordnung, Dreizehnte Verordnung zur Durchführung des Bundes-
Immissionsschutzgesetzes, 1983.
17. Hugot: Handbook of Cane Sugar Engineering, Elsevier Scientific Publishing Company,
1972.
18. International Commission for Uniform Methods of Sugar Analysis, Report on the
Proceedings of the 20th Session, 1990.
19. Korn, K.: Harmonisierung von Umweltschutz und Kostenbelastung an Beispielen der
deutschen Zuckerindustrie, Zuckerindustrie 12, 1987.
20. Meade, G. P., Chen J. C. P.: Cane Sugar Handbook, John Wiley Sons, N.Y. 1985.
21. National Institute of Occupational Safety and Health, Registry of Toxic Effects of
Chemical Substances, 1984.
22. Persönliche Mitteilungen des Instituts für Landwirtschaftliche Technologie und
Zuckerindustrie zu Fragen über alternative Chemikalien zur Desinfektion und Reinigung
von Säften in der Zuckerindustrie, 1991.
23. PNUMA - Industry & Environment Overview Series, Environmental Aspects of the
Sugar Industry, 1982.
24. Reichel, H. U.: Auswirkungen der TA-Luft und der Großfeueranlagen-Verordnung auf
die Zuckerindustrie, 1985.
25.TA-Luft: Erste Allgemeine Verwaltungsvorschrift zum Bundes-
Immissionsschutzgesetz, 1986.
26. Technische Regeln für gefährliche Arbeitsstoffe, Bundesarbeitsblatt, 1985.
27. Untersuchungen über Desinfektionsmittel für deren Einsatz in Extraktionsanlagen,
Nickisch/Hartfiel/Maud, Zuckerindustrie 108, 1983.
28. Zucker-Berufsgenossenschaft, Lärmbereiche in der Zuckerindustrie, 1978.