martes, 22 de marzo de 2011

Descripción del Proceso Productivo del Azúcar

INGENIO TRUJILLO (VENEZUELA)

El proceso productivo del azúcar, comienza con la llegada al Central de la caña que es transportada en camiones, con pesos que oscilan entre 10 y 20 toneladas, esta debe ser pesada antes de ir a la molienda en una Romana que se encuentra equipada con una computadora y un pesaje digital que imprime el ticket de pesaje automáticamente, de ahí esta se dirige a la sonda, la cual es un equipo que permite el muestreo individual de los envíos de caña de azúcar a la fabrica con velocidad suficiente que asegura un alto porcentaje de análisis realizados y que influyen directamente en la representatividad y exactitud en el pago equitativo de la materia prima. Una vez pesada, la caña se dirige a las cuchillas cañeras que se encuentra conformada por 48 hojas, de ahí pasa a la desfibradora que tiene 24 hojas, la cual alimenta los molinos en forma continua y constante, en este punto se separa el jugo o guarapo que se dirige a la fabrica para su procesamiento y el bagazo que va a la caldera para ser quemado y convertido en energía.

Para obtener azúcar refinado consta de dos grandes etapas; obtención de azúcar crudo y la otra de refinación, para ello es necesario pasar por los siguientes procesos.

 

1.- Etapa de Crudo

En esta etapa se inicia con la molienda o extracción del jugo de la caña ya preparada con anterioridad, esta operación se realiza con un tandem de molienda, compuesta por cinco (5) molinos, de cuatro (4) mazas cada uno con alimentación forzada del tipo conductor, el cual tiene una capacidad nominal de 1200 toneladas de caña diarias. La caña desfibrada pasa por el tandem de molinos, donde cada uno hace una extracción ayudado por el jugo del molino siguiente, excepto por el primero; para ayudar a la extracción a la salida del tercer y cuarto molino se le agrega agua a 80°C aproximadamente a esta operación se le llama imbibición. En el segundo molino se aplica una biocida que puede ser amonio cuaternario o tricarbamatos, que sirven para evitar la descomposición del jugo. Este jugo antes de ser enviado a fábrica es tamizado en unos coladores del tipo DSM.

En el proceso de extracción se obtiene, en los molinos bagazo que se utiliza como combustible en las calderas y jugo mixto que es la mezcla de los diferentes jugos obtenidos en cada molino, el cual es enviado a fabricación.

 

2.- Alcalización y Calentamiento

El jugo mixto proveniente de los molinos pasa a un tanque llamado de encalado, donde es tratado con una solución cal (5°Baumé) con la finalidad de aumentar el pH desde 4.5 hasta 7.2 y 7.4 aproximadamente, este producto reacciona con los fosfatos contenidos en el jugo formando un compuesto con el nombre de fosfato tricalcico, que forma sales precipitables de gran superficie de contacto y por ende de gran poder en la clarificación de los jugos. De esta manera también se resguarda el jugo de la alta temperatura y retención que causan deterioro debido a la inversión de los azúcares, así como su ayuda en la separación de los sólidos suspendidos. Inmediatamente después de encalado el jugo, se bombea hacia los calentadores multietapa, elevándose a una temperatura de 105 °C aproximadamente, con la finalidad de disminuir la tensión superficial del líquido y lograr una mejor separación de las partículas sólidas.

 

3.- Clarificación

El jugo ya calentado es descargado en un tanque conocido como tanque flash, con la finalidad de llevar el líquido a una velocidad laminar, separando el vapor y gases que vienen con el jugo por un auto evaporación debido a la alta temperatura y baja de presión. Después del tanque flash el jugo entra a un equipo llamado clarificador a la menor velocidad posible o laminar, en el trayecto entre el tanque flash y el clarificador se dosifica una pequeña cantidad (7ppm) de floculante aniónico, compuesto principalmente por poliacrilamidas de alto peso molecular que aglomeran las partículas sólidas y decantan al fondo del clarificador. El tiempo de retención en este equipo es de aproximadamente cuatro (4) horas que es lo necesario para lograr una buena clarificación.
En este punto salen dos productos; la cachaza que es un producto de desecho con trazas de jugo y el jugo clarificado que pasa al siguiente paso del proceso.

 

4.- Cachaza (Alcohol de caña)

Este desecho es producto de la clarificación, está compuesto por: residuo de jugo, lodos, bagacillo y materia extraña separada en la clarificación. Como este producto contiene parte de jugo, se pasa a un tanque con movimiento donde se mezcla con un 15 % de bagacillo colado proveniente de los molinos, luego pasa a la bandeja de alimentación de unos filtros rotativos llamados OLIVER, que trabajan al vacío, donde se separan los lodos y el jugo clarificado va al tanque de encalado.

 

5.- Evaporación

Consiste en concentrar el jugo clarificado desde 12 °Brix hasta 65 °Brix de densidad aproximadamente, eliminando gran parte del agua que contiene, ya que poseen una densidad muy baja, el jugo clarificado se bombea hasta los evaporadores múltiple efecto, el concentrado que se obtiene del ultimo cuerpo recibe el nombre de meladura. Para esta operación el central cuenta con dos (2) calentadores de jugo, dos (2) pre-evaporadores y el cuádruple efecto que operan alternadamente con vapor de escape proveniente del turbogenerador.
El trabajo que se realiza en esta área es transferencia térmica, por lo que el paso del jugo deja depósitos formados principalmente por sales de calcio y magnesio en la tubería interna de los equipos, que es necesario removerlos cada 17000 toneladas de caña molida. Para este trabajo es necesario utilizar soda cáustica liquida y consiste en el calentamiento de una solución al 20% aproximadamente a 100°C durante 8 horas, esta soda es reusable hasta que su concentración baje a menos del 10% donde se regenera con soda nueva. La segunda parte del tratamiento consiste (en una vez enjuagado el equipo es decir que el pH de sus enjuagues sea neutro) en hacer el mismo procedimiento anterior, pero esta vez con una solución de ácido clorhídrico al 2% del volumen de calandria del equipo a 90°C durante dos horas.

 

6.- Clarificación de Meladura

El jugo concentrado obtenido de la evaporación aún contiene muchas impurezas, por lo que se somete a una nueva clarificación tratándolo con ácido fosfórico, solución de cal, agua oxigenada, floculante y aumento de temperatura. Esta clarificación a diferencia de la del jugo es por fosflotación, la meladura es calentada entre 70 y 80 °C por contacto directo con vapor y luego pasa por un aireador tipo submarino descargándose en el clarificador donde se separan las impurezas que retornan al tanque del jugo de encalado y la meladura clarificada se envía a la siguiente etapa (cocimiento de crudo). El central cuenta con un clarificador para meladura tipo de capacidad.

 

7.- Cristalización

Esta operación se lleva a cabo en equipos de transferencia térmica que trabajan al vacío (26” de Hg), conocidos como tachos, calentando con el vapor proveniente de los evaporadores. Su temperatura de trabajo es de 65°C. El vacío es producido por condensadores barométricos de cortina, alimentados por agua de pozo profundo y auxiliados por una bomba extractora de aire, el central adopta un sistema de tres(3) templas, conocido como doble magma, para esto cuenta con tres (3) tachos, dos (2) de 42.34 m3 y uno (1) de 30.20 m3.

Este sistema consiste en agotar el contenido de sacarosa agotando la miel madre en cocimientos escalonados, iniciándose con la cristalización, que consiste en concentrar la miel madre hasta alcanzar su punto de saturación e inyectar una mezcla de alcohol isopropilico y azúcar pulverizado, provocando la aparición de núcleos de cristales y se alimenta hasta completar el nivel de trabajo, luego se hacen cortes y llenados consecutivos hasta alcanzar el tamaño de cristales requeridos, separándose estos cristales de la miel agotada con máquinas rotativas llamadas centrifugas.

Las cristalizaciones se hacen solamente para masas cocidas de tercera de la forma antes descrita, cristalizando sobre la meladura y alimentando con miel obtenida de la centrifugación de la masa cocida de primera y/o de segunda. Esta masa cocida se centrifuga para separar los cristales de la miel, siendo esta ultima un residuo del proceso llamado melaza y se almacena en tanques para su posterior venta. Este azúcar se mezcla con miel de primera o agua y se obtiene la semilla para el cocimiento de segunda (magma C).

 

8.- Masa Cocida B

Su semilla proviene de la manera antes descrita y se alimenta con la miel primera, hasta completare el cocimiento. Esta se centrifuga para separar los cristales de la miel, obteniéndose la miel segunda para alimentar los cocimientos de tercera y el azúcar que es mezclado con meladura es la semilla para los cocimientos de primera.

Una vez que el central esta en operación completa, los cocimientos de primera provienen de la semilla formada por el azúcar producida de cocimientos de segunda y meladura, de su centrifugación se obtiene el azúcar de primera o afinado que pasa a la refinería y miel de primera para alimentar los cocimientos de segunda. En conclusión el sistema consiste en el agotamiento progresivo de la miel madre en tres tipos de templas A, B y C.

 

9.- Centrifugación

Consiste en la separación de los cristales en masas cocidas de la miel madre utilizando máquina rotativas llamadas centrifugas, aplicando lavados para eliminar las capas de miel que recubren dichos cristales para esto el central cuenta con tres (3) centrifugas manuales marca WESTERN STATES del tipo ROBERTS, una (1) centrifuga automática maraca BROAD BENT, dos (2) centrifugas continuas marca WESTERN STATES del tipo CC6, una (1) centrifuga continua marca BMA tipo K-1000.

 

II Etapa de Refinación

El Central Azucarero Trujillo tiene una capacidad instalada en la refinería para 150 toneladas de azúcar por día, su finalidad es extraer las impurezas restantes del azúcar afinado con el fin de elevar su contenido en sacarosa de 98.60% a 99.80% y llevarla a parámetros requeridos para la comercialización del azúcar de refino.
La refinería tiene dos períodos uno de molienda, donde el azúcar viene directo de la cristalización del jugo extraído y otro de refinación de azúcar crudo importado, donde la primera corresponde a la descripción hecha anteriormente y la segunda debe pasar la operación conocida como afinación.

 

1.- Afinación

Es solamente aplicado al azúcar importado, con el fin de prepararla para su refinación, eliminando el contenido de miel alrededor del cristal. Esta operación consiste en mezclar el azúcar crudo con miel de alta pureza (94%) se conoce como minglado luego se pasa por las centrifugas de primera para la separación y lavado de los cristales.

 

2.- Disolución

Esta etapa consiste en disolver el azúcar con agua caliente, aplicando vapor directo en un tanque disolutor hasta preparar un disuelto entre 65 y 70 °Brix, a una temperatura de 80°C, esto se conoce como licor disuelto. En este punto se adiciona un decolorante y cuenta con un control de densidad y flujo para evitar que la variación afecte el proceso de refinación.

El licor es enviado a un tanque de reacción donde se aplican los productos químicos: acido fosfórico, agua oxigenada y cal en disolución al 1° Baumé, su finalidad es resguardar el licor de los efectos de alta temperatura y bajo pH, así como su ayuda para la separación física de las impurezas, pasando a un tanque pulmón de donde es bombeado a un aireador tipo submarino, luego pasa por un calentador de varios pases elevando la temperatura a 90°C aproximadamente y descarga a la entrada del clarificador. En este trayecto, se aplica un floculante aniónico de bajo peso molecular compuesto principalmente de poliacrilamida.

 

3.- Clarificación del Licor

En este proceso se procede a la separación de las impurezas contenidas en el licor por el método de fos-flotación, en el cual las impurezas flotan y el licor clarificado se extraer por la parte inferior del clarificador con ayuda de los productos químicos, la acción de la temperatura y aireación ya mencionados. El Central cuenta con dos (2) clarificadores para licor, rectangulares de 27.000 pies3, cada uno.

En este punto salen dos productos: cachaza, la cual pasa al desendulzadora de espuma y el licor clarificado que pasa a la siguiente etapa. En zafra la desendulzadora de espuma trabaja en una etapa y sus residuos se descargan en el tanque de encalado, en época de refino los residuos se descargan en un tanque sedimentador.

 

4.- Filtración

El licor clarificado es pasado por tres (3) auto filtros marca Suchar revestidos con tierra infusoria que operan en paralelo y se descarga en un tanque para luego ser bombeado a unos filtros trampa marca DUAL tipo E-2127. De este punto el licor refiltrado pasa a los tanques de alimentación de los tachos de refino.

 

5.- Cristalización

El Central cuenta con dos (2) tachos para refino adoptando un sistema de cuatro cocimientos (A, B, C y D). Este proceso consiste en agotar el licor madre a través de cocimientos escalonados hasta bajar la pureza de la miel a donde el material lo permita, para que al mezclar los diferentes tipos de azúcares se obtengan los colores permitidos en la comercialización del producto.

 

6.- Templa A

Se prepara concentrando la miel madre o licor filtrado hasta su punto de sobresaturación, se agrega una mezcla de azúcar pulverizado y alcohol con el fin de provocar su cristalización, una vez cristalizado se alimenta con el mismo licor hasta llevarlo al nivel de trabajo del tacho; luego se descarga en un mezclador para separar los cristales por centrifugación. De esta centrifugación se obtiene dos materiales; la miel utilizada en el siguiente cocimiento y el azúcar húmedo “A” que es enviado a una tolva donde es almacenado para preparar las mezclas.

 

7.- Templa B

Cada dos templas A dan miel para la preparación de una B y así sucesivamente con los demás cocimientos, se procede al igual que el anterior descargado y centrifugado se obtiene el azúcar húmedo “B” que es separado en una tolva para este tipo de azúcar y la miel B que es utilizada para el siguiente cocimiento.

 

8.- Templas C y D

Se procesan de la misma manera consecutivamente al igual que las anteriores utilizando los mismos equipos, los azúcares húmedos “C” y “D” se envían a las tolvas para el almacenamiento de estos azúcares y la miel retorna para el siguiente cocimiento, a excepción de la miel “D” que es enviada a los cocimientos de crudo debido a su alto color. Para esto el Central cuenta con dos tachos uno de 16.30 m3 y otro de 17.30 m3.

 

9.- Centrifugación

Consiste en la separación por este método físico de los cristales de azúcar aplicando lavados de acuerdo al cocimiento que sé este centrifugando. El Central cuenta con dos (2) centrifugas manuales marca WESTERN STATES y una (1) automática marca BROAD BENT.

 

10.- Mezcla y Secado

Se cuenta para esta operación con cuatro (4) tolvas para separar los azucares provenientes de los cocimientos A, B, C y D. Estos azucares se mezclan entre sí, por medio de sinfines de velocidad variable haciendo las mezclas de acuerdo a los colores que se este manejando para lograr un color final de acuerdo a las normas establecidas para la comercialización.
El azúcar mezclado pasa a través de conductores hasta la tolva de alimentación del secador. El central cuenta con un secador horizontal, su función es llevar el producto de 0.90% a 0.07% de humedad aproximadamente, la operación consiste en aplicar aire caliente y seco el lecho de azúcar a través del secador, luego es enfriado por un extractor de aire al final del secador. Luego de salir del secador es llevado por conductores hasta las tolvas receptoras de azúcar seco que alimentan el envase.

 

11.- Envase

En la sala de envase existe una envasadora de aproximadamente siete (7) sacos por minuto; el envase es de 50 Kilogramos.

 

Laboratorio y Control de Calidad

Para control de calidad se cuenta con un laboratorio general con suficientes equipos para realizar análisis en tratamiento de aguas industriales y control de aguas en calderas, análisis de materia prima, control general de las etapas del proceso, control de calidad en el producto terminado. También se cuenta con un Laboratorio Microbiológico equipado para realizar control microbiológico del producto terminado, control en los efluentes y afluentes y agua del consumo humano.

 

Proceso

 


 

Referencias bibliográficas:

CVA Azucar 2011. "Central Azucarero Trujillo" [En línea], disponible en: http://www.cvaazucar.com/index.php?option=com_content&view=article&id=56&Itemid=112 [Accesado el día 10 de marzo de 2011]
Wikipedia 2011a. "Azúcar"  [En línea], disponible en: http://es.wikipedia.org/wiki/Ca%C3%B1a_de_az%C3%BAcar
Wikipedia 2011b. "Azúcar de caña"  [En línea], disponible en: http://es.wikipedia.org/wiki/Az%C3%BAcar_de_ca%C3%B1a
Youtube 2011a. "Proceso de Elaboración del Azúcar"  [En línea], disponible en: http://www.youtube.com/watch?v=S95C3VaGoeU
Youtube 2011b. "Proceso de Elaboración del Azúcar"  [En línea], disponible en: http://www.youtube.com/watch?v=S95C3VaGoeU
Rincon del Vago 2011. "Azúcar: proceso de producción" [En línea], disponible en:
http://html.rincondelvago.com/azucar_proceso-de-produccion.html [Accesado el día 10 de marzo de 2011]

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