Post on 04-Jun-2018
II
AGRADECIMIENTO:
Con el presente trabajo quiero expresar mis
más sinceros agradecimientos en primer lugar
a DIOS por darme fuerza e iluminarme para
culminar lo propuesto, a mis padres ENMA
CABRERA Y MAURO ESPINOZA, ya que
gracias a sus enseñanzas, consejos, sabiduría
y con mucho amor me supieron guiar y me
apoyaron en todo momento para la
culminación del presente trabajo.
A todos los profesores de la UNIDAD
ACADEMICA DE INGENIERIA QUIMICA,
INDUSTRIAL , ALIMENTOS, BIOMOLECULAR,
BIOCOMBUSTIBLES Y BIOFARMACIA que a lo
largo de mi carrera me guiaron y compartieron
conocimientos tanto profesionales como
personales para poder desempeñarme en la vida
profesional.
A todos mis amigos que estuvieron junto a mí,
a lo largo de mi carrera compartiendo
experiencias y conocimientos.
III
DEDICATORIA:
Dedico mi sacrificio y trabajo a mis queridos
padres ya que si no fuera por su apoyo
incondicional; entrega comprensión y que me
enseñaron a encarar las adversidades sin perder
ni desfallecer en el intento, a mis hermanos Juan
Carlos y David quienes me ayudaron económica
y emocionalmente y son la razón por la cual he
culminado con lo que me propuesto.
A mis abuelitos Lucio Cabrera y Julia Espinosa,
por ser los pilares de mi familia y saber guiarnos
a todos con sus enseñanzas y experiencia. A toda
mi familia porque a pesar de la distancia siempre
estuvieron conmigo apoyándome en los buenos y
malos momentos para salir adelante.
IV
PRELIMINARES
CARATULA I AGRADECIMIENTO II DEDICATORIA III JUSTIFICACIÓN 1 OBJETIVOS GENERAL 2 OBJETIVOS ESPECIFICOS 2 INTRODUCCION 3
CONTENIDO
CAPITULO I: CAÑA DE AZUCAR
1.1. Historia 5
1.2. Definiciones Generales 6
1.3. Taxonomía y morfología 7
1.4. Estructura vegetativa 8
1.5. Composición 9
1.6. Variedades 11
1.7. Enfermedades y plagas 14
1.8. Siembra 16
1.9. Cosecha 18
1.10. Deterioro de la caña 22
CAPITULO II: AZUCAR
2.1. Introducción 26
2.2. Historia 27
V
2.3. Proceso de producción del Azúcar 29
2.3.1. Labores de campo y Cosecha 30
2.3.2. Patios de Caña 31
2.3.3. Molienda 31
2.3.4. Pesado de jugos 32
2.3.5. Clarificación 33
2.3.5.1. Tratamiento preliminar 34
2.3.5.2. Sistema de Clarificación 36
2.3.5.3. Circulación de la cal 37
2.3.5.4. Aplicación de cal como sacarato 39
2.3.5.5. Alcalinización continúa 39
2.3.5.6. Control de adición de cal 40
2.3.5.7. Control de PH 40
2.3.5.8. Limpiador de electrodos 41
2.3.5.9. Eliminación de la Ceniza 41
2.3.5.10. Eliminación de no azucares orgánicos 41
2.3.5.11. Aumento de pureza 42
2.3.5.12. Dosificación del floculante 43
2.3.6. Evaporación 43
2.3.7. Cristalización 44
2.3.8. Centrifugación 45
2.3.9. Secado 45
2.3.10. Enfriamiento 46
2.3.11. Envase 46
VI
2.3.12. Basura 47
2.3.13. Diagrama de Proceso 49
2.4 Tipos de Azúcar 49
CAPITULO III: AZUCARES Y NO AZUCARES
3.1. Azucares y carbohidratos 51
3.2. Sacarosa 51
3.3. Glucosa 52
3.4. Fructosa 53
3.5. Azúcar de plantas y Animales 54
3.6. Almidón 55
3.7. Dextrano 56
3.8. Componentes Minerales 56
CAPITULO IV: REACTIVOS QUIMICOS UTILIZADOS EN LA
PRODUCCION DE AZUCAR
4.1. Antibióticos 57
4.2. Cal 57
4.2.1 Calidad de la cal 57
4.3. Oxido de magnesio 58
4.4. Acido Sulfuroso 58
4.5. Carbonato de Sodio 59
4.6. Acido fosfórico 59
VII
4.6. Sustancias utilizada para purificación del jugo 59
4.7. Poli electrolitos 60
4.8. Dextrosa 60
4.9. Amilasa 60
4.10. Antiespumantes 61
4.11. Edulcorantes alternativos 61
CAPITULO V: ANALISIS DEL AZUCAR REFINADO
5.1. Determinación de Parámetros de Calidad 63
5.1.1. Color del Azúcar 63
5.1.2. Método de determinación del color 63
5.1.3. Color de los azucares en solución 65
5.1.4. Cenizas 66
5.1.5. Pruebas de sedimentos 67
5.1.6. Turbidez 68
5.1.7. Dióxido de Azufre 68
5.1.8. Humedad 70
5.1.9. Sabor y Olor 71
5.1.10. Pruebas Microbiológicas 72
5.1.11. Tamaño del Grano 77
5.1.12. Densidad 78
5.1.13. Formación de Espuma 79
5.1.14. Sulfitos en el azúcar blanco 80
VIII
5.2. Determinación de sólidos totales y Densidad 81
5.2.1. Grados Brix 81
5.2.2. Grados Baume 81
5.2.3. Hidrómetros 83
5.2.4. Densitómetro de lisotopos 83
5.2.5. Índice de refracción 84
CAPITULO VI: MAQUINARIA
6.1. Cuchillas corta caña giratoria 87
6.2. Desfibradoras 88
6.3. Trituradoras 89
6.4. Maquinaria de Molienda 89
6.5. Alimentadores de bagazo 90
6.6. Equipo para limpieza de la caña 92
CAPITULO VII: INGENIOS Y MERCADO DEL AZUCAR
7.1. Historia de los ingenios 93
7.2. Ingenios del mundo y su producción 94
7.3. Mercado del azúcar 95
7.4. Mercado de edulcorantes alternativos 97
7.5. Canales de Comercialización 98
7.6. Utilización del Bagazo 98
IX
7.7. Tableros aglomerados 101
CAPITULO VIII: ELABORACION DE ALCOHOL
8.1. Historia 106
8.2. Proceso de Elaboración 107
8.3. Tipos de alcohol 110
8.4. Biocombustible a partir de caña de Azúcar 112
8.5. Alcohol y su mercado 117
CONCLUSIONES 119
BIBLIOGRAFÍA 123
INDUSTRIA DE LA CAÑA DE AZUCAR
ALEXANDRA ESPINOZA C. 1
JUSTIFICACION
La siguiente monografía presenta un tema muy importante en la actualidad, la
utilización adecuada de los recursos naturales, como en el caso de la caña de
azúcar que es una especie vegetal que se cultiva con mucha facilidad en ciertas
zonas de nuestro país y a partir de ella se puede obtener gran variedad de
productos para la satisfacción de necesidades de los seres humanos.
Además presenta el tema de biocombustible a partir de la caña de azúcar, que
en la actualidad es de mucha importancia, para contrarrestar el aumento del
Calentamiento Global del planeta, ya que en la industria de la caña de azúcar la
elaboración de productos, el índice de contaminación es muy bajo, además sus
costos de elaboración son reducidos.
La caña de azúcar es un recurso muy rentable del cual se elaboran varios
productos, como el azúcar que es un producto de primera necesidad, y que en
nuestro país existen varias fabricas de allí la importancia en la realización de
este tema la INDUSTRIA DE LA CAÑA DE AZUCAR.
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ALEXANDRA ESPINOZA C. 2
OBJETIVOS
1.-OBJETIVO GENERAL
Dar a conocer la elaboración de diferentes productos a partir de la
CAÑA DE AZUCAR y su correcta utilización de este recurso natural.
2.- OBJETIVOS ESPECIFICOS
Conocer los diferentes tipos de caña de azúcar y en donde se cultivan.
Describir el proceso industrial para la elaboración del azúcar.
Precisar los diferentes tipos de azúcares existentes en la naturaleza.
Conocer los diferentes reactivos utilizados en la elaboración del azúcar.
Establecer los diferentes análisis utilizados en la elaboración del azúcar.
Describir los diferentes procesos de elaboración de productos de caña
del azúcar.
Conocer los diferentes Ingenios existentes y su mercado en la
actualidad.
Entender la importancia de la elaboración y utilización de
Biocombustibles.
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ALEXANDRA ESPINOZA C. 3
INTRODUCCION
Una de las ramas de la agricultura que resulta muy atractiva para este propósito es, sin
lugar a dudas, la agroindustria de la caña de azúcar, ya que 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 entre otras; por tal razón su estudio es extenso y de gran importancia lo
que se debe, a diferentes razones y beneficios.
Gran cantidad de países subdesarrollados producen azúcar a partir de caña. La
industria de la caña de azúcar permite desarrollar una amplia industria de derivados
que a su vez potencie el despegue de otras ramas. Además que la utilización de la caña
no requiere de estudios extensos y utilización de grandes recursos para realizarlo
Los residuales, subproductos y desechos de la industria de la caña del azúcar,
especialmente los mostos de las destilerías son relativamente contaminantes, al
mismo tiempo que contienen una gran cantidad de nutrientes orgánicos e inorgánicos
que permiten sus reciclaje en forma de abono para plantaciones y de recuperación del
propio suelo para su posterior cosecha, además de alimento animal y el empleo de la
cachaza como fertilizante.
INDUSTRIA DE LA CAÑA DE AZUCAR
ALEXANDRA ESPINOZA C. 4
El tratamiento de los efluentes (aguas residuales y mostos) mediante la fermentación
anaeróbica puede utilizarse para la obtención de energía renovable en forma de
biogás, 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
liquido en forma renovable y casi no contaminante.
Tomando en cuenta los aspectos antes señalados, este trabajo tiene como objetivo
fundamental caracterizar la agroindustria de la caña de azúcar, a partir del
comportamiento del mercado de algunos derivados tradicionales (tableros
aglomerados, papel, cartón, cultivos alternativos para alimento animal y mieles finales)
y de escenarios productivos viables tecnológicamente, que ilustran las posibilidades,
alternativas y potencialidades de cualquier país.
INDUSTRIA DE LA CAÑA DE AZUCAR
ALEXANDRA ESPINOZA C. 6
1.1 HISTORIA
Las primeras referencias que se dan del azúcar, son en el año 4.500 antes de Cristo,
así nos lo demuestran. Mucho tiempo después, hacia el año 510 a.C., el azúcar llega
hasta Persia donde los soldados del Rey Darío fascinados por sus propiedades la
denominaban "esa caña que da miel sin necesidad de abejas".
1Al no poder satisfacer su avidez por el azúcar con la miel recogida en las colmenas de
los árboles, el hombre primitivo aprendió a preparar azúcar crudo a partir de varias
fuentes vegetales. A pesar de que todas las plantas verdes producen alguna forma de
azúcar especialmente en cantidades suficientes para su crecimiento y metabolismo,
sólo algunas almacenan un sobrante. El azúcar acumulado se puede almacenar en las
hojas del tabaco, los capullos de ciertas palmas, los tallos de algunas variedades de
caña de azúcar, maíz y sorgo, y en las raíces de la remolacha.
Mientras que los orígenes de la agricultura se remontan a unos 900 años el cultivo de
la caña de azúcar no es tan antiguo. En la literatura hindú, el registro más antiguo data
de hace aproximadamente 3000 años, y la obtención de azúcar crudo se desarrollo
alrededor del año 4000. a de J.C.
La Caña de Azúcar es una gramínea tropical, cuyo nombre científico es Saccharum
officinarum, es 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
1 C.P. CHEN James, Manual del Azúcar de Caña Editorial Limusa,S.A. capt I, pag 27-28
INDUSTRIA DE LA CAÑA DE AZUCAR
ALEXANDRA ESPINOZA C. 7
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. La caña de azúcar contiene
entre 8 y 15% de sacarosa. El jugo obtenido de la molienda de la caña se concentra y
cristaliza al evaporarse el agua por calentamiento.
1.2 DEFINICIONES GENERALES
BAGAZO: Es el residuo después de la extracción del jugo de la caña por
cualquier medio, molino o presa.
BRIX: El Brix de una solución es la concentración (expresada en g de
concentrado en 100 g de solución) de una solución de sacarosa pura en
agua.
CACHAZA: Impurezas resultantes de la decantación en el proceso de
purificación del jugo de caña de azúcar.
CAÑA DE AZUCAR: La Caña de Azúcar es una gramínea tropical, cuyo
nombre científico es Saccharum officinarum, es 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 tallo acumula un jugo
rico en sacarosa, compuesto que al ser extraído y cristalizado en el
ingenio forma el azúcar.
CARBONATACIÓN: Procedimiento auxiliar de la defecación utilizando
ácido carbónico.
DEFECACIÓN: Método de purificación del jugo por medio de cal.
INDUSTRIA DE LA CAÑA DE AZUCAR
ALEXANDRA ESPINOZA C. 8
GRAMÍNEA: Hierba de tallo grueso que se puede cultivar en todos los
países con clima tropical y en diversas condiciones (caña de azúcar).
JUGO ABSOLUTO: Son todas las materias disueltas en la caña, más el
agua total de la caña.
JUGO RESIDUAL: Es la fracción de jugo que no ha podido ser extraída y
que queda en el bagazo.
PAJA: Es la materia seca, insoluble en agua, de la caña.
POL: Es la concentración expresada en g de solución en 100 g de
solución. De una solución de sacarosa pura en agua.
SULFITACIÓN: Procedimiento auxiliar de la defecación utilizando ácido
sulfúrico.
ZAFRA: Período de trabajo en que se espera lograr una meta de
producción de azúcar.
1.3 TAXONOMÍA Y MORFOLOGÍA
Es una gramínea tropical que pertenece a la misma tribu que la del sorgo
(ANDROPOGONEAE), es un hibrido complejo de dos o más de ciertas especies
herbáceas vivaces, se cultiva en muchas zonas calurosas y húmedas de todo el mundo
por el azúcar que contiene en los tallos formados por numerosos nudos.
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Pertenece a la familia de las gramíneas, género Saccharum. Las variedades cultivadas
son híbridos de la especie officinarum y otras afines (spontaneum).Es un cultivo
plurianual, se corta cada 12 meses, y la plantación dura aproximadamente 5 años.
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; puede propagarse por estos
rizomas y por trozos de tallo. La caña tiene una riqueza de sacarosa del 14%
aproximadamente, aunque varía a lo largo de toda la recolección.
1.4 ESTRUCTURA VEGETATIVA
Las plantas se desarrollan a partir de estacas (semilla vegetativa o reproducción
asexual). La caña desarrolla dos tipos de tallos: el subterráneo y el aéreo, este último
es el que almacena los azúcares. Las raíces adventicias se desarrollan primero a partir
de la banda radicular de la estaca; estas raíces son delgadas y muy ramificadas y su
periodo de vida dura hasta el momento en que aparece el segundo tipo de raíces; a
este segundo tipo de raíces se les conoce como permanentes, las cuales pueden ser
superficiales, de sostén y profundas y se originan en los brotes nuevos o tallos. Las
hojas nacen de los nudos del tallo en forma alterna, formando dos hileras opuestas en
un mismo plano. Se divide en dos porciones claramente diferenciadas: láminas y vaina.
La lámina es la parte de mayor actividad fotosintética, con longitud variable de
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ALEXANDRA ESPINOZA C. 10
acuerdo a las condiciones y a la variedad. Los nudos son las porciones endurecidas del
tallo, las cuales separan los entrenudos vecinos.
Las yemas son las estructuras que dan origen a los nuevos brotes o tallos. La
inflorescencia de la caña de azúcar es una panícula abierta y ramificada, con forma de
espiga o flecha.
La raíz de la caña de azúcar es fibrosa. Generalmente el 70 % de las raíces se
encuentran en los primeros 40 centímetros.
El tallo es cilíndrico, alargado y sin ramificaciones, en su extremo tiene una yema de
crecimiento que en variedades floreadas se transforma en yema floral y después en
espiga, y está dividido en nudos y entrenudos es la parte más importante porque es allí
donde se almacena el azúcar.
1.5 COMPOSICIÓN
El tronco de la caña de azúcar está compuesto por una parte sólida llamada fibra y una
parte líquida, el jugo, que contiene agua y sacarosa. En ambas partes también se
encuentran otras sustancias en cantidades muy pequeñas.
INDUSTRIA DE LA CAÑA DE AZUCAR
ALEXANDRA ESPINOZA C. 11
Los tallos corresponden a la sección anatómica y estructural de la planta de caña de
azúcar, que presenta mayor valor económico e interés para la fabricación de azúcar y
la elaboración de alcohol, motivo por el cual su composición química reviste especial
significado.
En términos generales, la composición química de la caña de azúcar es la resultante de
la integración e interacción de varios factores que intervienen en forma directa e
indirecta sobre sus contenidos, variando los mismos entre lotes, localidades, regiones,
condiciones del clima, variedades, edad de la caña, estado de madurez de la
plantación, grado de despunte del tallo, manejo incorporado, periodos de tiempo
evaluados, características físico-químicas y microbiológicas del suelo, grado de
humedad (ambiente y suelo),fertilización aplicada, entre muchos otros.
Las proporciones de los componentes varían de acuerdo con la variedad (familia) de la
caña, edad, madurez, clima, suelo, método de cultivo, abonos, lluvias, riegos, etc. Sin
embargo, unos valores de referencia general pueden ser:
AGUA: 73 - 76 % SACAROSA: 8 - 15 % FIBRA: 11 - 16 %
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ALEXANDRA ESPINOZA C. 12
Otros constituyentes de la caña presentes en el jugo son:
Azúcares
Sacarosa 75 – 92
Glucosa 70 – 88
Fructuosa 2 - 4
Sales
Inorgánicas 3,0 – 3,4
Orgánicas 1,5 – 4,5
Ácidos Orgánicos 1 - 3
Aminoácidos 1,5 – 5,5
Otros No Azúcares
Proteína 0,5 – 0,6
Almidones 0,001 – 0,050
Gomas 0,3 – 0,6
Ceras, Grasas, etc. 0,15 – 0,50
Compuestos Fenólicos 0,10 – 0,80
1.6 VARIEDADES
Las formas de la caña de azúcar distribuidas desde el subcontinente indio hacia el
occidente por los árabes y colón eran diferentes de las distribuidoras por los polinesios
y los capitales de los mares occidentales (Bougainville, Cossigny, Cook, Bligh).
INDUSTRIA DE LA CAÑA DE AZUCAR
ALEXANDRA ESPINOZA C. 13
2La variedad hindú que se transformo en la base de la expansión de la industria de la
caña de azúcar en el hemisferio occidental, fue probablemente la descrita por Linneo
en 1753 como Saccharum Officinarum. Quince años más tarde, Bougainville llevó la
variedad Otaheite de Tahití a Mauricio, y Bligh llevó algunas variedades de las Indias
Oriéntales a las Indias Occidentales en 1793. Las nuevas variedades se diseminaron
rápidamente por todo en Caribe y llegaron a Norte y Sudamérica antes de fines del
siglo. La variedad Otaheite causó una revolución en el cultivo da la caña de azúcar. Está
y las otras variedades llamadas “nobles” eran tan superiores a la original, conocida
ahora como Creole, que la producción del azúcar se convirtió en la América Tropical.
Tan populares se hicieron las variedades nobles que ya a principio de 1800 la variedad
Otaheite había remplazado a la Creole en Puerto Rico.
La hibridación depende de la producción de semilla verdadera después de la floración.
La célula huevo en un óvulo es fertilizada por un núcleo procedente de un solo grano
polen y se desarrolla en una semilla, la cual germina en una plántula que se puede
seleccionar como una futura variedad. Los cruces entre variedades pueden tener dos
progenitores, o bien, pueden implicar más de dos variedades progenitoras, como en
las cruzas múltiples. En éstas, a pesar de que están implicadas varias posibles
2 C.P. CHEN James, Manual del Azúcar de Caña Editorial Limusa,S.A. Cap I, pag 28
INDUSTRIA DE LA CAÑA DE AZUCAR
ALEXANDRA ESPINOZA C. 14
variedades masculinas, sólo una proporciona el polen para una semilla en particular. La
semilla verdadera se colecta cuando está madura y se seca y procesa cuidadosamente
antes de plantarla. En los grandes programas de mejoramiento se trasplantan cada año
al campo varios millones de plántulas. Las plántulas semejan Pasto tierno; después de
crecer durante una temporada, su aspecto es el de plantas normales de caña de
azúcar.
Las variedades se distinguen por tipos de colores:
El de las cañas 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 Caña
Criolla cuya clasificación botánica es Saccharum Offinarum, es la variedad que trajo
Hernán Cortés, la más antigua; 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 más mínimo. No obstante, tiene el
inconveniente de que es muy sensible a los extremos de calor y frío, por lo que suele
enfermarse algunas veces. Llega a alcanzar tres y medio metros de altura y sus cañutos
son delgados.
La Caña Cristalina que es la Saccharum Lubridatium suelen adquirir sus tallos hasta seis
y medio metros. El nombre de Cristalina procede del aspecto de su tallo, cuyos cañutos
están cubiertos de una capa de vello blanquecino que le comunican brillantes reflejos;
el color de sus hojas, es de un verde más oscuro que el de las otras variedades. Este
tipo de caña es robusto y tiene mayor resistencia a las adversas condiciones
meteorológicas; pero tiene el defecto de ser muy dura, exigiendo con este motivo
mayor gasto de energía en los trapiches.
INDUSTRIA DE LA CAÑA DE AZUCAR
ALEXANDRA ESPINOZA C. 15
La Caña Violeta o Saccharum Violaceum tiene los tallos con una coloración 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 también más precoz. Una de sus desventajas es su
tendencia a secarse rápidamente y ser menos jugosa que sus congéneres. La Caña
Veteada pertenece al grupo Saccharum Versicola y alcanza una altura de unos tres y
medio metros; resiste muy bien a los efectos del frío, es precoz y se distingue de las
otras por su agradable aspecto rayado de amarillo y rojo violeta. Las variedades se
agrupan en claves y están compuestas por letras y números.
1.7 ENFERMEDADES Y PLAGAS
3El virus del mosaico de la caña de azúcar fue descubierto en Java en 1897, y la
enfermedad se propagó sin freno en las áreas más templadas, donde se extendió
rápidamente debido a la presencia de varias especies de áfidos. Variedades resistentes
de caña de azúcar se desarrollaron sólo para sucumbir ante una nueva raza del virus.
La grave y extendida enfermedad del achaparrado de los retoños (raton-stunting
disease) no se descubrió hasta 1944; la intensa investigación subsiguiente mostró que
la enfermedad del achaparramiento de los retoños constituía un factor importante en
la reducción del rendimiento. Esta enfermedad no presenta signos externos, además
del achaparramiento del retoño, y los síntomas internos son efímeros. Los efectos de
la enfermedad aumentan con la sequía. Esta enfermedad bacteriana puede curarse
por tratamiento con calor (50°C durante 2 horas en agua caliente, o 54°C durante 8
horas en aire caliente). La roya de la caña de azúcar se propagó por todo el mundo en
la década de 1970, y eliminó de la producción a la variedad B 4362. El tizón de la caña,
3 C.P. CHEN James, Manual del Azúcar de Caña Editorial Limusa,S.A. cap I, pag 30.
INDUSTRIA DE LA CAÑA DE AZUCAR
ALEXANDRA ESPINOZA C. 16
la quemazón de la hoja, la cenicilla vellosa y la enfermedad gomas a son motivo de
preocupación en aquellos lugares donde se siembran variedades susceptibles. Las
enfermedades de la caña de azúcar se propagaron inadvertidamente por los primeros
navegantes y algunas enfermedades se distribuyen ahora por todo el mundo. Hoy en
día, los cultivadores se protegen contra nuevas enfermedades por medio de
cuarentenas y restricciones a las importaciones de plantas de caña de azúcar.
Las plagas e insectos son de ocurrencia común en los cultivos de caña. Es posible que
exista una especie en ciertas áreas templadas con generaciones bien definidas, lo que
hace posible el control químico. Los depredadores naturales y los parásitos resultan
efectivos en el control de las poblaciones, y cada vez más aumentan las investigaciones
sobre resistencia de variedades. Las larvas de los escarabajos (gusanos blancos) atacan
a las raíces y los tallos en Norte y Sudamérica, África y Australia. Los áfidos transmiten
la enfermedad del mosaico, y un insecto del fácido transmite la enfermedad de Fidji. El
gusano de alambre, las termitas y las chinches verdaderas pueden constituir
problemas locales pero serios. Entre las plagas de vertebrados se incluyen ratones,
ratas, topos, nutrias, chacales, cerdos, el Luwak javanés (Paradoxurus
hermaphroditus), mapaches, osos, mandriles y elefantes. Entre principales
enfermedades de la Caña de Azúcar en nuestro país, están mosaico común (Sugarcane
Mosaic Virus), Carbón de la caña de azúcar (Ustilago scitaminea Sydow) y Roya
(Puccinia melanocephala Sydow). Estas han causado enormes pérdidas en la
producción del cultivo en algunos países como Australia, Venezuela y Cuba, donde han
provocado la sustitución total de las variedades existente.
INDUSTRIA DE LA CAÑA DE AZUCAR
ALEXANDRA ESPINOZA C. 17
1.8 SIEMBRA
La caña de azúcar tiene una yema en la axila de todas las hojas con excepción de las
más viejas. La yema se presenta como una banda que rodea el tallo y está llena de
primordios radicales. Cuando el tallo, o una parte del mismo, se plantan en el terreno,
se desarrollan las raíces y suministran humedad a la yema hasta que el nuevo vástago
produce sus propias raíces. El azúcar y los nutrientes almacenados en el tallo
suministran la energía y los materiales necesarios para el crecimiento. El crecimiento
de la planta está relacionado directamente con el tamaño del trozo que sirve de
semilla y la cantidad disponible de azúcar.
A medida que crece el nuevo vástago, aparecen raíces en las bases. Las yemas de la
nueva planta germinan y producen brotes y la planta forma una planta madre, después
de la cosecha, brotan yemas en la base de la planta, lo que produce la cosecha de
retoños o soca. El ciclo de crecimiento, cosecha y vuelta a crecer se repite hasta que
los bajos rendimientos hacen antieconómico permitir mas retoñando.
Las proporciones de siembra varían de acuerdo con la facilidad de germinación; las
áreas tropicales irrigas utilizan, menos de dos toneladas de semilla por hectárea, a
diferencia de otras zonas donde se utiliza de cinco a siete toneladas por hectárea.
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La caña se siembra en un agujero poco profundo o en surcos en la parte superior de un
camellón de una o varias hileras, la siembra a mano o con maquina cumple el doble
propósito de apilar tierra contra el vástago en desarrollo y remover y cubrir las malas
hierbas. El fertilizante que no se aplica en la siembra se añade después que empieza el
crecimiento. El tiempo más apropiado para la fertilización es el inicio del gran periodo
de crecimiento y se puede utilizar aplicaciones parciales en las temporadas largar de
crecimiento. A medida que se acerca la temporada de cosecha, es posible retardar el
crecimiento y aumentar el contenido de sacarosa limitando el nitrógeno y el agua, en
aéreas de alta precipitación, el crecimiento y la maduración son controladas por el
clima, la variedad seleccionada, y hasta cierto punto con productos químicos que
aceleran la maduración.
La distancia entre los surcos del cultivo se establece de acuerdo a la textura y la
fertilidad del suelo, con el objeto de evitar la competencia que favorece la disminución
en la producción. En suelos arcillosos y de baja fertilidad, esta distancia varía entre
1.35 y 1.40 m, y en suelos de textura media y de alta fertilidad varía entre 1.50 y
1.75m. Las menores distancias propician el cubrimiento rápido del entresurco, lo que
disminuye la competencia de malezas. El material que se utiliza consiste en esquejes o
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ALEXANDRA ESPINOZA C. 19
trozos de tallo de 60 cm de longitud aproximadamente, y un mínimo de tres a cuatro
yemas, los cuales se agrupan en paquetes o atados de 30 unidades cada uno.
Existen varios sistemas de siembra, entre ellos:
1. Sistema de Bandereo que consiste en colocar banderolas cada 10 o 12 metros
en forma de hileras a lo largo del surco. El espaciamiento de hileras es de 30
surcos.
2. La semilla esquejes, provenientes de cultivos sanos y manejados
adecuadamente, se corta entre 7 y 9 meses de edad, se alza y transporta hasta
el sitio de la siembra, una vez en el campo, el tractor con el vagón y los
paquetes con esquejes, avanza sobre cada línea de banderolas, y en forma
coordinada se colocan los paquetes en cada lado en tres y cuatro surcos.
3. Los esquejes se colocan en el fondo del surco en forma manual, y se distribuyen
de manera uniforme en los espacios señalados, quedando generalmente
traslapados en longitud variable según la distancia del bandereo.
1.9 COSECHA
La cosecha tiene como meta entregar tallos de caña de azúcar de buena calidad, el
corte de la caña de azúcar a mano sigue siendo de forma más común de cosecharla,
aun en países en los cuales la mecanización ha progresado en otras fases del trabajo
INDUSTRIA DE LA CAÑA DE AZUCAR
ALEXANDRA ESPINOZA C. 20
agrícola. Los tallos se cortan a ras del suelo y el cogollo se corta y se separa del tallo,
haciéndose un corte por un punto inmediatamente arriba del último canuto. A la vez
que se corta y se descogolla la caña, se quita también las hojas, la caña cortada a mano
es mucho más limpia que la que se obtiene de cualquiera de los tipos de maquinas
hasta el presente existentes, pero el costo de la mano de obra obliga a los productores
a utilizar maquinaria.
4La remoción de las puntas o cogollos resulta muy conveniente en la operación de
recolección. Las puntas y las hojas de la caña contienen poca sacarosa, pero tienen un
alto contenido de almidón y de azúcares reductores. Dichas puntas y hojas disminuyen
el rendimiento de azúcar. El residuo de las puntas absorbe sacarosa y sale del tren de
molinos con más sacarosa de la que contenía originalmente al entrar a los mismos.
Asimismo, las hojas de la caña tienen un alto contenido de sílice, lo cual contribuye al
desgaste de los rodillos de los molinos. La punta se elimina de manera efectiva por el
corte a mano, que es el método de recolección escogido en la mayor parte del mundo
para el corte de la caña de azúcar, la remoción a mano reduce aún más el contenido de
basura hasta en 2 a 3 % existente en la escala de azúcar, algunos de los expertos
afirman que "los cortadores expertos pueden cortar, descogollar y desmontar 1000 lb
de caña por hora". A esta tasa de 2 h/t de caña recolectada se deberá añadir 1 h para
limpiar la caña quemada o 1 h para la caña verde. Entre las muchas herramientas
manuales utilizadas para cortar y limpiar la caña de azúcar se incluyen la antigua hoz
del subcontinente indio, la azuela de Marruecos, el machete de América Latina, los
cuchillos de cabo corto de África del Sur y el moderno cuchillo australiano.
4 C.P. CHEN James, Manual del Azúcar de Caña Editorial Limusa,S.A. cap I, pag 33.
INDUSTRIA DE LA CAÑA DE AZUCAR
ALEXANDRA ESPINOZA C. 21
Cuanto más larga sea la temporada de crecimiento, mayor es la probabilidad de que la
caña se acame, se enmarañe y enrede. A causa de que la recolectora del tipo de
soldado pone en pie la caña antes de cortada no ha sido utilizada para la caña acamada
que requiere para madurar un largo período. El recolector del tipo de soldado se
desarrolló en un área de ligero tonelaje y cosecha erecta, y el cortador en V en un área
con un alto tonelaje y una cosecha enmarañada, las condiciones de recolección en
muchas áreas se encuentran entre dichos extremos. En Australia se desarrolló un
tercer sistema para la recolección en condiciones intermedias. La recolectora
combinada atrajo el interés de los procesadores debido a la posibilidad de reducir la
basura producida por las hojas y el polvo del campo. Sin embargo, si el mecanismo de
corte del cogollo no funciona, el rollo de hojas de la punta actúa como un tramo de
caña y cae dentro de la tolva y de aquí pasa al molino. Esto reduce la recuperación de
azúcar en algunas áreas donde se utilizan combinadas.
INDUSTRIA DE LA CAÑA DE AZUCAR
ALEXANDRA ESPINOZA C. 22
TEMPORADA DE MOLIENDA EN LOS PAÍSES PRODUCTORES DE AZÚCAR DE CAÑA.
Área Zafra Área Zafra
España Marzo África
España marzo/sept. Angola Camerún Congo (Brazzaville) Etiopía Ghana Kenia Madeira Malgache Malawi Mauricio Mozambique Nigeria Reunión Somalia África del Sur Sudán Suazilandia Tanzania Uganda Egipto Zaire Zambia Zimbabwe Asia Afganistán Birmania Sri Lanka China India excl. Khandsari Indonesia Irán Japón y las Islas Ryukyu Nepal Pakistán Filipinas Taiwan Tailanda Oceanía Australia Fidji
mayo/marzo abril/sept. mayo/nov. mayo/nov. nov./junio abril/sept. julio/junio marzo/sept. julio/junio mayo/nov. julio/enero mayo/nov. mayo/nov. julio/enero dic./abril mayo/abril dic./junio mayo/dic. julio/junio julio/junio mayo/nov. dic./junio mayo/nov. oct./abril nov./abril nov./junio nov./abril oct./julio mayo/dic. oct./abril nov./junio oct./abril nov./mayo nov./julio nov./junio oct./abril mayo/dic. mayo/dic.
Norte y Centroamérica Bélice Costa Rica Cuba República Dominicana Guadalupe Guatemala Haití Honduras Martinica México Nicaragua Panamá Puerto Rico El Salvador Estados Unidos
Continente Hawai
Antillas Antigua Barbados Jamaica St. Kitts Trinidad
Sudamérica
Argentina Bolivia Brasil Colombia Ecuador Guayana Paraguay Perú Surinam Uruguay Venezuela
dic./junio dic./junio nov/julioo nov. / sept. enero/junio dic./junio dic./junio dic./junio enero/junio nov./julio dic./junio dic./junio enero/julio nov./julio oct./mayo enero/dic. enero/junio enero/junio enero/junio enero/junio enero/junio julio/sept mayo/sept junio/mayo enero/dic. julio/enero oct./junio julio/nov. Enero/dic. ago./mayo mayo/abril sept./ago.
INDUSTRIA DE LA CAÑA DE AZUCAR
ALEXANDRA ESPINOZA C. 23
1.10 DETERIORO DE LA CAÑA
La calidad de la caña en el campo tiende a mejorar con la edad, llega a un máximo, y
luego declina. Cualquiera que sea la calidad en el momento del corte, se inicia un
rápido deterioro desde el momento en que se corta la caña. La caña pasada constituye
un hecho reprobable para toda la industria azucarera: los agricultores pierden tonelaje
y los procesadores azúcar.
El deterioro antes de la recolección puede deberse a los daños causados por las
enfermedades, las plagas y el clima. Después de cortada, la caña de azúcar pierde agua
(1 a 2% diariamente en la primera semana). Cuando se quema la caña antes de
cortarla, las pérdidas de agua resultan mínimas, especialmente si se muele la caña
dentro del primer día después de cortada. La pérdida de agua crea un aparente
aumento en el contenido de azúcar.
5Por lo general, el deterioro tiene lugar mediante procesos enzimáticos, químicos y
microbianos. La enzima invertida, que se encuentra naturalmente en la caña, convierte
a la sacarosa en azucares invertidos (glucosa y fructosa) disminuyendo así la pureza. La
tasa de inversión, que constituye una característica genética que se puede disminuir
mediante la selección de variedades, varía a su vez con la temperatura y la humedad, y
es más rápida en los períodos cálidos y secos. El deterioro microbiano es causado
principalmente por una bacteria del genero Leucoonostoc, aunque existen muchos
otros tipos de bacterias que pueden invadir a la caña cortada. La bacteria Leuconostoc
mesenteroides (y algunas veces Leuconostoc dextranicum) eran los microorganismos
5 http://www.perafan.com/ea02fabr.html
INDUSTRIA DE LA CAÑA DE AZUCAR
ALEXANDRA ESPINOZA C. 24
responsables de la fermentación de la caña, la perdida de sacarosa y la formación de
dextrano. Los organismos del genero Leuconostoc consumen sacarosa, produciendo
largas cadenas de glucosa (polímeros con enlace en su mayor parte a-1,6) y
fermentando la fructosa a ácidos orgánicos como productos secundarios. Cantidades
relativamente pequeñas de dextrano presentes en el jugo de la caña (del orden de 103
ppm) aumentan la viscosidad, retardan la cristalización y la filtración y disminuyen el
rendimiento de sacarosa. Estos y otros efectos que afectan a casi todas las fases de la
producción del azúcar, están bien estudiados. Las bacterias del género Leuconostoc,
mismas que se encuentran en casi todos los suelos, invaden los tejidos internos
expuestos del tallo, sea cual fuere la causa. El daño causado por el fuego, el corte, el
viento, o las heladas, las enfermedades y los insectos, además de los daños mecánicos,
son causa de heridas en los tallos que permiten la entrada de Leuconostoc y propician
la formación de dextrano. El intervalo entre el corte y la molienda es el período en el
que los niveles de dextrano alcanzan sus valores más altos. Se ha encontrado que los
niveles de dextrano en la caña picada durante la recolección aumentan hasta 7000
ppm en 2 días. La reducción al mínimo del tiempo que transcurre entre el corte y la
molienda constituye la medida más efectiva y práctica de controlar la formación de
dextrano. La aplicación de bactericidas en el molino ha dado asimismo algunos buenos
resultados, para controlar la formación de dextrano.
La quema que mejora la calidad al remover la basura, remueve también la cera y cuece
el tejido periférico de almacenamiento de los tallos: mientras más intenso sea el fuego,
mayores serán los daños. Estudios realizados han demostrado que los rendimientos de
sacarosa pueden ser hasta un 5 % mayor en la caña que se quema cuando está fría que
INDUSTRIA DE LA CAÑA DE AZUCAR
ALEXANDRA ESPINOZA C. 25
en la que se quema caliente. Esta observación está de acuerdo con el interés periódico
en recolectar caña verde (o sea, caña no quemada) ya sea por recolección de caña
picada o por recolección mecánica de tallos enteros en pruebas efectuadas en África
del Sur. Los trozos largos y sólidos de caña verde rinden hasta un 1.5 % más de C.C.S.
(azúcar de caña comercial) y presentan niveles más bajos de dextrano que la caña
quemada con un período similar de corte a molienda. La formación de alcohol, debido
a la contaminación con levaduras, y el aumento de la demanda biológica de oxígeno de
las aguas efluentes también disminuye con la caña verde.
Las heladas causan deterioro en las áreas climáticas marginales. Además de Estados
Unidos, Argentina, India, Irán y Pakistán, los lugares afectados incluyen partes de
Brasil, África del Sur, Rodesia, Australia, España y Marruecos. La susceptibilidad de la
caña al daño por el frío es afectada por la variedad, las enfermedades, el dosel de las
hojas, la nutrición, la humedad del suelo y la duración del período de frío. En general,
las temperaturas de 25 a 26°F (33.3 a - 3.9°C) matan las hojas y las yemas terminales y
se detiene la producción de azúcar. Si no hay daño a los tallos, la caña así afectada se
mantiene por un período de hasta 3 meses. Las temperaturas de 23 a 24°F (- 4-5 a -
5.0°C) matarán la mayor parte de las yemas laterales y la mitad superior del tejido
interno del tallo en la caña erecta. Los cogollos congelados se descomponen con la
consiguiente formación de dextrana, por lo que se requerirá que los cortadores
eliminen la punta más abajo. Esta caña se puede moler hasta 6 semanas después de
haber sido dañada, si el corte superior elimina el tejido descompuesto. Las
temperaturas de 22°F (- 5.6°C) y más bajas congelaran todo el tallo, y las de 200º F (-
6,7°C) lo agrietarán. Dependiendo de la temperatura después de la congelación, la
INDUSTRIA DE LA CAÑA DE AZUCAR
ALEXANDRA ESPINOZA C. 26
caña completamente congelada se podrá conservar por una semana o dos, el daño
mecánico y la muerte localizada de las células tendrán lugar todas las veces que haya
un corte, magullamiento, o pinchazos causados por cuchillas, cadenas de recogida,
cadenas separadoras, llantas, carrileras, eslingas, etc. Debido a que la formación de
dextrana por Leuconostoc está estrechamente relacionada con el área dañada, existe
una relación directa entre la calidad de la caña y la cantidad de daño mecánico. Un
conjunto mixto de plagas puede disminuir indirectamente la calidad. Los túneles
formado por los insectos barrenadores y las heridas producidas por mamíferos
masticadores de la caña como osos y puercos salvajes permiten la entrada de hongos
que pudren los tallos, lo que hace que se rebaje el contenido de sacarosa. Es probable
que la dextrana no esté asociada con el deterioro causado por los hongos.
INDUSTRIA DE LA CAÑA DE AZUCAR
ALEXANDRA ESPINOZA C. 28
2.1. INTRODUCCIÓN
6El azúcar es un producto, en estado de madurez en el ciclo de vida de una industria,
ha llegado a un punto en el que idear alguna modificación al producto es una tarea un
tanto difícil, ya que es un producto de consumo general y el cual es más bien usado
como materia prima en la fabricación de otros derivados de la misma. El azúcar de
mesa es el edulcorante más utilizado para endulzar los alimentos y suele ser sacarosa.
En la naturaleza se encuentra en un 20% del peso en la caña de azúcar y en un 15% del
peso de la remolacha azucarera, de la que se obtiene el azúcar de mesa. La miel
también es un fluido que contiene gran cantidad de sacarosa parcialmente hidrolizada.
El azúcar es un alimento sano y natural, utilizado por diferentes civilizaciones a lo largo
de los años, es un producto del cual se basan otras industrias alimenticias para existir
como son confiterías, bebidas gaseosas, uso domestico y en algunos casos para
medicinas. Además de su importancia dentro del mercado el cual por ser un producto
vital mueve la oferta y demanda de la mayoría de los países, y la economía de los
países productores depende de la industria azucarera.
6 http://www.sica.gov.ec/cadenas/azucar/docs/proceso_produccion.html
INDUSTRIA DE LA CAÑA DE AZUCAR
ALEXANDRA ESPINOZA C. 29
2.2 HISTORIA
Algunas de las primeras referencias del azúcar se remontan a casi 5.000 años, a
España no llega hasta la Edad Media. Su expansión está ligada, como la de tantos otros
productos, al avance de las conquistas y el devenir de la historia. La ruta de la caña ha
sido siempre de Oriente a Occidente, desde el Indico al Mediterráneo y, finalmente, al
Atlántico. Nació en Nueva Guinea y llegó hasta la India, desde donde se extendió a
China y al Próximo Oriente. Fueron precisamente los indios los pioneros en probar su
sabor.
Con el descubrimiento de América, el azúcar viaja de manos de los conquistadores
españoles a Santo Domingo, donde se cultiva por primera vez a gran escala, llegando,
más tarde, a Cuba y a México. Paralelamente, otros españoles en sus viajes favorecen
su expansión a zonas asiáticas, como las Islas Filipinas y archipiélagos del Pacífico. De
manos de los portugueses la caña de azúcar llega a Brasil, los franceses la introducen
en sus colonias del Océano Indico y los holandeses en las Antillas. Desde entonces, la
caña de azúcar se extendió por buena parte del litoral mediterráneo aprovechando sus
excepcionales condiciones climáticas y medioambientales. El auge en la obtención de
azúcar se centró entre los siglos XVI - XVIII en los que hubo hasta once ingenios. En
este período su propiedad recayó en manos de comerciantes genoveses y las
oligarquías urbanas. La producción preindustrial de azúcar de caña se prolongó hasta
finales del siglo XVIII: tres siglos de esplendor productivo, mercantil y financiero
interrumpidos por graves crisis ocasionales, que con la aparición de la máquina de
vapor en el siglo XIX la producción industrial se mantendría hasta nuestros días.
INDUSTRIA DE LA CAÑA DE AZUCAR
ALEXANDRA ESPINOZA C. 30
Los molinos primitivos probablemente consistían en un sistema de mortero y
martinete, similares a los que todavía se utilizan cerca del Mar Caspio. Al principio los
primeros molinos eran movidos por el hombre, luego por fuerza animal o hidráulica.
Las prensas de tornillo y de palanca se utilizaron ampliamente parar extraer jugo, hasta
que fueron sustituidas por el molino de rodillos inventado por un cultivador de caña en
Silicia en 1449. Los rodillos de madera de los molinos no fueron recubiertos de hierro
hasta la mitad del siglo XVII. Los animales y la rueda hidráulica y el motor de viento
desarrollados en el oriente se emplearon ampliamente para mover molinos. La fuerza
del vapor de agua se utilizo para prensar caña por primera vez en Jamaica en 1768. La
evaporación del jugo se inicio en delgadas bandejas metálicas, simples o en serie
durante décadas sin grandes cambios, la evolución de los evaporadores de vapor, los
tachos del vacío, los evaporadores del doble efecto, etc.
Los fabricantes y refinadores de azúcar tienen razón de sentirse orgullosos de su
historia como pioneros de la industria química y del procesamiento de alimentos. La
mayor parte de los equipos básico se desarrolló específicamente para la producción
azucarera y más tarde se adaptó para usos generales, ubicando la tecnología en la
modalidad de "tecnología de Aplicación". El azúcar fue la primera industria alimenticia
en emplear química, y se adelantó por muchos años a las modernas ideas de control
técnico y químico tan corrientes ahora en las grandes fábricas.
INDUSTRIA DE LA CAÑA DE AZUCAR
ALEXANDRA ESPINOZA C. 31
2.3. PROCESO DE PRODUCCIÓN DEL AZÚCAR
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.
INDUSTRIA DE LA CAÑA DE AZUCAR
ALEXANDRA ESPINOZA C. 32
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).
2.3.1 LABORES DE CAMPO Y COSECHA
El proceso productivo se inicia con la preparación del terreno, etapa previa de siembra
de la caña. Una vez la planta madura entre los 12 y 14 meses, las personas encargadas
del área de cosecha se disponen a cortarla y recogerla a través de alce mecánico y
llevarla hacia los patios de caña de los ingenios.
INDUSTRIA DE LA CAÑA DE AZUCAR
ALEXANDRA ESPINOZA C. 33
2.3.2. PATIOS DE CAÑA
La caña que llega del campo se muestra 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.
2.3.3. MOLIENDA
La caña preparada por las picadoras llega a un tándem de molinos, constituido cada
uno de ellos por tres o cuatro mazas metálicas y mediante presión extrae el jugo de la
caña. Cada molino está equipado con una turbina de alta presión. En el recorrido de la
caña por el molino se agrega agua, generalmente caliente, para extraer al máximo la
sacarosa que contiene el material fibroso. Este proceso de extracción es llamado
maceración. El bagazo que sale de la última unidad de molienda se conduce a una
INDUSTRIA DE LA CAÑA DE AZUCAR
ALEXANDRA ESPINOZA C. 34
bagacera para que seque y luego se va a las calderas como combustible, produciendo
el vapor de alta presión que se emplea en las turbinas de los molinos.
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 está 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 contiene el material
fibroso (bagazo).
2.3.4. PESADO DE JUGOS
La extracción del jugo moliendo la caña entre pesados rodillos o mazas constituye la
primera etapa del procesamiento del azúcar crudo. Primero, la caña se prepara para la
molienda mediante cuchillas giratorias que cortan los tallos en pedazos pequeños,
mediante molinos de martillos que desmenuzan la caña pero no extraen el jugo, o
bien, en forma más general, por una combinación de dos o tres de dichos métodos. El
molino o trapiche consta de unidades múltiples que utilizan combinaciones de tres
rodillos, a través de los cuales pasan sucesivamente la caña exprimida o bagazo. Para
ayudar a la extracción del jugo (guarapo) se aplican aspersiones de agua o guarapo
diluido sobre la capa de bagazo según sale de cada unidad de molienda; lo anterior
contribuye a extraer por lixiviación el azúcar. El proceso, conocido como imbibición,
puede presentar muchas modificaciones. En las prácticas de molienda, más eficientes,
más del 95% del azúcar contenido en la caña pasa al guarapo; este porcentaje se
conoce como la extracción de sacarosa o, más sencillamente, la extracción.
INDUSTRIA DE LA CAÑA DE AZUCAR
ALEXANDRA ESPINOZA C. 35
7El bagazo final que sale del último molino contiene el azúcar no extraído, fibra leñosa
y de un 45 a un 55 % de agua. Este material pasa por lo general a las calderas como
combustible, pero muchos ingenios compran combustible y utilizan el bagazo en la
fabricación de tablas de bagazo prensado para paredes o papel, cama para el ganado,
u otra utilización comercial de los productos secundarios. El diagrama de proceso
muestra un tándem de molienda con dos juegos de cuchillas giratorias para la caña,
una desmenuzadora de dos rodillos y cuatro molinos de tres molinos o mazas cada
uno. 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.
2.3.5. CLARIFICACIÓN
El jugo color verde oscuro procedente de los trapiches es ácido y turbio. El proceso de
clarificación (o defecación), diseñado para remover las impurezas tanto solubles como
insolubles, emplea en forma universal cal y calor agentes clarificantes. La lechada de
cal, alrededor de 1 lb (0.5 kg) (CaO) por tonelada de caña, neutraliza la acidez natural
del guarapo, formando sales insolubles de calcio, en su mayor parte fosfato de calcio.
El calentamiento del guarapo alcalizado hasta el punto de ebullición o ligeramente
arriba coagula la albúmina y algunas grasas, ceras y gomas; el precipitado así formado
atrapa los sólidos en suspensión al igual que las partículas más finas. Los Iodos se
separan del jugo clarificado por sedimentación y se filtran en tambores rotativos de
7 C.P. CHEN James, Manual del Azúcar de Caña Editorial Limusa,S.A. cap II, pag 70.
INDUSTRIA DE LA CAÑA DE AZUCAR
ALEXANDRA ESPINOZA C. 36
filtración.8 El jugo filtrado regresa al proceso o pasa directamente al jugo clarificado y
la torta de la cachaza es desechada o se regresa a los campos como fertilizante. El jugo
clarificado transparente y de un color parduzco pasa a los evaporadores sin
tratamiento adicional. Asimismo, se ha desarrollado una amplia variedad de
modificaciones del tratamiento con calor y cal. En la clarificación se eleva la
temperatura del jugo, se separan los sólidos del jugo y se obtiene un jugo claro. Es
posible también refinarlo y para ello se agrega cal que ayuda a separar los compuestos
insolubles. También suele tratarse con dióxido de azufre gaseoso para blanquearlo. No
todo el azúcar de color blanco proviene de un proceso de refinado.
2.3.5.1. TRATAMIENTO PRELIMINAR
La caña cortada en el campo es llevada al ingenio por medio de camiones compuestos
por jaulas, los cuales trasladan la caña a granel y en otros casos, se transporta la caña
atada con cadenas formando maletas, en camiones y plataformas. Toda la caña es
sometida a un prelavado para poder eliminar el polvo. Luego la caña es descargada de
los medios de transporte hacia las mesas alimentadoras, por medio de descargadores
móviles con accionamiento hidráulico. En las mesas alimentadoras se le aplica agua
para lavarla y las mesas dosifican la caña a los conductores de caña. Éste es el punto
inicial del proceso de fabricación de azúcar. En este lugar como toda materia prima, es
necesario saber la calidad de la caña, para ello se toman muestras de las unidades de
transporte (jaulas), cuyo muestreo dependerá de la cantidad de caña que ingresa por
hora, capacidad del equipo toma-muestras y del recurso humano que se cuente para
8 C.P. CHEN James, Manual del Azúcar de Caña Editorial Limusa,S.A. cap II, pag 75.
INDUSTRIA DE LA CAÑA DE AZUCAR
ALEXANDRA ESPINOZA C. 37
realizar esta actividad. Luego del paso de la caña por las mesas, la caña descarga a los
conductores de caña, en los cuales la caña es preparada para la molienda haciéndola
pasar por picadoras, las cuales cortan la caña en astillas pequeñas por medio de
cuchillas giratorias. Una vez preparada la caña, sale de los conductores y es alimentada
a un tándem de seis molinos. En este lugar es donde se define la eficiencia de
operación de la molienda y la extracción de azúcar. El grupo de molinos se encuentra
dispuesto en un tándem instalados en serie, y es aquí, donde se efectúa el primer paso
en el proceso fabril del azúcar como es la extracción del jugo (guarapo) mediante la
compresión de la caña entre los cilindros rotativos llamados mazas. Al entrar la caña al
primer molino se obtiene un primer jugo, el de primera extracción, que contiene la
mayor cantidad de sólidos disueltos y la más alta pureza. A medida que se extrae en
los demás molinos todo el jugo, la pureza disminuye en virtud de que se obtienen
otros componentes no deseados como azúcar no cristalizable, ceras, gomas, etc.
El tándem del ingenio posee seis molinos y para ayudar a la extracción del jugo se rocía
la torta de bagazo, al salir de cada molino, con chorros de jugo macerado con lo cual se
ayuda a la extracción de azúcar por Lixiviación. Este proceso llamado imbibición (o
menos frecuente, maceración o saturación) tiene muchas variantes. Los mejores
procedimientos de molienda logran extraer el jugo de la caña más del 95% del azúcar
que contiene la caña y en el ingenio se ha logrado obtener un 92%; este porcentaje se
llama extracción de sacarosa o simplemente extracción.
INDUSTRIA DE LA CAÑA DE AZUCAR
ALEXANDRA ESPINOZA C. 38
2.3.5.2. SISTEMAS DE CLARIFICACIÓN
La purificación de jugo con cal es el método más antiguo que hay y es en muchos
sentidos el más efectivo, consistente en añadir cal suficiente para neutralizar los ácidos
orgánicos que contiene el jugo.
La cal se prepara en un tanque con agua, esta lechada de cal es la que se agrega al
jugo, lo que hace una difusión más rápida que si se echara directamente al jugo. La
adición de una cantidad correcta de cal es la base para una buena clarificación
posterior del jugo. 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.
Las etapas del proceso y las modificaciones o variantes de cada una son las siguientes:
Método de añadir la cal; como lechada en forma discontinua o continua,
como sacarato.
INDUSTRIA DE LA CAÑA DE AZUCAR
ALEXANDRA ESPINOZA C. 39
Regulación de la cantidad de cal; pruebas periódicas, registro continuo del pH,
alimentación automática mediante el control del PH.
Momento en que se añade la cal; antes de calentar el jugo, después de
calentar, en fracciones, antes y después de calentar.
Temperaturas; ebullición, sobrecalentamiento, calefacción en dos etapas.
Tratamiento de los jugos procedentes de los diferentes molinos, clarificación
simple, clarificación compuesta y clarificación separada.
Método de decantación; decantadores abiertos, decantadores continuos y
cerrados.
El tratamiento de espumas; filtración simple, filtración doble, retorno a los
molinos, redefecación por separado, o con jugos diluidos, como en la
clarificación compuesta.
2.3.5.3. CIRCULACIÓN DE LA CAL
9La mayorías de las instalaciones modernas poseen sistemas de circulación de cal, que
consiste esencialmente en dos tanques para mezclar la cal equipados con agitadores y
en los cuales puede mezclarse la cal con el agua a la densidad deseada, la que suele ser
de 148 g de CaO por la densidad de un litro 1.116 g/ml, se puede utilizar cal viva en
trozos, cal hidratada pulverizada, o cal viva en polvo, la que resulte desde el punto de
vista más económico. La lechada de cal se bombea por el sistema de circulación
9 MEADE Spencer, Manual de Caña de Azúcar Montaner- Simon S.A. pag 64
INDUSTRIA DE LA CAÑA DE AZUCAR
ALEXANDRA ESPINOZA C. 40
aquellos lugares de la fábrica donde sea necesaria. Se llena uno de los tanques
mezcladores, y en él se apaga la cal, mientras se vacía el otro. Se recomienda que los
tanques de suministro tenga una capacidad suficiente de lechada para 20 horas de
operación, con el fin de que no sea necesario preparar lechada de cal más que durante
uno de los turnos con los que trabaje la fábrica.
FORMACION DEL SACARATO EN FRIO
C12H22O11+sal de Ca
+ ácido (2e)
C12 H22O11+Ca(OH)2— C12 H20O11Ca+2H2O
+Ca(OH)2
ó +CaO + H2O
C12H22O11*2CaO
58°-85° <58° o con
un exceso de
C12 H22O11
1/3 C12 H22O11+2/3 C12 *H22O11*3CaO
>90, o con un exceso de Ca(OH)2 sólido +2/3 H2O
2/3 C12H20O11Ca+4/3Ca(OH)2
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ALEXANDRA ESPINOZA C. 41
2.3.5.4. APLICACIÓN DE CAL COMO SACARATO
El manejo de la lechada de cal en bombas, tuberías, tanques y válvulas requiere una
limpieza frecuente y un mantenimiento constante. La cal se disuelve en las soluciones
de sacarosa formando sacarato de calcio, una verdadera solución, misma que puede
manejarse sin ninguno de los problemas de la lechada. El proceso de sacarato de calcio
como se aplica en la industria del azúcar.
10El método de operación consiste en mezclar 10% del jugo mesclado o mixto frio con
toda la cal que se utilizara en la clarificación; esta mezcla se aplica a su vez al 90%
restante del jugo mixto calentado. Se requiere un poco más de cinco minutos de
contacto entre el jugo mixto frio y una lechada de cal de buena calidad para formar
cuantitativamente sacarato de calcio.
2.3.5.5. ALCALINIZACIÓN CONTINÚA
Muchos de estos sistemas emplean propulsores para obtener una mezcla rápida,
tanques de retención de tamaño variable a fin de asegurar una reacción completa
entre la cal y el jugo y un mecanismo de válvulas para regular la cantidad añadida. El
ajuste de la cal de acuerdo con el pH se realiza en forma manual, tales regulaciones
manuales dependen en sí de las habilidades y experiencia del obrero encargado. Los
dispositivos automáticos de alcalinización continua controlados por el pH del jugo
encalado constituyen la forma más satisfactoria para controlar la reacción.
10 C.P. CHEN James, Manual del Azúcar de Caña Editorial Limusa,S.A, cap IV, pag 165
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ALEXANDRA ESPINOZA C. 42
La cal de primera clase debe tener de 85 a 90% de CaO y 2% ambas de humedad, SiO2,
Fe2O3 y Al2O3, MgO y carbonatos, la cantidad de cal que hay que añadir al jugo varía
según las distintas condiciones y los diferentes países.
2.3.5.6. CONTROL DE ADICIÓN DE CAL
La adición correcta de la cantidad de cal es la base de una buena clarificación. Una
cantidad demasiado baja de cal produciría una decantación deficiente y un jugo turbio
con posibles pérdidas por inversión. Un exceso de cal produce oscurecimiento de los
jugos, aumento de sustancias gomosas en productos de baja pureza, aumento en las
cenizas a causa de las sales de calcio disueltas y una alta producción de mieles. Los
papeles indicadores y las titulaciones que antes se utilizaban en el trabajo de los
ingenios han sido totalmente sustituidos por el control del pH. El pH indica la acidez
efectiva, mientras que la titulación indica la acidez total. No existen relaciones sencillas
entre el pH y la acidez del jugo de caña.
2.3.5.7. CONTROL DEL PH
Por lo general el pH se determina en la práctica a temperatura ambiente y que no es
igual al pH determinado a la temperatura del trabajo. El pH óptimo al que se debe
llevar el jugo mediante la alcalinización depende de muchas condiciones y varía según
la localización de la fábrica, la variedad y madurez de la caña, la capacidad del equipo
de decantación y otras condiciones locales.
Resulta deseable agregar el mínimo de cal que produzca un jugo claro con una
reacción final cercana a un pH de 7.0, en las áreas donde la caña no está
completamente madura al cosecharse, los ácidos orgánicos del jugo mantienen el pH
por debajo de 7.0 en el jugo claro. Si el pH de los jugos claros llega a 7.0 puede haber
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una adición excesiva de cal. Es necesario evitar la alcalinización excesiva y si no es
posible obtener un jugo claro por defecación simple sin tener que alcalinizarlo hasta un
pH muy alto, debe añadirse fosfato o emplearse alguna otra modificación del proceso.
La adición de polímeros floculantes es muy utilizada como auxiliar del proceso del cal y
calor, debe evitarse utilizar el jugo mixto a un pH de 8.5 o mayor.
2.3.5.8. LIMPIADOR DE ELECTRODOS
A causa de la reacción química que se lleva a cabo en el tanque de alcalinización y los
sólidos en suspensión que se encuentran en el jugo, se les forma a los electrodos una
capa y disminuye en consecuencia la precisión de la respuesta. Los limpiadores
ultrasónicos de electrodos de que se dispone en la actualidad no solo ahorran el
tiempo requerido para retirar y limpiar los electrodos, sino que también eliminan la
rotura de los electrodos y mejoran el tiempo de respuesta.
2.3.5.9. ELIMINACIÓN DE LA CENIZA
Se encuentra muy poca la diferencia en el contenido total de ceniza antes y después de
la clarificación, aun cuando cambia la composición de la misma. En una serie de curvas
de varios jugos clarificados muestra poco cambio en el contenido total de cenizas a
valores del pH entre 5.5 y 8.5, puesto que la precipitación de los fosfatos, sílice, etc,
está compensada por el aumento de calcio y algunos otros componentes.
2.3.5.10. ELIMINACIÓN DE NO AZUCARES ORGÁNICOS
La acción solvente de la cal y el calor sobre la fibra ha sido estudiada por muchos
investigadores, resulta aconsejable la remoción de todas las partículas de fibra, ya sea
antes o durante el proceso de clarificación.
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ALEXANDRA ESPINOZA C. 44
En algunos casos el nitrógeno removido por la clarificación varía de 12.5 a 60% con una
remoción promedio de cerca de una tercera parte, además un 50% de la proteína
disponible es precipitada por la ebullición, el material proteínico se remueve
aproximadamente en una proporción de 80% junto con los no azucares orgánicos
precipitados (es decir, fosfato de calcio, etc.) en el jugo clarificado a un pH entre, 6.8 y
7.2 Las gomas (polisacáridos que constituyen cerca del 0.5 % de los sólidos en e, jugo
de la caña) son una mezcla de pentosanas, hemicelulosa, glucanos y otras hexosanas.
Dichos compuestos pueden ser parcialmente removidos o no por la Clarificación, pero
una parte de su fracción soluble es llevada hasta el azúcar crudo.
2.3.5.11. AUMENTO DE PUREZA
EI aumento de la pureza aparente entre el jugo crudo y el jugo clarificado, considerado
en tiempos pasados como un criterio de la eficiencia del proceso de clarificación, se
reconoce hoy en día como de muy poco valor y en realidad puede conducir a error. La
sacarosa constituye un criterio más confiable que la pureza. Una gran parte del
supuesto aumento de la pureza se debe a la remoción de la materia en suspensión, y
varía con los diferentes jugos. Un aumento puede también indicar una reducción de los
sonidos (a causa de la destrucción de los azucares reductores), aunque esta posibilidad
por lo general se pasa por alto. Incluso si el aumento se demuestra en las purezas
verdaderas, no mediante la comparación usual de las purezas aparentes, existe todavía
la posibilidad de que los azucares reductores hayan sido destruidos en el proceso de
clarificación. La elevación de la pureza aparente puede deberse a la destrucción de la
levulosa, la que causa un efecto más dextrógiro en la lectura Pol.
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ALEXANDRA ESPINOZA C. 45
2.3.5.12. DOSIFICACIÓN DEL FLOCULANTE
La floculación es la aglomeración de las partículas finas suspendidas en una solución
para formar un musgo que flocula. Las partículas con carga similar se repelen y de esta
manera estabilizan contra la floculación. Con el fin de evitar que las partículas se
adhieran, la energía cinética debe exceder a la fuerza de atracción de Vander Waals
entre las dos partículas. Esta fuerza es una función de la distancia entre las partículas,
sus radios y una constante de agrupación, cuando un floculo es dañado
mecánicamente, rara vez regresa a su tamaño original. La dosificación óptima de
floculante se halla en un intervalo de 2 a4 ppm. El exceso de la dosificación puede
tener un efecto adverso. La relación floculante; la proporción de jugo puede
controlarse mediante un medidor magnético de flujo, que a su vez envié señales a una
unidad propulsora de velocidad variable que controla la bomba que envía la solución
madre del floculante a la línea del jugo. Al aumentar la dosificación, algunos
floculantes puede ayudar a incrementar la velocidad de sedimentación, pero los
sólidos en suspensión en el jugo puede también aumentar. Existen muchos aparatos
electrónicos para medir la proporción del floculante, que ayudan a controlar la
clarificación del jugo.
2.3.6. EVAPORACIÓN
11El jugo clarificado, que tiene más o menos la misma composición que el jugo crudo
extraído excepto las impurezas precipitadas por el tratamiento con cal, contiene
aproximadamente 85 % de agua. Dos terceras partes de esta agua se evaporan en
evaporadores al vacío de múltiple efecto, los cuales consisten en una sucesión de
11 C.P. CHEN James, Manual del Azúcar de Caña Editorial Limusa,S.A, cap II, Pag 65.
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celdas de ebullición al vacío, o "cuerpos" dispuestos en serie de manera que cada
cuerpo subsiguiente tiene un grado más alto de vacío y, por consiguiente, hierve a una
temperatura más baja. Los vapores de un cuerpo hacen hervir de esta manera el jugo
contenido en el siguiente cuerpo. Mediante este sistema, el vapor introducido en el
primer cuerpo efectúa una evaporación de múltiple efecto. El vapor del cuerpo final
pasa a un condensador. El jarabe sale en forma continua del último cuerpo con
aproximadamente 65% de sólidos y 35% de agua. El jugo clarificado pasa a la
evaporización. El jugo claro no es más que azúcar disuelta en agua y con cierta
cantidad de impurezas el objetivo de evaporización es eliminar el agua.
2.3.7. CRISTALIZACIÓN
La cristalización tiene lugar en tachos al vacío de simple efecto, donde el jarabe se
evapora hasta quedar saturado de azúcar. En este momento se añaden semillas a fin
de que sirvan de núcleos para los cristales de azúcar, y se va añadiendo más jarabe
según se evapora el agua. El crecimiento de los cristales continúa hasta que se llena el
tacho. Bajo la vigilancia de un tachero experto (o con instrumentos adecuados) los
cristales originales crecen sin que se formen cristales adicionales, de manera que
cuando el tacho está totalmente lleno todos los cristales tienen el tamaño deseado, y
los cristales y el jarabe forman una masa densa conocida como masa cocida. La templa
(el contenido del tacho) se descarga luego por medio de una válvula de pie a un
mezclador o cristalizador.
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2.3.8. CENTRIFUGACIÓN
La masa cocida se separa de la miel por medio de centrífugas, obteniéndose azúcar
cruda o mascabada, 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. La Centrifugación o
reebullición de las mieles; la masa cocida proveniente del mezclador o del cristalizador
se lleva a máquinas giratorias llamadas centrífugas. El tambor cilíndrico suspendido de
un eje tiene paredes laterales perforadoras forradas en el interior con tela metálica,
entre ésta y las paredes hay láminas metálicas que contienen de 400 a 600
perforaciones por pulgada cuadrada. El tambor gira a velocidades que oscilan entre
1000 y 1800 rpm. El revestimiento perforado retiene los cristales de azúcar que
pueden lavarse con agua si se desea. El licor madre, la miel, pasa a través del
revestimiento debido a la fuerza centrífuga ejercida (de 500 hasta 1800 veces la fuerza
de la gravedad), y después de que el azúcar es purgado se corta, dejando la centrífuga
lista para recibir otra carga de masa cocida. Las máquinas modernas son
exclusivamente del tipo de alta velocidad (o de una alta fuerza de gravedad) provistas
de control automático para todo el ciclo. Los azúcares de un grado pueden purgarse
utilizando centrífugas continuas.
2.3.9. SECADO
La 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
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contracorriente. El azúcar debe tener baja humedad, aproximadamente 0.05 %, para
evitar los terrones.
2.3.10. ENFRIAMIENT0
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.
2.3.11. 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. Casi todo el azúcar refinado se empaca hoy en día en
bolsas de papel o cajas de cartón, las bolsas de papel del tipo de paredes múltiples
incluyen bolsas individuales de 100,50 y 25lb; bolsas de 2,5 y 10 lb y bolsas plásticas de
1,2 y 5 lb para los azúcares blandos y en polvo empacados en contenedores de cartón.
Es regla general, almacenar el azúcar terminado en grandes depósitos o silos. Los
depósitos o silos no solo permiten que se empaquen únicamente durante el día,
también dan por resultados altos ahorros, ya que el empacado se puede efectuar en
respuesta a los seguimientos de las empaques de jugo de empacar el azúcar conforme
se produce y almacena el producto empaquetado. Los empaques deben ser de un
material adecuado que no altere las características del producto y lo preserven
durante su transporte y almacenamiento. El transporte a granel debe cumplir las
mismas condiciones.
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ALEXANDRA ESPINOZA C. 49
2.3.12. BASURA
Cuando se corta y limpia a mano la caña se entrega fresca, los fabricantes reciben el
mejor material inicial posible para la producción del azúcar. La caña que se corta y
carga a máquina contiene invariablemente puntas, hojas, cepas y raíces, así como
tierra, agua y otras materias extrañas.
La deducción de la basura en la caña entregada constituye una práctica mundial, pero
los métodos para su determinación varían grandemente. Los efectos de la basura
procedente de cada fracción de la planta de caña depende de su contribución a la
sacarosa y a los componentes indeseables. Los jugos del cogollo (incluyendo la punta
del tallo, hojas y entrenudos blandos y en proceso de alargamiento, vainas y hojas
enrolladas) contienen menos de un 1 % de sacarosa pero son relativamente ricas en
almidón, polisacáridos solubles y azúcares reductores. Estos constituyentes
indeseables son extraídos cuando se muelen el cogollo y las hojas muertas, y afectan
adversamente a la recuperación de la sacarosa. La basura de la caña mezclada con los
tallos exprimidos absorbe los ricos jugos de los tallos, y sale del tren de molinos con un
3 % de sacarosa.
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Carbohidratos que se encuentran en las diferentes partes de la caña de azúcar
Análisis del guarapoa (mg/ml)
Parte
Porción del total (%)
Extracción del jugo (%)
Almidón Polisacáridos solubles
Sacarosa a
Fructosa Glucosa
Lámina foliar
11.1 40.0 0.32 5.40 7.72 3.75 6.76
Vaina de la hoja
4.3 38.6 0.05 4.03 14.20 3.33 5.92
Envoltura foliar
2.0 48.2 0.09 5.58 6.85 7.56 13.60
Punta del tallo
1.6 47.6 0.08 5.90 14.82 12.94 17.52
Caña triturable
Primeros 60 cm superiores
14.0 69.3 0.07 1.81 130.46 6.88 9.84
Segundos 60 cm
14.8 71.3 0.06 1.45 154.88 5.38 6.08
Terceros 60 cm
17.8 73.6 0.04 1.47 181.85 3.63 4.04
Cuartos 60 cm
19.5 71.1 0.03 1.30 185.10 3.06 2.80
Cepa 9.3 65.3 0.07 2.01 152.50 3.01 5.94
Raícesb 1.3 27.2 0.00 1.28 8.76 1.25 2.5
Hojas muertas
4.3 37.1 0.00 5.42 0.00 0.00 0.00
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2.3.13. DIAGRAMA DE PROCESO
2.4 TIPOS DE AZÚCAR
El azúcar se puede clasificar por su origen (de caña de azúcar o remolacha), pero
también por el grado de refinación que tenga éste. Normalmente la refinación se
expresa visualmente a través del color (azúcar moreno, azúcar rubio, blanco), que está
dado principalmente por el porcentaje de sacarosa que contienen los cristales.
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La elección entre uno u otro tipo de azúcar es independiente del gusto de cada
persona, del consumidor y no tanto de ciertas condiciones nutricionales, las cuales
muchas veces no son ciertas o un poco exageradas, ya que tendrían que consumirse
grandes cantidades para notar alguna pequeña diferencia, algo mínimo como su sabor
que si es notable.
Entre la clasificación más común tenemos:
AZÚCAR MORENO, el auténtico azúcar moreno (también llamado "negro" o
"crudo") se obtiene del jugo de caña de azúcar y no se somete a refinación, sólo
cristalizado y centrifugado. Este producto integral, debe su color a una película
de melaza que envuelve cada cristal. Normalmente tiene entre 96 y 98 grados
de sacarosa. Su contenido de mineral es ligeramente superior al azúcar blanco,
pero muy inferior al de la melaza.
AZÚCAR RUBIO, es menos oscuro que el azúcar moreno o crudo y con un mayor
porcentaje de sacarosa.
AZÚCAR BLANCO, con 99,5% de sacarosa. También denominado azúcar
sulfitado.
AZÚCAR REFINADO O EXTRABLANCO es altamente puro, es decir, entre 99,8 y
99,9 % de sacarosa. El azúcar rubio se disuelve, se le aplican reactivos como
fosfatos, carbonatos, cal para extraer la mayor cantidad de impurezas, hasta
lograr su máxima pureza. En el proceso de refinamiento se desechan algunos
de sus nutrientes complementarios, como minerales y vitaminas.
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3.1. AZUCARES Y CARBOHIDRATOS
La sacarosa en el jugo y la celulosa en la fibra son los dos principales constituyentes
químicos de la caña de azúcar; cada uno de ellos está compuesto de azucares simples.
Los azucares simples, glucosa (dextrosa) y fructosa (levulosa) se encuentran asimismo
sin formar cadenas en la caña de azúcar, por lo general en cantidades menores que la
sacarosa. La producción de azúcar a partir del jugo de la caña de azúcar se basa en la
capacidad que tiene la sacarosa de cristalizar a partir de un jarabe espeso, mientras
que la glucosa y la fructosa permanecen disueltas.
Los azucares son carbohidratos y están compuestos de los elementos carbono,
hidrogeno y oxigeno, el hidrogeno y el oxigeno están por lo general presentes en la
misma proporción que en el agua. Los azucares simples, glucosa y fructosa se
clasifican como monosacáridos ya que no se pueden hidrolizar a moléculas más
pequeñas de carbohidratos por ácidos o enzimas.
3.2 SACAROSA
La sacarosa o azúcar común de fórmula química es: (C12H22O11) es un disacárido
formado por alfa-glucopiranosa y beta-fructofuranosa. Su nombre químico es: alfa-D-
glucopiranosil (1->2)-beta-D-fructofuranósido.
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ALEXANDRA ESPINOZA C. 55
Es un disacárido que no tiene poder reductor sobre el reactivo de Fehling y el reactivo
de Tollens. Sacarosa es un disacárido de glucosa y fructosa. Se sintetiza en plantas,
pero no en animales superiores. Contiene 2 átomos de carbono anomérico libre,
puesto que los carbonos anoméricos de sus dos unidades monosacáridos
constituyentes se hallan unidos entre sí, covalentemente mediante un enlace O-
glucosídico. Por esta razón, la sacarosa no es un azúcar reductor y tampoco posee un
extremo reductor. Una curiosidad de la sacarosa es que es triboluminiscente, que
produce luz mediante una acción mecánica. 12Los cristales de sacarosa son prismas
monoclínicos que tienen una densidad de 1.588; una solución al 26%, tiene una
densidad de 1.18175 a 20 °C. La sacarosa es ópticamente activa con rotación
específica D20+ 66.53 cuando se utiliza en peso normal. Su punto de fusión es 188 °C
y se descompone al fundirse, el índice de refracción es de 1. 3740 para una solución a
26%, es soluble tanto en agua como en etanol, es ligeramente soluble en metanol e
insoluble en éter y cloroformo.
3.3 GLUCOSA
La glucosa es un monosacáridos con fórmula empírica C6H12O6, la misma que la
fructosa pero con diferente posición relativa de los grupos -OH y O=. Es una hexosa, es
decir, que contiene 6 átomos de carbono, y es una aldosa, esto es, el grupo carbonilo
12 C.P. CHEN James, Manual del Azúcar de Caña Editorial Limusa,S.A, cap I,pag 48
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está en el extremo de la molécula. Es una forma de azúcar que se encuentra libre en
las frutas y en la miel. La glucosa es metabólicamente el azúcar más importante en las
plantas y en los animales, su amplia distribución tanto en el reino vegetal como en el
animal está indicada por sinónimos como azúcar de maíz, azúcar de uva, y azúcar de la
sangre. Solo en el crecimiento activo de la planta de caña de azúcar el contenido de
glucosa excede el de la sacarosa, al comienzo de la zafra el contenido de glucosa del
guarapo es alto y disminuye con la madurez.
3.4 FRUCTOSA
También llamada levulosa o azúcar de frutas, la fructosa es más dulce que la sacarosa y
la glucosa, es la que en menos cantidad se encuentra en la caña, a semejanza de la
glucosa, es más abundante en las partes en crecimiento de la planta y menos
abundante en la parte inferior del tallo y las raíces, la fructosa disminuye con la
maduración y puede ser imposible de detectar en algunas variedades de alta pureza en
la madurez. Las moléculas de fructosa se polimerizan para formar levàn e inulina, un
producto de almacenamiento de ciertas plantas.
Los cristales de fructosa son ortorrómbicos tiene una densidad de 1.598 y una
solución al 26% tiene una densidad de 1.1088, los cristales se funden a 105 °C. La
fructosa es muy soluble en agua y ligeramente soluble en etanol, al igual que la
glucosa, la fructosa es un azúcar reductor, pero posee un grupo cetona en lugar de un
aldehído. Además como la glucosa, la fructosa posee formas y , pero también se
encuentra en forma de anillos tanto de cinco como de seis miembros.
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3.5. AZÚCAR DE PLANTAS Y ANIMALES
Los azucares se encuentran distribuidos ampliamente en la naturaleza, se encuentran
en las frutas, las legumbres, el néctar, la miel, la sangre y la leche, y como unidades de
construcción de moléculas orgánicas tanto simples como compuestas. La sacarosa y
sus constituyentes, glucosa y fructosa, son los azucares más comunes, encontrándose
juntos en la mayoría de las plantas aunque en diferentes proporciones y cantidades. La
sacarosa existe en niveles suficientes para permitir la fabricación del AZÚCAR en la
caña de azúcar, la remolacha azucarera, el sorgo dulce, la palma azucarera y el arce
azucarero.
La maltosa, otro disacárido, está compuesto de dos unidades de glucosa y se
encuentra en las semillas en germinación y, por consiguiente, en los productos del
maíz. La lactosa un disacárido de glucosa y galactosa, es el azúcar de la leche. La
rafinosa, un trisacárido de glucosa, fructosa y galactosa, es un producto del deterioro
de la remolacha azucarera, y un constituyente de varias semillas oleaginosas.
Los seres humanos no pueden depender de una dieta basada exclusivamente en
carbohidratos, por lo que deben incluir en la dieta los aminoácidos y ácidos grasos
esenciales, vitaminas y minerales. Estas sustancias se obtienen junto a los azucares y el
almidón de frutas, granos y legumbres. Los azucares y los almidones constituyen la
mayor parte de la dieta del ser humano. La mayor parte de los alimentos sirven como
fuente de energía, y esta es la función primaria del azúcar, de toda la proteína
ingerida, el 60% es convertido por el cuerpo en azúcar.
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3.6. ALMIDÓN
El jugo de los tallos de la caña de azúcar contiene pequeñas cantidades de almidón,
esta generalmente limitado al miristerio intercalar, la parte del tallo exactamente
arriba del nudo que crece después de que la caña de azúcar se extiende
horizontalmente, y que ayuda a poner de nuevo verticales a los tallos. El hecho de que
este almidón sirve como alimento de reserva queda demostrado por su desaparición
temporal después de que la caña se acama y después del brote de raíces o yemas, el
contenido de almidón aumenta a medida que madura la caña y desaparece después
de la congelación. Las variedades de caña difieren ampliamente en cuanto al contenido
de almidón.
El almidón está ausente en las cepas de las raíces y las hojas muertas y es ligeramente
más alto en la envoltura foliar a hojas enrolladas y los entrenudos no maduros que en
las partes más viejas del tallo. El contenido promedio de almidón de las hojas verdes,
el cual es 10 veces más alto que el de la base del tallo, varia durante el día debido a
que los productos de la fotosíntesis son temporalmente almacenados en las hojas
como almidón, este es convertido durante las noches en azucares que pasan de la hoja
al resto de la planta.
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3.7. DEXTRANO
Los dextranos y las gomas son polisacáridos, que a diferencia del almidón, son solubles
en guarapo frio. Los dextranos son los productos de infección microbiana de las células
dañadas. Si la caña se ha deteriorado y formado dextrano, el nivel de goma excede del
1%.Los dextranos constituyen una serie de polímeros de glucosa con un 50% de
enlaces -1.6, los dextranos presentes en la caña de azúcar, originados por el
Leuconostoc mesenteroides contienen un 90% de enlaces -1.6, los dextranos se
forman rápidamente en condiciones de pH acido, bajo Brix y temperatura ligeramente
elevada, como las que se encuentran en el guarapo y los materiales de baja pureza en
la fábrica y la refinería, la acumulación de los dextranos causa muchos problemas en el
proceso, tales como: perdidas del rendimiento, baja recuperación, aumento de la
viscosidad y al pureza de las melazas, dificultades en la filtración y distorsión de los
cristales.
3.8. COMPONENTES MINERALES
Los componentes inorgánicos de la caña de azúcar se presentan como agua, iones,
sales, constituyentes de moléculas orgánicas complejas, o compuestos insolubles. A
pesar de que algunos minerales como el sílice se presentan bajo la forma de sólidos
semejantes al ópalo, los constituyentes inorgánicos de mayor interés son los que están
disueltos en el guarapo. Los fosfatos, el sílice y el magnesio se eliminan parcialmente
por medio de la clarificación, no obstante el potasio, los cloruros, el sodio y las bajas
concentraciones de sulfatos no son removidos, y tienden a concentrarse con el
procesamiento.Cuando la melaza contiene una elevada concentración de minerales,
especialmente potasio, aumenta la retención de sacarosa en al melaza, causando
pérdidas para el procesador.
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REACTIVOS QUIMICOS
UTILIZADOS EN LA
PRODUCCION DE AZUCAR
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4.1. ANTIBIÓTICOS
La utilización de antibióticos es necesaria en el proceso de refinación del azúcar de
caña debido al problema de los dextranos existentes que afectan a la larga la calidad
del azúcar crudo, incluso su aceptabilidad, por tal motivo la aplicación de un
antibiótico o compuesto bacteriostático es absolutamente necesario. Los antibióticos
usados son: Busan- 881, Midland PCS-6000, Olin 3302 entre otros.
4.2. CAL
El uso de la cal para el tratamiento de los jugos de caña tiene una antigüedad de
aproximadamente 300 años, seria y es extremadamente difícil encontrar otra sustancia
que reemplace a la cal. La introducción de cal hidratada en polvo y de cal viva
pulverizada se ha hecho obsoleto el uso de cal en terrón en los ingenios, por lo general
la cal para la defecación se usa, en forma de lechada de cal, una suspensión de
hidróxido de calcio en agua.
4.2.1 CALIDAD DE LA CAL
La cal hidratada comercial y la cal viva pulverizada que se venden en los Estados
Unidos son de gran pureza. Se recomienda realizar las siguientes pruebas para verificar
la pureza de la cal: debe calentarse mucho en pocos minutos cuando se trata con la
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mitad de su peso en agua, debe formar una crema blanda después de apagada cuando
se mezcla con 18 veces su peso en agua, y no debe contener más de un decimo del
peso en original de los terrones que no pueden pasar a través de una malla fina, y la
mayoría de estas partículas deben ablandarse en una hora.
La cal hidratada se vende en polvo y empacada en sacos de papel grueso, la
conveniencia, limpieza y pureza de la cal en esta forma ha hecho que se consuma en la
mayoría de los ingenios. La cal pulverizada se separa por flotación con aire y la mejor
calidad presenta un 90% y más de paso a través del tamiz de 300 mallas, empacada en
sacos a prueba de agua, basándose en el precio y el análisis, la cal viva ahorra un 20%
con respecto a la cal hidratada en polvo.
4.3. OXIDO DE MAGNESIO
La presencia de oxido de magnesio en la cal para clarificación ha sido objeto de mucha
investigación, y se ha obtenido algunos resultados satisfactorios de la cal producida
mediante la calcinación de caliza dolomítica con un relación de calcio a magnesio tan
alta como 70: 30. El oxido de magnesio se vende en estado casi puro.
4.4. ACIDO SULFUROSO
La producción de este reactivo que ha sido usado en la fabricación de azúcar crudo,
además de su efecto decolorante, el acido sulfuroso produce un intenso precipitado
con la cal, lo que ayuda mecánicamente en la clarificación. También descompone
algunas sales de la cal y de esta manera reduce la viscosidad de los jarabes y masas
cocidas.
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4.5. CARBONATO DE SODIO
Los jugos que ha iniciado la fermentación es preferible neutralizarlos con carbonato de
sodio que con cal, debido a que esta produce sales solubles que son perjudiciales. El
uso del carbonato para neutralizar el exceso de acidez en el jugo de caña quemada es
común en muchas fábricas, las sales de sodio también son útiles para neutralizar
melazas.
El carbonato de sodio es mucho más caro que la cal y tiene un efecto perjudicial en el
color del jugo.
4.6. ACIDO FOSFÓRICO
El acido fosfórico y los fosfatos solubles han sido utilizados en la fabricación y
refinación del azúcar de caña. Se han hecho cada vez más importantes en ambas
ramas de la industria durante las últimas décadas. En la defecación del guarapo, se
utiliza el fertilizante superfosfato triple debido a su bajo precio.
Para la refinación las reglamentaciones sobre alimentos puros exigen el uso de acido
fosfórico de alta pureza, y este acido se fabrica en la actualidad en forma casi
totalmente libre de plomo, arsénico y sulfatos.
4.7. SUSTANCIAS UTILIZADA PARA PURIFICACIÓN DEL JUGO
En la purificación del jugo se utiliza también el hiposulfito de sodio, para decolar
melazas; también se ha añadido a los recipientes durante el cocinado de templas de
azúcar blanco para mejorar el color y durante las templas de baja pureza para reducir
la viscosidad de la masa cocida, este compuesto desprende so2 en la masa cocida, que
actúa sobre la materia colorante, sales de calcio y de hierro.
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ALEXANDRA ESPINOZA C. 64
Varias formas de arcilla especialmente la bentonita, se utilizan como coadyuvantes de
la clarificación. La bentonita un silicato de magnesio y aluminio, aumenta de volumen
con el agua. La tierra de infusorios, dependiendo de las calidades también depende la
tasa de filtración y la claridad de los filtrados, este material agregado al jugo de caña
facilita el filtrado pero debido a su alto costo su uso es limitado en la industria
azucarera. El material de perlita es otro coadyuvante de la filtración casi similar su
forma de uso que la tierra de infusorios.
4.8. POLI ELECTROLITOS
Los polielectrolitos son en su mayor parte poliacriloamidas y se venden con varios
nombres comerciales, estas sustancias también son aplicables a la filtración de los
lodos y se lo utiliza en los jugos encalado y calientes.
4.9. DEXTRANASA
La enzima industrial dextranasa se puede obtener para el tratamiento del jugo, la
relación del dextrano hidrolizado por minuto y por unidad enzimática es diferente. Es
un método para la remoción enzimática de este polímero, es producido por
microorganismos principalmente Leuconostoc mesenteroides, como resultado del
deterioro de la caña después cortada.
4.10. AMILASA
La enzima amilasa se encuentra en el jugo crudo, la amilasa bacteriana puede
obtenerse por el tratamiento a temperatura elevada. El almidón de la caña se
descompone de amilosa y amilopectina en proporción de 1 a 4. La amilosa disminuye
en forma significativa la velocidad de filtración del licor carbonatado y la amilopectina
es la principal responsable de la baja filtrabilidad del licor de fosfataciòn.
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ALEXANDRA ESPINOZA C. 65
4.11. ANTIESPUMANTES
El ester metilglucosido del aceite de coco, es un aditivo para las melazas (máximo 320
ppm) durante el bombeo, transporte y almacenamiento, es un agente tenso activo que
aumenta la fluidez y reduce la formación de espuma y adherencia de las melazas. Las
propiedades toxotropicas del flujo cambian, la espuma se elimina y las melazas pierden
aire.
4.12. EDULCORANTES ALTERNATIVOS
Tradicionalmente, los alimentos se endulzaban con azúcar o miel; no obstante, en la
elaboración moderna, se usa toda una serie de edulcorantes diferentes, tanto de
bulto, que se emplean en cantidades similares a la del azúcar que sustituyen, como
artificiales, que son mucho más dulces que el azúcar y se usan en cantidades muy
pequeñas.Los jarabes de glucosa, elaborados a partir del almidón, se usan con
frecuencia en lugar del azúcar, pero es necesario emplear una cantidad mayor para
obtener resultados similares, ya que la glucosa sólo tiene un 74% de la dulzura de la
sacarosa. Los jarabes de glucosa modificados, en los que cierta proporción de aquélla
se transforma en fructosa, son más dulces, ya que la fructosa es un 124% más dulce
que la sacarosa.No todos los edulcorantes listados a continuación están autorizados en
todos los países.
El acesulfamo-K es unas 200 veces más dulce que la sacarosa. No se metaboliza y
se excreta sin alteración alguna.
El aspartamo es un derivado de un aminoácido; en términos químicos, el éster
metílico de la aspartil-fenilalanina. Es unas 200 veces más dulce que la sacarosa.
En disolución es estable durante unos pocos meses, transcurridos los cuales se
descompone gradualmente. Esto quiere decir que los productos que contienen
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aspartamo tienen una vida útil de almacenaje limitada. Es muy utilizado en
refrescos, preparados para postres y como edulcorante de mesa. Dado que
contiene fenilalanina, se recomienda específicamente que no sea consumido por
niños que padezcan fenilcetonuria (incapacidad para metabolizar la fenilalanina),
aunque la cantidad consumida sería extremadamente pequeña.
El ciclamato es 30 veces más dulce que la sacarosa; se usan tanto la sal sódica
como la cálcica en toda una variedad de alimentos. Al contrario que otros
edulcorantes artificiales, el ciclamato es termoestable, y por lo tanto puede
utilizarse para cocinar. Fue sintetizado por primera vez en 1937, y su uso como
edulcorante se generalizó en la década de 1950. Unos estudios en los que se
administraban dosis muy elevadas a animales de laboratorio sugirieron el riesgo
de que fuera carcinógeno y su uso fue prohibido en Estados Unidos, Reino Unido y
algunos otros países en 1969, aunque se sigue utilizando en Canadá, Suiza,
Noruega y otros países.
La sacarina, el más antiguo de los edulcorantes sintéticos, es 550 veces más dulce
que la sacarosa, pero tiene un regusto amargo, y no es estable ante el calor, por lo
que no puede utilizarse para cocinar. No hay indicios de que la sacarina
represente riesgo alguno para las personas que la utilizan, pero estudios
realizados sobre animales a los que se administraban dosis muy altas sugieren un
cierto riesgo de carcinogénesis. Su uso fue prohibido en Canadá y Estados Unidos
en 1977, aunque en el segundo país una serie de moratorias del Congreso han
mantenido el producto en el mercado, si bien con una etiqueta de advertencia.
La rebaudiosida y la steviosida son glucósidos extraídos del arbusto paraguayo
yerba dulce (Stevia rebaudiana). Son entre 300 y 400 veces más dulces que la
sacarosa.
La taumatina es una proteína extraída del fruto africano del Thaumatococcus
daniellii, llamado katemfe o ‘fruta milagrosa de Sudán’. Es unas 1.600 veces más
dulce que la sacarosa. La monelina es una proteína similar (entre 1.500 y 2.000
veces más dulce que la sacarosa) extraída de la baya del Dioscoreophyllum
cumminsii.
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5.1. DETERMINACIÓN DE PARÁMETROS DE CALIDAD
5.1.1. COLOR DEL AZÚCAR
En la caña el agua representa entre 73 y 76 %, los sólidos totales solubles varían entre
10 y 16 % y la fibra entre un 11 y 16 %. La calidad del azúcar crudo como el color y el
grano dependen de la proporción de estos azucares reductores, los cuales cuando
aumentas por diferentes causas pueden producir incrementos en el color y el grano
defectuoso del azúcar. La cristalización del azúcar, es afectada por otras clases de
azucares diferentes a la fructosa y glucosa que se encuentran presentes en los jugos,
este grupo de carbohidratos conocidos como oligosacaridos, debido a que están
constituidos por más de dos y menos de diez unidades de azucares sencillos causan
un alargamiento de la estructura cristalina, ósea, altera el tamaño y color del cristal de
la sacarosa.
5.1.2. MÉTODO DE DETERMINACIÓN DEL COLOR
El color del azúcar varía desde una apariencia café oscura hasta el incoloro. La
intensidad del color como medida de transmitancia o absorbancia de la luz se hace por
medio de un patrón óptico que está afectado por varios factores especialmente por la
longitud de onda del rayo de luz, la concentración de la solución azucarada y del
instrumento utilizado en el laboratorio. El pH de la solución también es un factor que
afecta el valor obtenido.
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El ojo humano tiene gran sensibilidad a la longitud de onda del verde y el amarillo, el
color, por lo tanto, en una solución azucarada, se sitúa en el rango de los 400 a 600
nm.
ANÁLISIS DE COLOR AZÚCAR BLANCO
Muestras:
Azúcar estándar línea de jugo mixto.
Azúcar estándar proveniente del primer molino.
Equipo:
Espectrofotómetro / 420 nm +
/- 10 nm.
Beaker de 250 ml 37
Plancha con agitador magnético
Bomba de vacío
Filtro de vacío
Papel filtro de millipore de 47 μm, tamaño de poro 0.45 micrones o equivalente
Balanza analítica, precisión 0.001 g
Celdas de 20 mm +
/- 0.01 mm
Refractómetro
Reactivos:
Solución de hidróxido de sodio 0.1 Normal de una solución de hidróxido de
sodio 1 N, preparada con titrisol, tomar 100 ml en un balón de 1000 ml, y
aforar el balón con agua destilada.
Solución de ácido clorhídrico 0.1 Normal de una solución de ácido clorhídrico 1
Normal, preparada con titrisol, tomar 100 ml en un balón de 1000 ml, y aforar
el balón con agua destilada.
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PROCEDIMIENTO:
Pesar 50 +/- 0.1 g de azúcar blanco y agregar a las muestras 50 +/- 0.1 g de agua
destilada para colores que están en el rango de 100 a 200 unidades y para colores
mayores de 200 unidades pesar 30 +/- 0.1 g y agregar 70 +/- 0.1 g de agua destilada.
Colocar la solución en una plancha de agitación magnética hasta disolver
completamente el azúcar. Filtrar la solución colocando en el embudo-filtro, un filtro
millipore; usando la bomba de vacío; si es necesario agregue a la solución un gramo de
ayuda filtrante.
Tomar el pH de la solución filtrada, y regular el pH a 7 +/- 0.1, añadiendo pequeñas
cantidades de solución ácido o solución de soda, según este muy alto o bajo
respectivamente, en esta operación utilizar agitador magnético si es necesario. Tomar
5 ml de la solución, y leer en el refractómetro la cantidad de sólidos solubles, Brix,
anotar el dato.
Colocar parte del filtrado en una celda de absorción de 20 nm. Llenar otra celda de las
mismas características con agua destilada, la cual servirá como referencia (cero).
Determinar la absorbancia de la solución a 420 nm, en el espectrofotómetro.
5.1.3. COLOR DE LOS AZUCARES EN SOLUCIÓN
Color: Las medidas de color en la industria azucarera se hacen en las soluciones. La
excepción en la comparación de los colores de azúcares crudos en forma sólida. La luz
se transmite a través de una solución de azúcar según la ley de Lambert-Beer. La
materia colorante ordinaria del azúcar es tal, que las soluciones de azúcar aparecen
más brillantes a la vista en una longitud de onda de 560 mμ
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5.1.4. CENIZAS
Para determinar la existencia de las cenizas sulfatadas en el azúcar por gravimetría.
Las cenizas son determinadas gravimétricamente, los resultados son la suma de las
cenizas solubles en agua y las insolubles. El método es aplicable a azúcar crudo,
turbinado, meladura, jugos y melazas. El método se basa en la formación de sulfatos
de sales minerales, contenidas en el azúcar, mediante la adición del acido sulfúrico y
posterior calcinación. Las cenizas así determinadas se expresan como cenizas
sulfatadas. La calcinación se hace en dos etapas sucesivas a 550 y 650 °C siempre con
acido sulfúrico, esta doble sulfatación es necesaria para asegurar la conversión de las
cenizas a sulfatos.
REACTIVOS:
13Agua con conductibilidad menor de 2 umhos/ cm
Solución de acido sulfúrico; añadir cuidadosamente 100 ml de acido
sulfúrico concentrado a 300 ml de agua.
Solución de acido clorhídrico; añadir 100 ml de acido clorhídrico
concentrado a 500 ml de agua.
Limpiar la capsula de platino con la solución de acido clorhídrico, bien caliente, lavar
luego la capsula con abundante agua. Calentar la capsula en la mufla a 550 °C, se
coloca la capsula en el desecador y se enfría a temperatura ambiente. Se pesa entre 5
y 10 gr de azúcar crudo en la capsula de platino y se agrega 2 ml de solución de acido
sulfúrico. Cuidadosamente y en forma progresiva se calienta la capsula de platino
utilizando el mechero de Bunsen hasta que la muestra dentro de la cap sula este
completamente carbonizada. Se coloca la capsula con la muestra carbonizada en la
13 http://wwwsencamer.gov.ve/sencamer/action/norma-final
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ALEXANDRA ESPINOZA C. 72
mufla a 550 °C por un periodo de dos horas, se deja enfriar la muestra y se agrega 2 ml
de acido sulfúrico, permitir que este se evapore sobre la placa caliente, luego se
introduce la capsula con la muestra en la mufla y calcinar a 650 °C por 30 minutos, se
deja enfriar colocando la capsula en el desecador a temperatura ambiente, se pesa la
muestra hasta ± 0.2 mg de exactitud.
CALCULOS:
% CENIZAS SULFATADAS= 100 X (m2- m0 )
m1
5.1.5. PRUEBAS DE SEDIMENTOS
El método establece que la muestra a separar se coloque en un tubo de centrífuga
graduado y se procese a las gravedades de la escala productiva, repitiendo a diferentes
tiempos hasta que el volumen de sedimento permanezca constante.
Este método se utiliza para determinar las partículas insolubles presentes en el azúcar.
Se pasa el agua destilada a través de una membrana para humedecerla usando el
equipo de filtración, la membrana utilizada debe ser de tamaño de poro 0.8 µ y de 47
mm de diámetro, luego se suspende al vacio y se retira la membrana, se seca en una
estufa a 100 °C por una hora.
Se transfiere la membrana seca de la estufa, a un desecador y se deja enfriar por 15
minutos, luego se pesa la membrana rápidamente para evitar reabsorción de humedad
y se registra el peso.
Se pesa 300 gr de azúcar en el beaker, y se disuelve en agua prefiltrada en un
disolutor, se filtra la solución de azúcar a través de la membrana a 25-30 pulgadas de
Hg.
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Se enjuaga el beaker en agua filtrada, se calienta si es necesario, haciéndola pasar a
través de la membrana, luego se la coloca en la estufa a 90 °C hasta peso constante.
Se enfría la membrana en el desecador a temperatura ambiente y se pesa.
CALCULOS: ppm de sedimentos= ( A-B) X 106 ug/g 300 DONDE: A= Peso de la membrana mas el sedimento seco en gramos. B=Peso de la membrana seca en gramo.
5.1.6. TURBIDEZ
Se utiliza el siguiente método para determinar la turbidez relativa en soluciones de
azúcar blanco o ligeramente coloreado, en polvo o en cristales que permitan preparar
una solución que pueda ser filtrada por el siguiente procedimiento.
Para determinar la turbiedad relativa, se realiza una lectura antes de filtrar la muestra,
pero después de ajustar el PH. La lectura de la muestra filtrada es restada de la lectura
sin filtrar, la diferencia se le atribuye a la turbiedad, referida a la muestra filtrada y se
reporta como la medida de turbiedad.
Es importante que el agua destilada usada sea de alta calidad y libre de turbiedad. Se
debe verificar ocasionalmente el comparar lecturas sin filtrar y filtrada en filtro.
TURBIEDAD= (L1 –L2) X 1000 (bxc)
5.1.7. DIÓXIDO DE AZUFRE
Este método es para determinar colorimétricamente el SO2 presente en azucares
refinado por el método de la rosanilina.
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REACTIVOS
Acido Clorhídrico concentrado d= 1.18 g/ml
Acido Fosfórico concentrado d= 1.75 g/ ml.
Hidrocloruro de Rosanilina (SOLUCION SATURADA): 1.0 g de rosanilina (C19 H18
N5CL), disuelto en 100 ml de agua destilada, caliente a 50 °C y enfrié por
agitación, luego de 48 hora filtre la solución.
Hidrocloruro de Rosanilina (SOLUCION DECOLORADA): en 40 ml de solución
saturada de hidrocloruro de rosanilina se transfiere a un matraz volumétrico de
100 ml, se adiciona 6 ml de acido clorhídrico concentrado y se afora con agua
destilada, la decoloración ocurre en corto tiempo, pero la solución debe
permanecer en reposo alrededor de una hora antes de usarse.
Solución Diluida Patrón de Sulfito: En 5 ml de solución patrón de sulfito y
llévelo a 100 ml con la solución de sacarosa puro. El valor contenido de sulfito
es calculado por:
mg/ml (SO2) = 5X K X1.068
CURVA DE ENSAYO:
Se agrega con una pipeta alícuotas de solución diluidas estándar de sulfito 1, 2,
3, 4, 5 y 6 ml a una serie de matraces volumétricos de 100 ml.
Se adiciona a cada matraz 4 ml de solución a 0.1 N de hidróxido de sodio, se
lleva el contenido hasta la marca con la solución de sacarosa pura y mezcle.
Se toma de cada matraz 10 ml y transfiéralos a un tubo de ensayo, se adiciona
2 ml de solución de rosanilina decolorada y 2 ml de formol aldehído y se
mezcla.
Se deja reposar durante 30 minutos a temperatura ambiente.
Se mide la absorvancia cn una celda de 1 cm de pase de luz en un
espectrofotómetro a una longitud de onda de 560 mm.
Se representa gráficamente los resultados, en el eje de las x la absorvancia
contra mgSO2/ kg de azúcar.
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PROCEDIMIENTO:
Se pesa 40 gr de muestra de azúcar, se disuelve en agua destilada en un matraz
volumétrico a 100 ml. Se toma 5 ml de solución de formaldehido al 40 % y se lo diluye
en un matraz volumétrico de 100 ml.
Se pesa 100 g de sacarosa se lo disuelve y se completa a 1000 ml de agua destilada. Se
pesa 4.3 g de hidróxido de sodio y se afora en un matraz a 1000 ml con agua destilada.
Se disuelve 6.25 g de ioduro de potasio libre de iodatos, en 30 ml de agua destilada en
un matraz volumétrico de 1000 ml, se pesa 4.191 g de iodo resublimado y se añade al
matraz. Se deja la solución reposar por 20 minutos y se completa el volumen.
Solución estándar de sulfito de sodio: se pesa 0.5 g de sulfito de sodio heptahidratado,
se lo disuelve en 100 ml de solución de sacarosa pura. La concentración de sulfito se
calcula por referencia a la curva patrón y el resultado se expresa como mg de SO2 / KG
de azúcar.
5.1.8. HUMEDAD
La determinación de la humedad del azúcar se basa en la pérdida de peso que se
produce en el azúcar, al eliminarse por calentamiento, el agua que se encuentra en la
superficie de los cristales.
APARATOS:
Balanza analítica con una apreciación de 0.1 mg.
Estufa de secado con control de temperatura, con una apreciación de 1 C.
Capsulas de aluminio, vidrio o porcelana con tapa, pesa filtros.
Desecador, con indicador de humedad.
Pinzas.
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PROCEDIMIENTO:
Se conecta la estufa y se la estabiliza a a 150 °C ± 1 °C.
Se coloca las espátulas y los pesa filtros en la estufa durante 30 minutos antes de
usarlas, luego se las enfría en el desecador a temperatura ambiente y se pesa con
su tapa rápidamente con una apreciación de 0.1 mg.
Se coloca en las capsulas de 5 a 30 gramos de muestra, se determina el peso
rápidamente con una apreciación de 0.1 mg y se tapa. Luego se coloca las tapas con su
contenido en la estufa a 105 °C durante tres horas. Debe asegurarse con no hayan
otros materiales en la estufa durante el periodo de secado, no se debe secar las
muestras a peso constante, ya que esto podría ocasionar perdidas de azúcar en las
mismas.
Se retiras las capsulas de la estufa tapándola previamente, llevándola al desecador
hasta que alcance la temperatura ambiente con un apreciación de 0.1 mg y se pesa
rápidamente.
RESULTADOS:
El contenido de humedad de la muestra se calcula mediante la siguiente muestra:
A= Peso de la muestra humedad.
B= Peso de la muestra seca.
5.1.9. SABOR Y OLOR
Este método es un método organoléptico de análisis consiste en determinar y verificar
el sabor, olor y apariencia en azúcar refinado. Esta prueba debe ser determinada por
un panel organoléptico calificado.
PREPARACION DE LA MUESTRA:
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Se realiza la preparación de la muestra en un área libre de olores, no se debe usar
perfumes o colonias.
Pesar entre 10 y 11 gr de azúcar en un vaso de precipitación.
Añadir 90 ml de agua destilada, libre de olor y sabor.
Disolver usando un agitador manual o magnético.
Observar los contenidos usando una fuente luminosa, la solución de azúcar
debe ser clara, no debe haber evidencia de sedimentos y turbidez.
PROCEDIMIENTO:
Se coloca la muestra preparada en un vaso plástico y se lo cubre con una tapa, luego se
agita el vaso con movimientos circulares. Se retira la tapa y se procede a oler la
solución de azúcar cuidadosamente y identificar cualquier posible olor extraño.
Se compara con el azúcar de referencia que anteriormente hubiese pasado esta
prueba.
5.1.10. PRUEBAS MICROBIOLÓGICAS
Las pruebas microbiológicas consisten en distintos test químicos aplicados a medios
biológicos, los cuales, conocida su reacción, nos permiten identificar distintos
microorganismos presentes.
PRUEBA DE LA OXIDASA
El objetivo de la prueba “Oxidasa” es buscar la presencia de la enzima Citocromo C
oxidasa. Se trata de un enzima que oxida el citocromo C de la cadena transportadora
de e-. Este se detecta utilizando el tetra para fenilendiamina: el reactivo de oxidasa
contiene este compuesto que va a ser oxidado por la citocromo C oxidasa. En estado
reducido es incolora, pero cuando se oxida vira a púrpura.
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Procedimiento:
Con un pequeño papel de filtro añadimos reactivo de Kovacs, lo impregnamos y a
partir del tubo con la bacteria problema tomamos un poco con el asa de platino y
ponemos en el papel. Tras unos 30 segundos, observamos si ha ocurrido algún cambio.
Las bacterias que dan positivo a esta prueba tienen generalmente un ciclo respiratorio
oxidativo. Se considera positiva esta prueba cuando toma un color púrpura la muestra.
Resultados:
(+) Pseudomonas aeruginosa
( - ) Escherichia coli
PRUEBA DE LA CATALASA
El Objetivo es buscar la presencia de la enzima catalasa
El peróxido de hidrógeno se produce al utilizar la bacteria el azúcar por vía oxidativa. Al
ser éste un compuesto muy oxidante las bacterias la eliminan mediante la producción
de la enzima catalasa (H2O2 -> H2O + ½ O2).
Procedimiento:
Agregamos aproximadamente 5 ml. de peróxido de hidrógeno al 3% a un tubo de
ensayo previamente esterilizado a continuación tomamos una muestra de la cepa del
microorganismo a estudiar y la introducimos por el tubo de ensayo, la muestra
solamente debe acercarse a la muestra de la solución liquida de peróxido de hidrogeno
y debemos observar la reacción de esta.
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La prueba se considera como positiva si observamos burbujas de oxígeno.
Resultados:
(+) Staphylococcus aureus
( - ) Streptococcus spp.
PRUEBA TSI (TRIPLE AZÚCAR HIERRO)
El TSI es un medio nutriente y diferencial que permite estudiar la capacidad de
producción de ácido y gas a partir de glucosa, sacarosa y lactosa en un único medio.
También permite la identificación de la producción de SH2.
Esta es una prueba específica para la identificación a nivel de género en la familia
Enterobacteriaceae, con objetivo de diferenciar entre:
bacterias fermentadoras de la glucosa
bacterias fermentadoras de la lactosa
bacterias fermentadoras de sacarosa
bacterias aerogénicas
bacterias productoras de SH2 a partir de sustancias orgánicas que contengan
azufre.
Procedimiento:
Inocular los tubos de TSI con punta (alambre recto). Para eso introducir la punta hasta
3 a 5 mm, del fondo del tubo. Tras retirar el alambre del fondo, estriar el pico con un
movimiento hacia uno y otro lado. Incubar a 35° durante 24 horas. Posteriormente se
debe medir el pH de los cultivos.
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Resultados:
Pico alcalino/fondo alcalino: no hay fermentación de azucares. Característica de
bacterias no fermentadoras como Pseudomonas sp.
Pico alcalino/fondo ácido : Glucosa fermentada, lactosa ni sacarosa
fermentadas. Shigella spp.
Pico alcalino/fondo negro : Glucosa fermentada, ni lactosa ni sacarosa
fermentadas, producción de ácido sulfhídrico. Salmonela spp.
Pico ácido/fondo ácido: Glucosa y lactosa y/o sacarosa fermentadas. Puede
producirse SH2 o no. Escherichia coli.
ROJO DE METILO
Una de las características taxonómicas que se utilizan para identificar los diferentes
géneros de enterobacterias lo constituyen el tipo y la proporción de productos de
fermentación que se originan por la fermentación de la glucosa. Se conocen 2 tipos
generales: La fermentación ácido-mixta y la fermentación del 2,3 butanodiol. En la
fermentación ácido mixta se forman fundamentalmente láctico, acético y succínico,
además de etanol, H2 y CO2. En la vía del butanodiol se forman cantidades menores de
ácido (acetato y succinato) y los principales productos son el butanodiol, etanol, H2 y
CO2.
El rojo de metilo es un indicador de pH con un intervalo entre 6,0 (amarillo) y 4,4
(rojo), que se utiliza para visualizar la producción de ácidos por la vía de fermentación
ácido mixta.
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Procedimiento:
Inocular el caldo Rojo Metilo con un cultivo puro de no más de 24 horas del
microorganismo en estudio. Incubar a 35°C durante 48 horas. Luego de finalizado el
tiempo de incubación agregar unas gotas del reactivo de rojo de metilo. La prueba es
positiva si se desarrolla de un color rojo estable. Esto indica que la producción de ácido
es suficiente para producir el viraje del indicador y el microorganismo fermentó la
glucosa por la vía de ácido mixta. Un color anaranjado, intermedio entre el rojo y el
amarillo no es considerado como positivo.
Resultados: (+) Escherichia coli ( - ) Enterobacter aerogenes
Requisitos del azúcar crudo.
Requisitos Límite
Polarización, °S, a 20 °C, mínimo 96,0
Humedad, % m/m, máximo 1,0
Factor de seguridad, máximo 0,30
Contenido de metales pesados permitido en el azúcar Crudo.
Metal Límite
Arsénico, expresado como As, mg/kg, máximo 1,0
Cobre, expresado como Cu, mg/kg, máximo 2,0
Plomo, expresado como Pb, mg/kg, máximo 2,0
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Requisitos microbiológicos del azúcar crudo para consumo directo.
Microorganismo Límite
Coliformes totales, NMP/g
Coliformes, FPM, UFC/g < 3
< 80
Bacterias mesófilas aerobias, UFC/g
Bacterias mesófilas aerobias, FPM, UFC/g < 5.000
< 5.000
Mohos y levaduras, UFC/g
Mohos y levaduras, FPM, UFC/g < 2.000
< 2.000
Especificaciones sensoriales:
Aspecto Granulado uniforme
Sabor Dulce
Color Blanco
Olor Característico del producto
5.1.11. TAMAÑO DEL GRANO
El tamaño del grano del azúcar se determina por el método de granulometría.
APARATOS:
Balanza semianalitica
Centrifuga de canasto tamaño laboratorio.
Batidora eléctrica.
Tamiz # 30 ( 595 µ)
Vibrador para tamices con vaso.
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ALEXANDRA ESPINOZA C. 83
PROCEDIMIENTO:
Se prepara una solución saturada de azúcar refinada, se pesa 300 gr de la muestra, se
coloca en la batidora y se añade 150 gr de solución saturada de azúcar y se mezcla bien
durante cinco minutos.
Esta mezcla se transfiere, a través de un embudo, a la centrifuga y se purga a una
velocidad de 3000 rpm durante 5 minutos.
El azúcar afinado obtenido se seca, por medio de la corriente de aire caliente. Del
azúcar afinado seco se pesa 200 gr y se coloca sobre el tamiz, acople debajo de este y
se somete a agitación en el vibrador durante 10 minutos. Finalmente se pesa la
fracción de azúcar que atraviesa el tamiz y queda retenida en el vaso.
RESULTADOS:
La granulometría se expresa en porcentaje y se calcula mediante la siguiente formula.
DONDE:
A= p1 x 100
p
A= cantidad de azúcar que pasa por el tamiz # 30 en porcentaje.
P= Peso de la muestra en gramos
P= Peso del azúcar que pasa a través del tamiz # 30 en gramos.
5.1.12. DENSIDAD
La densidad del jugo diluido es principalmente un indicativo de los grados Brix del
material. La densidad se considera una variable no manipulable directamente ya que
depende de muchos factores, como por ejemplo cantidad de azúcar suministrada
desde la etapa de elaboración, requerimientos de vapor, recirculación en el
clarificador. Esta medida proporción en gran parte una idea acerca de la producción de
la planta, por ello es favorable de trabajar a grados Brix altos, pero esto conlleva a una
INDUSTRIA DE LA CAÑA DE AZUCAR
ALEXANDRA ESPINOZA C. 84
disminución de la eficiencia de las etapas de clarificación y filtración debido a la
alteración de las propiedades de flujo como la densidad y la viscosidad, propiedades
que en su aumento causan un efecto negativo en los procesos en términos
proporcionales.
DETERMINACIÓN DE LA DENSIDAD DE LAS SOLUCIONES ACUOSAS DE AZÚCAR
Para cada una de las soluciones de azúcar, debe seguir el procedimiento indicado a
continuación:
Transfiera la solución a un beaker de 100 mL, previamente curado con la
solución a utilizar y tome una alícuota de 25 mL con la pipeta volumétrica de 25
mL, calibrada por Ud.
Colóquela en una fiola de 125 mL y determine la masa de la solución
Calcule la densidad para la solución patrón preparada por Ud.
Haga las determinaciones por triplicado y calcule en cada caso la densidad de la
solución patrón preparada por Ud. y posteriormente obtenga el valor
promedio, como la densidad de su solución patrón de azúcar.
Grafique en un papel milimetrado, densidad promedio vs porcentaje en m/V
para cada una de las soluciones preparadas.
5.1.13. FORMACIÓN DE ESPUMA
Las espumas sintetizadas con la melaza de caña de azúcar, fueron caracterizadas
mediante la determinación de la densidad, análisis térmicos y mecánicos. De igual
forma se sintetizó una espuma de referencia, la cual contenía todos los materiales de
partida excepto la melaza de la caña de azúcar.
Los resultados obtenidos indican que la espuma rígida de poliuretano que presenta la
menor densidad es aquella que contiene un 70% de melaza de la mezcla PEG-Melaza.
Asimismo, las pruebas térmicas indican una tendencia a la disminución de la
INDUSTRIA DE LA CAÑA DE AZUCAR
ALEXANDRA ESPINOZA C. 85
temperatura inicial de descomposición comparada con la espuma de referencia y
conforme aumenta la cantidad de melaza utilizada en la preparación de espumas
rígidas de poliuretanos. En general, las pruebas mecánicas de compresión presentan
una tendencia a aumentar el esfuerzo a la compresión y el módulo conforme se
adiciona melaza a las espumas sintetizadas.
5.1.14. SULFITOS EN EL AZÚCAR BLANCO
La sulfatación en la fabricación de azúcar blanco y la adición de sulfitos (bisulfito de
sodio) en la fabricación de azúcar. Cuando un ingenio fabrica el azúcar cristal y no
emplea la flotación de jarabe es normal que aparezca en el azúcar final la presencia de
sulfitos en un contenido de 20 ppm o más, pues, el sulfito de calcio cristaliza junto con
la sacarosa durante las etapas de cristalización. Sin embargo, es notoria la reducción
del contenido de sulfitos en el azúcar cristal, bajando a menos de 5 ppm, cuando el
ingenio practica el proceso de flotación de jarabe, explicándose por el hecho de que la
flotación requiere el calentamiento del jarabe a aproximadamente 85°C y esto por si
sólo provoca la insolubilización del sulfito de calcio que es menos soluble a medida que
se aumenta la temperatura. Se recuerda que el jarabe sale de la evaporación
aproximadamente a 60°C y en la flotación se calienta a 85°C. La otra razón para la
reducción del contenido de sulfitos en la flotación sería que los sulfitos tienen una gran
reactividad con el oxígeno y como la flotación es realizada inyectando gran cantidad de
aire, entonces, se tiene una presencia importante de oxígeno.
INDUSTRIA DE LA CAÑA DE AZUCAR
ALEXANDRA ESPINOZA C. 86
5.2. DETERMINACIÓN DE SÓLIDOS TOTALES Y DENSIDAD
5.2.1. GRADOS BRIX
Como guía del rendimiento, se ha utilizado los diagramas de Brix de los jugos
provenientes de los rodillos de descarga a lo largo del tren de molinos, aunque a veces
se prefiere tomar muestras tanto de los rodillos anteriores como los de descarga, y
trazar dos diagramas. La toma de muestras se sincroniza de tal manera que la misma
parte del colchón del bagazo este pasando a través de los rodillos sucesivos en el
momento que se toma cada muestra, y las condiciones durante la prueba deben ser
tan uniformes y normales como sea posible. Por lo general el diagrama debe mostrar
una pendiente hacia abajo desde la desmenuzadora hasta el último molino.
Los grados brix miden la cantidad de sólidos solubles presentes en el jugo o pulpa
expresados en porcentaje de sacarosa, se determina empleando un refractómetro
calibrado a 20 °C. Se toma un vaso de precipitados de 1000 ml seco, y se pesa 150 g de
del material previamente homogenizado. Se agrega 200 ml de agua caliente,
disolviendo bien los cristales con la ayuda de una espátula.
Se enfría a temperatura ambiente y se secan bien las paredes del recipiente. Se coloca
el vaso del precipitado nuevamente en la balanza y se agrega agua destilada hasta
completa 900 gr. Se filtra la solución anterior y se determina el Brix.
5.2.2. GRADOS BAUME
La escala Baumé es una escala usada en la medida de las concentraciones de ciertas
soluciones (jarabes, ácidos).La relación entre la densidad, ρ, de la disolución y los
grados Baumé se ha expresado de diversas formas durante el tiempo que se ha
INDUSTRIA DE LA CAÑA DE AZUCAR
ALEXANDRA ESPINOZA C. 87
empleado. Actualmente a 20ºC la relación entre la densidad, ρ, y los grados Baumé de
una disolución viene dada por las siguientes relaciones:
Para líquidos más densos que el agua (ρ > 1 g/cm³):
ºBé = 145 – 145/ρ
ρ = 145/(145 - ºBé)
Para líquidos menos densos que el agua (ρ < 1 g/cm³):
ºBé = 140/ρ – 130
ρ = 140/(130 + ºBé)
Determinación de la riqueza glucométrica en el mosto:
Se utiliza el método densimétrico; se trata de determinar la densidad, utilizando
densímetros construídos a tal efecto. El densímetro Baumé da un valor arbitrario de la
densidad. Cada grado Baumé equivale aproximadamente a 18g/ L de azúcares
reductores. Se enjuaga la probeta de 250 ml con la muestra a analizar. Se vierten 200
ml de vino (libre de sólidos) y se homogeniza. Se sumerge suavemente girando el
densímetro, cuidando introducirlo a una altura que no sobrepase en más de 2 a 3
divisiones de la lectura probable. Una vez en reposo se efectúa la lectura en el borde
superior del menisco. Se toma la temperatura de la muestra y se calcula valor real de
acuerdo al valor medido.
Método refractométrico: Se trata de la determinación rápida de los azúcares del
mosto, mediante refractómetro de bolsillo. Al pasar la luz de una medio a otro de
composición diferente se produce una desviación en su ángulo de incidencia. Técnica:
Se colocan unas gotas del mosto a analizar entre 2 prismas de refracción. A través del
INDUSTRIA DE LA CAÑA DE AZUCAR
ALEXANDRA ESPINOZA C. 88
ocular se lee el porcentaje de azúcar señalado por la línea que separa el campo en
sombra del iluminado.
El refractómetro tiene sobre el densímetro la ventaja de no necesitar más que algunas
gotas de líquido. Tiene mayor exactitud ya que es menos sensible a las sustancias no
azucaradas que falsean la toma de densidad al aumentar la viscosidad. La muestra a
utilizar debe representar un volumen suficiente de mosto homogéneo.
5.2.3. HIDRÓMETROS
Un hidrómetro o densímetro, mide la diferencia de densidad entre el agua pura y agua
con azúcar disuelta. A mayor cantidad de azúcar disuelta mayor será la flotabilidad del
instrumento. El hidrómetro se usa para medir el progreso de la fermentación a través
de una de sus características, la atenuación. Atenuación es la conversión del azúcar en
alcohol (etanol) a través de las levaduras. El agua tiene una densidad de 1.000. Las
lecturas de los hidrómetros están estandarizadas a 15°C (59°F). La densidad varía con
la temperatura, por lo cual para obtener mediciones correctas, es necesario corregir la
lectura a través de tablas diseñadas especialmente para ello.
5.2.4. DENSITÓMETRO DE LISOTOPOS
La densitrometria de lisotopos determina la densidad mineral del azúcar, utilizando sus
isotopos radiactivos del proceso de elaboración. El aparato mide las imágenes y da una
cifra de la cantidad de minerales existentes.En la mayoría de los casos los productos
INDUSTRIA DE LA CAÑA DE AZUCAR
ALEXANDRA ESPINOZA C. 89
orgánicos se pueden diferenciar de los convencionales bajo ciertos prerrequisitos del
análisis de isótopos. Basándose en el número de isótopos de nitrógeno en un
producto, se pueden hacer conclusiones respecto del tipo de producto. Hay algunas
excepciones en productos en los cuales no se puede encontrar nitrógeno (ej. azúcar
refinado y aceites).
Detección de sustancias no permitidas
1. Adición de azúcar: El análisis de isótopos puede detectar cualquier adición no
declarada de substancias prohibidas (ej. adición de azúcar en jugos de frutas).
2. Adición de agua: La adición de agua no declarada se puede detectar fácilmente
mediante la realización del análisis de isótopos (ej. adición de agua en jugos de
fruta y vino).
Diferenciación entre aditivos naturales y artificiales: En la elaboración de los
productos alimenticios se utilizan una gran cantidad de aditivos. Con la ayuda
de la técnica del análisis de isótopos se puede distinguir entre los aditivos
naturales y los artificiales (ej. aroma vainilla, vinagre).
5.2.5. ÍNDICE DE REFRACCIÓN
El índice de refracción es una medida que determina la reducción de la velocidad de la
luz al propagarse por un medio homogéneo. De forma más precisa, el índice de
refracción es el cambio de la fase por unidad de longitud, esto es, el número de onda
en el medio (k) será n veces más grande que el número de onda en el vacío (k0).
El índice de refracción de una sustancia puede utilizarse para determinar la pureza de
la muestra que se quiere analizar. Por ejemplo, para una solución de un mismo
componente (sacarosa), pero para distintas concentraciones.
INDUSTRIA DE LA CAÑA DE AZUCAR
ALEXANDRA ESPINOZA C. 90
Solución de azúcar (30%) 1,38
Solución de azúcar (80%) 1,52
Cuando un rayo entrante choca contra la superficie de vidrio de una celda vacía, se
refleja aproximadamente el 5%. El grado de reflexión depende de la diferencia en el
índice de refracción entre el vidrio y el medio de contacto. Si la celda está llena de
agua, cuyo índice de refracción se acerca la del vidrio, la perdida por reflexión se
reduce considerablemente. Es por esta razón que, mientras una celda vacia transmite
aproximadamente el 82% del rayo entrante, una celda llena de agua transmite más del
90%.
DETERMINACIÓN DEL ÍNDICE DE REFRACCIÓN
La concentración de azúcar o grado Brix se determina frecuentemente mediante la
medición del índice de refracción, un método rápido y fiable que utiliza el efecto de la
refracción mientras la luz viaja de un medio a otro. El índice de refracción guarda
correlación con la concentración de azúcar y, por lo tanto, puede utilizarse fácilmente
para esta medición. En concentraciones bajas, el análisis no presenta problemas y es,
por lo general, muy preciso. No obstante, los jarabes concentrados contienen
aproximadamente un 60 -70% de sacarosa. Estas muestras son considerablemente
más difíciles de analizar con un refractómetro independiente a pesar de los avances
técnicos, tales como ajustes de temperatura incorporados a través de un elemento
Peltiero sofisticados algoritmos de estabilidad de la señal de medición.
INDUSTRIA DE LA CAÑA DE AZUCAR
ALEXANDRA ESPINOZA C. 92
Los fabricantes y refinadores de azúcar tienen razón de sentirse orgullosos de su
historia como pioneros de las industrias químicas y del procesamiento de alimentos. La
mayor parte de los equipos básicos se desarrolló específicamente para la producción
azucarera y más tarde se adaptó para usos generales. El azúcar fue la primera industria
alimentaria en emplear químicos, y se adelantó por muchos años a las modernas ideas
de control técnico y químico tan corrientes ahora en las grandes fábricas-Maquinaria y
equipos. Los primeros tipos de molino de caña empleaban rodillos verticales de
madera movidos por animales, fuerza hidráulica, o motores de viento. Se le atribuye a
Sematon haber sido el primero en disponer tres rodillos horizontales en la forma
triangular actual, y algunos prestigiados autores afirman que fue él quien ideó el
primer molino de este tipo movido por vapor en Jamaica en 1794. Sin embargo, Deerr
afirma que la primera utilización comprobada de la máquina de vapor se realizó en
Cuba en 1797. Es digno de atención el hecho de que el uso del vapor como fuerza
motriz en la molienda de la caña se anticipó en 10 años al primer barco de vapor que
resultó eficaz, y a la primera locomotora de un ferrocarril comercial en 30 años. Los
molinos de seis rodillos (esto es, dos juegos de tres rodillos cada uno en tándem)
aparecieron en Cuba en 1833, y el primer molino unitario de nueve rodillos del mundo
se instaló en Cora Plantation en Luisiana en 1892. Las desmenuza-doras con rodillos en
zigzag entraron en operación en 1883, y la desfibradora inventada por Fiske, se puso
en servicio por primera vez en Luisiana en el año de 1886. Las máquinas centrífugas
para el purgado de las masas cocidas del azúcar, han sido atribuidas unas veces a
Schotter en 1848 y otras a Dubrunfaut, pero todos los investigadores de más prestigio
están de acuerdo que fue Weston el que patentó la centrífuga suspendida en 1852 y la
introdujo al procesamiento práctico en Hawái en 1867. Bien avanzado este siglo, se le
INDUSTRIA DE LA CAÑA DE AZUCAR
ALEXANDRA ESPINOZA C. 93
dio al tipo de centrífuga utilizada al presente el nombre de centrífuga Weston. Los
equipos de filtración de diversos tipos se originaron en la industria azucarera; incluso
el filtro Taylor de bolsas hace más de 100 años, el filtro prensa, sugerido por Howard
alrededor de 1820 pero introducido exitosamente (con placas de madera) por
Needham en 1853, y los modernos filtros de tipo de hojas, como el Kelley, Sweetland y
Vallez, entre 1910 y 1920. El cristalizador se remonta a 1880.
6.1. CUCHILLAS CORTA CAÑA GIRATORIA
Están colocadas sobre el conductor de caña y después del nivelador, estas ejecutan
dos funciones importantes en la fábrica:
a. Favorecen la capacidad de los molinos transformando la caña en una masa
homogénea y compacta. Esto quiere decir que la densidad de la caña al pasar por
las cuchillas aumenta desde un 75 a un 100% según la instalación particular a su
ajuste.
b. Mejorar la extracción de jugo en los molinos, pues ésta va desintegrada o sea con
su corteza rota.
El ajuste de las mismas es la distancia de separación que hay entre la punta de la
cuchilla y la tablilla del conductor de caña, es también usado para la mejor preparación
de las llamadas desmenuzadoras y desfibradoras, las primeras aseguran la
alimentación de caña a los molinos y las desfibradoras mejoran la extracción
convirtiendo la caña en pequeños pedazos. Las desmenuzadoras y desfibradoras son
poco usadas en nuestro país pues normalmente los ingenios cuentan con uno o dos
juegos de cuchillas picadoras con las que se obtienen una aceptable preparación de la
caña a ser molida, con lo que el trabajo y utilidad de las mismas se ve reducido.
INDUSTRIA DE LA CAÑA DE AZUCAR
ALEXANDRA ESPINOZA C. 94
6.2. DESFIBRADORAS
Como su nombre lo indica, una desfibradora desgarra los pedazos de caña
provenientes de las cuchillas convirtiéndolos en tiras sin extraer jugo alguno. Las
desfibradoras más modernas son del tipo de martillos oscilantes (1200 rpm),
ejemplificadas por las desfibradoras Searby y Gruendler. En la mayoría de los países, la
desfibradora precede a la desmenuzadora o trituradora. La desfibradora no es capaz
de manejar tallos enteros, pero en trenes en los que las cuchillas han cortado la caña
en astillas; la desfibradora puede sustituir a la desmenuzadora. A pesar de que la caña
picada tiene una apariencia esponjosa, tiene una densidad 40% mayor que la de la
caña suelta y entera, debido a la ausencia de espacios vacíos. Esto permite una
alimentación más uniforme de los molinos, asegura un aumento en la capacidad del
trapiche y en la extracción de sacarosa, y hace que se pierda menos sacarosa en el
bagazo. La práctica usual es mover las desfibradoras con motores eléctricos de
corriente directa y acoplamiento flexible. 14La desfibradora Maxwell constituye otra
modificación que consiste en un rodillo dentado instalado en el lado de salida de la
desmenuzadora, y que gira en dirección contraria a la del rodillo inferior de la
14 C.P. CHEN James, Manual del Azúcar de Caña Editorial Limusa,S.A,cap II, pag 92
INDUSTRIA DE LA CAÑA DE AZUCAR
ALEXANDRA ESPINOZA C. 95
desmenuzadora. Los dientes limpian los trozos de caña de la misma manera que una
cardadora. Es fácil de instalar y de bajo costo.
6.3. TRITURADORAS
En general las desmenuzadoras son de dos rodillos (ocasionalmente de tres) con
muescas profundas que desmenuzan o pican la caña, exprimiendo de un 40 a un 70%
del jugo. Las cuchillas giratorias, ya descritas, son suplementarias a las
desmenuzadoras. Todos los rodillos de desmenuzadora tienen dos tipos de ranuración:
el tipo Krajewski, con ranuras en zigzag o chevron en sentido longitudinal, y el tipo
Fulton, con dientes cortantes en forma de V dispuestos en espiral con una separación
o paso de 2 a 3 pulgadas. La ranuración tipo Krajewski tiende a impedir el libre flujo
del líquido y ha sufrido modificaciones: 1) ranurando verticalmente, 2) cortando las
ranuras chevron a intervalos para formar rombos; y 3) mediante la adición de ranuras
Messchaert para facilitar el flujo del jugo.
6.4. MAQUINARIA DE MOLIENDA
La combinación clásica de tres rodillos o mazas dispuestos en forma triangular es la
unidad estándar de molienda en la industria azucarera. En la actualidad, se usan de
tres a siete juegos de dichas unidades, llamados respectivamente molinos de 9 y 21
rodillos, si bien los molinos de nueve rodillos no se ven más que en ingenios pequeños
y antiguos. Las combinaciones de 15 a 18 rodillos son los que predominan
mundialmente en la actualidad. Los rodillos tienen de 24 a 36 pulgadas de diámetro y
de 48 a 84 pulgadas de largo. Las dimensiones estándar son incrementos de 6 pulg en
la longitud y 2 pulg en el diámetro. Las dimensiones habituales se muestran en la tabla
3,9. Sin embargo, existen molinos más grandes que no aparecen en la tabla. Australia
INDUSTRIA DE LA CAÑA DE AZUCAR
ALEXANDRA ESPINOZA C. 96
tenía instalado un molino de 98 pulg (2.5 m) que operó exitosamente antes de la
instalación del molino
Los tres rodillos se conocen respectivamente como rodillo superior o mayor, rodillo
cañero (por donde entra la caña) o de alimentación y rodillo bagacero o de descarga.
Los dos rodillos inferiores tienen una posición fija; el rodillo superior, controlado por
un émbolo hidráulico, puede subir, bajar o flotar, según sean 'las variaciones en la
alimentación de la caña. En la tapa del rodillo superior se muestra en corte transversal
un émbolo hidráulico. La caña triturada, llamada ahora bagazo (o megazo), es
conducida desde la abertura entre el rodillo superior y el rodillo de alimentación hasta
la abertura que se encuentra entre el rodillo superior y el rodillo de descarga por
medio de una lámina o placa curva que sé le conoce con varios nombres, cuchilla
central, puente recogedor con cuchilla, torna bagazo o parihuela, soportada por una
maciza barra de acero. Piezas macizas de fundición, llamadas "vírgenes" o armazón del
trapiche soportan las masas o rodillo. La unidad motriz está conectada con el rodillo
superior por medio de acoplamientos flexibles y engranajes, y los rodillos inferiores
son activados desde el rodillo superior por medio de engranajes de corona.
6.5. ALIMENTADORES DE BAGAZO
Los atascamientos de los molinos son la causa principal de las demoras en las
operaciones de molienda. Para evitar o minimizar los atascamientos se ha generalizado
el uso de alimentadores forzados. El alimentador no empuja el bagazo hacia el molino,
sino que sólo lo hace más accesible a la abertura de los rodillos. . Los rodillos
alimentadores, del tipo más común, poseen ranuras o barras longitudinales y suben y
bajan con los cambios en el grueso del colchón. También se utilizan rodillos
INDUSTRIA DE LA CAÑA DE AZUCAR
ALEXANDRA ESPINOZA C. 97
alimentadores debajo del bagazo en los primeros molinos. Los alimentadores de
empuje presentan un movimiento reciprocante impulsado por un excéntrico: A
principios de la década de 1950, Walkers desarrolló en Australia la alimentadora de
presión constante, también conocido como molino de cinco rodillos, conjuntamente
con la maceración por baño. Un par de rodillos impulsados por uno de los molinos,
opera en un canal cerrado que conduce directamente a la abertura de alimentación
del molino; estos rodillos exprimen gran parte de! agua de maceración o del jugo; a la
vez que se facilita la alimentación del molino. Se afirma que esta instalación resulta
especialmente ideal para manejar el bagazo saturado caliente de una planta de
difusión. El diseño más reciente es el molino de relación constante de Walkers
combinado con alimentadora a presión. Este tipo de molino se fabrica en los tamaños
de 84, 90,96 Y 108 pulg (2.14, 2.29, 2.44 Y 2.74 m, respectivamente). Las ventajas que
se le atribuyen son las siguientes:
1. Proporción constante de trabajo entre la abertura de trabajo del rodillo de
alimentación y la abertura de trabajo del rodillo de descarga,
independientemente del grado de elevación del rodillo superior cargado
hidráulicamente.
2. Un rodillo superior de flotación libre emplazado mediante brazos radiales, lo
que elimina la fricción normalmente asociada con los molinos convencionales
cuyas chumaceras del rodillo superior se mueven verticalmente entre guías
fijas.
3. Eliminación de lo0s problemas asociados con los pistones hidráulicos con la
instalación de un sistema hidráulico patentado de flotación total que elimina
los pistones convencionales.
4. Un diseño de rodillo superior sin bridas que elimina los problemas asociados
con los pernos de las bridas y reduce los costos de mantenimiento.
INDUSTRIA DE LA CAÑA DE AZUCAR
ALEXANDRA ESPINOZA C. 98
5. Cojinetes de dos piezas totalmente sellados que impiden la entrada de la
suciedad y evitan la perdida al exterior del lubricante lo que mantiene las
paredes laterales limpias y libres de aceite.
6. Un ajuste rápido y fácil del alimentador a presión, el rodillo de alimentación y el
de descarga mediante arietes hidráulicos y otros dispositivos semejantes.
6.6 EQUIPO PARA LIMPIEZA DE LA CAÑA
El proceso de limpieza de caña forma parte del equipo transportador o constituye un
proceso auxiliar del mismo, y es necesario en aquellas regiones donde predomina los
métodos mecánicos de recolección de caña, en lugares donde abundan rocas en el
terreno, se somete a la caña sobre el transportadora una lluvia de agua caliente que
procede del sistema de condensación y que se aplica a alta presión a través de toberas.
El agua de desecho, que arrastra el lodo y gran parte de la basura, es conducida al
mismo sistema de drenaje dela gua del condensador. Una limpieza minuciosa de la
caña da como resultado un menor desgate del equipo de molienda y del sistema de
bombeo del jugo y permite que el ingenio opere a plena capacidad. Reduce a si mismo
las pérdidas de sacarosa en la cachaza del filtro debido a que se reduce la cantidad de
lodo en el mismo.
INDUSTRIA DE LA CAÑA DE AZUCAR
ALEXANDRA ESPINOZA C. 100
7.1. HISTORIA DE LOS INGENIOS
Con el nombre de ingenio, se identificaron genéricamente a partir del siglo XVI las
grandes y nuevas manufacturas de azúcar en todo su conjunto: Locales, maquinaria y
herramientas en contraposición a las antiguas y modestas "aduanas del azúcar" de la
época nazarí y morisca.
El Ingenio de la Palma de Motril, construido en el siglo XVI, produjo azúcar a lo largo de
la Edad Moderna, con algunas pequeñas interrupciones como la ocurrida en 1679
debido a la epidemia de peste que asoló Motril. Es el único de los muchos ingenios que
existieron en las costas andaluzas del que se han conservado suficientes vestigios
históricos y materiales. Gracias a los hallazgos arqueológicos se han podido recrear
todos los procesos de fabricación del azúcar en época preindustrial, así como los
lugares donde se realizaban. En el Ingenio de la Palma podrán ver el palacio de cañas,
la zona de molienda con una reproducción del molino hidráulico, su sala de prensas,
con una prensa de madera recreada sobre las estructuras de piedra originarias, las
cocinas y la sala de refino, donde finalmente se obtenían los panes de azúcar. El
recorrido de la visita se complementa con paneles explicativos, dibujos, maquetas y
audiovisuales que ayudan a comprender los procesos de fabricación del azúcar.
Juan José Flores fue uno de los productores más importantes de azúcar en el país
durante las primeras décadas del mismo. En 1.832 el Ingenio estaba localizado en la
hacienda LA ELVIRA en Babahoyo, donde trabajaban 100 personas. Tenía sembradas
60 cuadras de caña de azúcar y una zafra anual de 9.000 pesos. Contaba con una
moderna maquinaria que tenía cilindros de cobre forjados en Inglaterra. Con los años
INDUSTRIA DE LA CAÑA DE AZUCAR
ALEXANDRA ESPINOZA C. 101
fue incrementando el área de siembra y e instaló un ferrocarril para el transporte de la
caña.
En el mismo año, José Joaquín de Olmedo, fue propietario de un ingenio que
funcionaba en la hacienda LA VIRGINIA, que quedaba cerca de LA ELVIRA. Olmedo
sostenía que era perjudicial para la agricultura del país que se emitan decretos en
contra de ella, ya que sus cosechas entregaban productos naturales
7.2. INGENIOS DEL MUNDO Y SU PRODUCCIÓN
En la década de los años 70, se registra una tasa de crecimiento del 1.9% anual,
principalmente en: norte de África y Medio Oriente A partir de los años 80 la tasa
anual promedio 1.3%, se reduce prácticamente al crecimiento poblacional. A partir de
1975 los niveles de producción de América y Europa se estabilizan
entre 1950-70 se produjo un crecimiento en más de 40 MM tm a razón de un 4.1%
anual. Asia: 7.4% anual; Europa: 3.9%, América del Sur: 4.0%. Las causas de este
crecimiento fueron:
- Recuperación económica europea en la postguerra.
- Incremento de la utilización del azúcar en algunas industrias como la alimentaria
(conservas, bebidas, confituras, etc), química y farmacia.
- Cambios en los hábitos de consumo de algunos países, especialmente en Asia.
- Crecimiento de la población.
- Disminución relativa del precio del azúcar.
El área de producción de caña de azúcar en Ecuador es de aproximadamente 110,000
has, de las cuales la mayoría se utiliza para la fabricación de azúcar y el resto para la
elaboración artesanal de panela y alcohol. En el 2006 la superficie cosechada para
INDUSTRIA DE LA CAÑA DE AZUCAR
ALEXANDRA ESPINOZA C. 102
producción de azúcar fue 69,156 ha, de las cuales el 89% se concentra en la Cuenca
Baja del Río Guayas (provincias de Guayas, Cañar y Los Ríos), donde están ubicados los
ingenios de mayor producción: ECUDOS, San Carlos y Valdez. El 11% restante
corresponde a los ingenios IANCEM, en la provincia de Imbabura y Monterrey en la
provincia de Loja (Cuadro 1). El crecimiento de la superficie cultivada de caña para la
producción de azúcar ha sido muy notorio en los últimos años, pasando de 48.201 ha
en 1990 a 69,156 ha en el 2006. Este incremento será más notorio en los próximos
años debido al uso previsto de alcohol como carburante. El azúcar que se produce en
Ecuador es básicamente para consumo nacional. A partir del 2005, los tres ingenios
más grandes han iniciado programas de co-generación de energía eléctrica, para usar
los residuos de bagazo de las fábricas. De la misma forma, se han establecido plantas
de procesamiento de alcohol, para la industria farmacéutica y de bebidas alcohólicas,
así como con miras al procesamiento de etanol, para carburante, que estaría próximo
a ser usado a nivel general en automotores a gasolina.
7.3. MERCADO DEL AZÚCAR
El azúcar es el tercer producto más subsidiado a nivel mundial después del arroz y la
leche. El arancel promedio mundial para el azúcar es 92%. El precio promedio mundial
del azúcar es de $ 0.35 (treinta y cinco centavos de Dólar por libra). Lo anterior
obedece claramente a que en los países industrializados se protege la producción de
azúcar y de otros bienes por considerarse ESTRATEGICA PARA LA SEGURIDAD Y
SOBERANIA ALIMENTARIA. El precio máximo registrado en 1998, s/ fue de 111.000.
Por TM, el mismo que se observó en el mes de diciembre/98, precio que representó un
estimulo para los cañicultores, quienes tuvieron una mayor rentabilidad, situación que
INDUSTRIA DE LA CAÑA DE AZUCAR
ALEXANDRA ESPINOZA C. 103
se vio reflejada en el incremento de la producción para el ciclo 1998-1999. Los precios
oficiales al por mayor de azúcar se mantuvieron hasta el año 1992, lo que significaba
en la práctica una represión de los precios, es decir, los mismos no reflejaban la
verdadera situación de los mercados. Esta política fue desmontada a partir del año
1993, siendo las fuerzas del mercado las que forman o concretan los precios. Ahora su
cotización se ubicó cerca de USD 740 por tonelada cuando hace cuatro meses no
pasaba de USD 504. Los problemas de producción en India y Brasil ocasionaron que
los niveles de cosecha esperados no se cumplan y causen un déficit en el mercado.
Para la temporada de este año, la producción mundial se ubicará en unos 159 millones
de toneladas, mientras que el consumo bordeará los 167 millones. El azúcar que
comercializan los ingenios se cotiza en USD 31, mientras que en los mercados
mayoristas se ubica en USD 34,50. Pero ahora se comercializa hasta en USD 42 a los
clientes locales. En Colombia, el saco llega a venderse hasta en USD 50.
TOTAL DE HECTÁREAS COSECHADAS, CAÑA MOLIDA Y SACOS DE AZÚCAR PRODUCIDOS POR LOS INGENIOS AZUCAREROS DEL ECUADOR
INGENIOS
TOTAL HECTAREAS PRODUCCIÓN
SEMBRADAS COSECHADAS TCH TOTAL
CAÑA SACOS 50 KG.
INGENIO VALDEZ 20,100 19,312 75 1,368,608
3,159,765
INGENIO SAN
CARLOS 22,500 21,344 79 1,666,856
3,197,650
INGENIO ECUDOS 24,800 22,200 78 1,541,246
3,276,049
INGENIO
MONTERREY 2,200 2,200 85 187,000
330,990
INGENIO IANCEM 3,300 2,924 82 240,940
426,464
INGENIO ISABEL
MARIA 1,200 1,176 75 82,320
139,944
T O T A L 74,100 69,156 5,086,970 10,530,862
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ALEXANDRA ESPINOZA C. 104
7.4. MERCADO DE EDULCORANTES ALTERNATIVOS
1985 1990 1995 1999(1)
Cant. % Cant. % Cant. % Cant. %
Azúcar 98.4 86.2 111.0 84.1 126.0 82.3 132.0 79.4
Jarabe de Maíz (HFCS) 6.2 5.5 8.0 6.0 10.3 6.8 12.7 7.6
Otros endulzantes del maíz 2.5 2.2 3.0 2.2 4.0 2.7 4.7 2.8
Edulcorantes intensivos 7.0 6.1 10.0 7.7 13.0 8.2 17.0 10.2
El mercado de edulcorantes diferentes del azúcar se ha desarrollado rápidamente en
los últimos años y ocupa en la actualidad un alto por ciento del mercado total de
edulcorantes en el mundo. Aunque el azúcar continúa siendo el edulcorante de mayor
preferencia a nivel mundial, se apreció una tendencia hasta mediados de los años 90
de su sustitución por otros, ya sean calóricos o artificiales, a partir de políticas
proteccionistas de países como Estados Unidos y Japón. Los edulcorantes de maíz en
forma líquida pueden sustituir el azúcar en un 60%, fundamentalmente en las bebidas,
mermeladas y frutas enlatadas, y hay quienes reportan que puede llegar hasta el 70-
80% de reemplazo. Un 61,5 por ciento de los edulcorantes no calóricos del país van a la
industria de las bebidas sin alcohol, un 21,7 por ciento a los edulcorantes de mesa y un
9,4 por ciento a la industria alimenticia. Actualmente, casi la totalidad de empresas
productoras de alimentos tienen también su línea reducida en calorías. Y cada vez más
cantidad de estos productos se exhiben en las góndolas de los supermercados.
INDUSTRIA DE LA CAÑA DE AZUCAR
ALEXANDRA ESPINOZA C. 105
7.5. CANALES DE COMERCIALIZACIÓN
La venta de azúcar se inicia en los ingenios azucareros, quienes almacenan su producto
en sus bodegas, para posteriormente vender el azúcar al por mayor a industriales,
grandes mayoristas y a comisariatos.
Los otros participantes en el mercado comercializan esta mercancía con los
vendedores: de los mercados, supermercados y tiendas, los mismos que se encargan
de vender a los consumidores finales.
La comercialización del azúcar se la efectúa a través de la empresa privada (Ingenios
Azucareros).
La venta de azúcar por parte de los ingenios es libre, no existe restricciones por parte
del Estado, para zonificación, ni cupos de venta.
Los ingenios tienen cinco alternativas para comercializar su producto en el mercado:
Industriales, Grandes mayoristas, mayoristas y minoristas.
La categoría de industriales, corresponde a todo el sector empresarial que utiliza el
azúcar como materia prima necesaria para la transformación y procesamiento de su
producto final. (Confiterías, gaseosas, alimentos y farmacéuticas, etc.)
Los grandes mayoristas están representados por los comerciantes que adquieren el
producto directamente de los ingenios, para ser distribuido a la industria, otros
mayoristas y consumidores.
7.6. UTILIZACIÓN DEL BAGAZO
Por supuesto que el principal uso del bagazo es como combustible directo en los
ingenios. El bagazo (o megazo) es el subproducto o residuo de la molienda o difusión
de la caña, la fibra leñosa de la caña, en el que permanecen el jugo residual y la
INDUSTRIA DE LA CAÑA DE AZUCAR
ALEXANDRA ESPINOZA C. 106
humedad provenientes del proceso de extracción. AI decir fibra se hace referencia a
todos los sólidos insolubles, fibrosos o no. En la práctica, aproximadamente la mitad es
fibra y la otra mitad es jugo residual, con variaciones que resultan de los
procedimientos de molienda y de la variedad y calidad de la caña. El combustible que
se acostumbra usar en los ingenios azucareros es el bagazo, el residuo de la molienda
de la caña misma. Los ingenios que venden el bagazo para la fabricación de tableros
aislantes queman petróleo o gas natural, parcial o totalmente. En aquellos lugares en
que la caña tiene un costo moderado y la mano de obra y el combustible son caros, es
posible que el ingenio produzca mayores ingresos moliendo mayor cantidad de caña
con menos eficiencia. Las mejoras en las calderas, la mayor economía de combustible
que se ha logrado en las fábricas, la electrificación de la maquinaria y el mayor
porcentaje de fibra que contienen las diversas variedades de caña, junto con una
molienda más eficaz, se han combinado para producir un exceso de bagazo en los
ingenios modernos. La gran mayoría del bagazo producido, que equivale
aproximadamente a una tercer parte de toda la caña molida en el mundo, sirve como
combustible para la generación de vapor en los ingenios productores de azúcar crudo.
Debido a la electrificación y otros medios que economizan combustible, la mayoría de
las fábricas modernas producen un exceso de bagazo durante la zafra normal.
El almacenamiento del bagazo producido durante la zafra es necesario cuando se
utiliza como materia prima .para otras operaciones que se realizan continuamente a lo
largo del año. Un bagazo fresco y no degradado da los mejores resultados para la
producción de pulpa. Por lo tanto, es importante incluir como un prerrequisito esencial
la minimización de la pérdida de material y calidad durante el almacenamiento Como
INDUSTRIA DE LA CAÑA DE AZUCAR
ALEXANDRA ESPINOZA C. 107
promedio, el 60% del bagazo que se produce se emplea como combustible en los
trapiches. Con el último tratamiento, el contenido de lignina del bagazo disminuye un
50%. El método más económico, al parecer, es el tratamiento con 2% de NaOH a
temperatura ambiente. A un lote de 100 kg de bagazo bruto se añaden 1000 kg de una
solución al 2% de NaOH, y se deja reposar la mezcla 24 horas, después de las cuales se
extrae la solución, y se filtra. Se añade hasta un 2% de NaOH a la solución filtrada,
después de lo cual se puede volver a utilizar la solución para otro lote de bagazo. La
misma solución puede utilizarse de esta forma hasta cinco veces. El bagazo tratado se
lava, se deseca, y se muele grueso. El proceso incluye trituración y cocción a fin de
eliminar resinas, ceras y pectocelulosa y hacer que las fibras adquieran resistencia y
flexibilidad. De los cocedores y lavadores, el bagazo pasa a través de los refinadores
del molino de papel para separar los haces de fibras, después de lo cual se añaden
sustancias químicas impermeabilizantes y repelentes a las termitas. Los tableros se
forman por medio del proceso conocido en la industria de la pulpa como afieltrado
(proceso en el que se enmarañan las fibras), y la resistencia de la tabla se debe
exclusivamente al grado de entretejido y enredado de las fibras. A medida que el
tablero húmedo sale de la máquina conformadora es alimentado a un secador
continuo de aire caliente, del que sale terminado en forma de lámina continua de doce
pies de ancho que se corta con sierras según el tamaño deseado. La tabla se fabrica en
diversas formas y espesores; una loseta especial en forma de cuadrado de 12 pulg de
lado y aproximadamente 1 pulg de espesor se perfora con 441 agujeros para utilizarla
en la amortiguación o absorción del sonido.
INDUSTRIA DE LA CAÑA DE AZUCAR
ALEXANDRA ESPINOZA C. 108
El rendimiento de furfural a partir del bagazo es del 9 al 10%. Cuando se utiliza acido
sulfúrico para producir acido levulínico y furfural el rendimiento combinado puede ser
del 25%, lo que constituye una eficiencia de conversión del 56%, con base en el
rendimiento potencial de 46%. Una planta eficiente para la producción de furfural a
partir del bagazo requiere una inversión de 10 millones de dólares y un personal
técnico altamente capacitado. Otro método para la utilización del bagazo consiste en
la conversión de este subproducto celulósico en glucosa mediante hidrolisis enzimática
y luego producir proteína unicelular por medio de conversión microbiana.
Composición de la ceniza del horno de bagazo (CHB) y de la escoria de silicatos
Compuestos CHB (%)
Escoria de silicatos (%)
Sílice (SiO2) Alúmina (A12O3) Óxido de calcio (CaO) Óxido de magnesio (MgO) Óxido de Hierro (Fe2O3) Ácido fosfórico (P2O5) Potasa (K2O) Óxido de manganeso (MnO) Óxido de sodio
60.44 3.78 3.99 1.42 1.46 3.20 6.21 4.16 -
42.95 8.15 23.69 19.35 4.05 - 0.18 - 0.40
7.7. TABLEROS AGLOMERADOS
Los tableros aglomerados se fabrican a partir de pequeños fragmentos de material
lignocelulósico mezclados con un agente orgánico aglutinante con aplicación de calor,
presión u otras formas de tratamiento. Existen tres procesos principales: el proceso de
prensas calientes de rodillos múltiples, el proceso de extrusión y el proceso de Bartreu
(prensado continuo).
INDUSTRIA DE LA CAÑA DE AZUCAR
ALEXANDRA ESPINOZA C. 109
Para los tableros aglomerados de bagazo, se utiliza urea formaldehido en una
proporción de 5.8% el peso de la fibra seca. Se añade asimismo parafina sólida como
repelente al agua (en una cantidad no mayor al 5 % del peso de la resina sólida). En
1968 se estableció una nueva planta de tableros aglomerados en la isla de Reunión (40
t diarias).
Un nuevo tipo de tabla de bagazo se impregna con cloruro de vinilo-acetato de vinilo,
metacrilato de metilo, estireno o polimetacrilato de metilo no saturado y se somete a
1.2 MR. de radiación gamma para producir la polimerización. Con una proporción de
polímeros de aproximadamente 40%, la resistencia a la tracción aumenta, la dureza
aumenta casi seis veces y la absorción de agua disminuye de 180% a menos de 20%.
Para enfrentar y resolver este conflicto, pueden utilizarse diversas vías, entre las que
se encuentran:
Búsqueda e introducción en explotación de nuevas alternativas de soportes de
información. En este sentido una alternativa eficiente es el empleo de los sistemas
informativos basados en redes de computadoras asociadas, en las cuales la
transmisión de datos se realiza por vía electrónica.
Implementación de sistemas de reciclajes cada vez más eficientes en el uso del
papel
Desarrollo de la producción de papel a partir de otras fuentes de materias primas
cuyo período de renovación sea inferior al de los bosques, cuyas funciones de:
asimilación de CO2 y producción de O2, modificación y regulación de las condiciones
climáticas, protección contra la erosión, etc, tiene un impacto ecológico relevante
Empleo de subproductos o residuos de cosechas agrícolas.
INDUSTRIA DE LA CAÑA DE AZUCAR
ALEXANDRA ESPINOZA C. 110
POSIBILIDADES DE PRODUCCIÓN DE PULPA Y PAPEL A PARTIR DE BAGAZO
TIPO DE PULPA PRODUCTO
química papel de imprenta y escribir, cartulina, cartón liner
papel para sacos y envolver
semiquímica papel para sacos y envolver, cartoncillo
química-mecánica y mecánica papel de imprenta y escribir, papel gaceta
pulpa absorbente culeros infantiles desechables, almohadillas sanitarias
En el caso de los tableros aglomerados de bagazo, se tiene como antecedente la
experiencia acumulada en la fabricación de paneles de fibras, elementos moldeados y
otros tipos de paneles, cuyas principales aplicaciones son: panelería ligera para
divisiones interiores, puertas interiores, closets y estantes de cocina, revestimiento de
paredes, encofrado, etc, pudiendo señalarse, que el empleo de paneles aglomerados
de bagazo compara ventajosamente desde el punto de vista económico (reducción del
tiempo de ejecución), ecológico (reducción en la emisión de CO2 debido a la
disminución en el consumo de cemento) y el incremento en la flexibilidad de la
utilización del espacio al permitir reajustes a través de la sustitución de paredes
interiores de viviendas, lo que constituye una alternativa ventajosa para el empleo del
bagazo excedente de la producción de azúcar.
En el caso de los tableros aglomerados de partículas, las tendencias del mercado
asociado al mismo pueden caracterizarse como sigue:
La producción mundial se incrementó en 19 veces (de 2700 MMm3 a 51641 MMm3)
INDUSTRIA DE LA CAÑA DE AZUCAR
ALEXANDRA ESPINOZA C. 111
La contribución total de América del Norte, Europa Occidental y Europa del Este a la
producción de tableros de partículas en el período analizado (1960-1993),
constituye más del 85% de la producción mundial
La participación total de América del Norte, Europa Occidental y Europa del Este
exhibe una tendencia lineal a decrecer, la cual al ser ajustada por mínimos
cuadrados tiene una relación del decrecimiento anual del 0.265%.
América del Norte alcanzó el mayor crecimiento neto de su producción de 23.2
veces (517 MMm3 - 12017 MMm3). En cuanto al aporte de la región a la producción
mundial, éste se mantuvo de forma estable alrededor del 20%
En Europa Occidental se registró un incremento neto de la producción de 14.4
veces (1621 MMm3 - 23375 MMm3). Sin embargo, en contraposición su aporte a la
producción mundial decreció del 60% (1960) a un 45.3% (1993), con un mínimo de
41.9% (1987)
Europa del Este logró un incremento de la producción de 19 veces (395 MMm3 -
7475 MMm3). En esta área se aprecia también una reducción en la producción a
partir de 1989.
De todas las consideraciones anteriores se deduce que existe una tendencia a la
reducción de esta producción por parte de las regiones líderes a nivel mundial. Esto
puede deberse a dos cuestiones básicas: reducción en la disponibilidad de residuos
para rellenos, al disminuir la tala de bosques debido su impacto ambiental y por otra
parte al surgimiento de otros materiales como los compositores, que proporcionan
mayor flexibilidad a los diseños en comparación con los tableros aglomerados que sólo
permiten obtener formas terminadas geométricamente rectas. Por tanto, este tipo de
producción debe concebirse para satisfacer la demanda interna de los países en
desarrollo, lo cual enmarca básicamente este producto en una estrategia parcial de
sustitución de importaciones.
INDUSTRIA DE LA CAÑA DE AZUCAR
ALEXANDRA ESPINOZA C. 112
El objetivo de este trabajo fue avalar las propiedades de tableros fabricados a partir de
residuos lignocelulósicos en mezcla con polímeros termoestables. Se utilizó un diseño
experimental factorial a dos niveles, para analizar cuatro variables: Tipo de residuo
lignocelulósico (F) , tipo de resina (T), porcentajes de resina (%) y densidad del tablero
(D). Fueron utilizadas resinas termoestables urea-formaldehído (UF) y fenol-
formaldehído (PF) a dos niveles 4% y 10%, en relación de masa seca, en mezcla con dos
de los más abundantes residuos lignocelulósicos del Ecuador, Bagazo de Caña de
Azúcar y Cascarilla de Arroz. Fueron producidos tableros de 350 mm x 350 mm x 10
mm con dos densidades a evaluar 0,9 gr/cm3 y 0,7 gr/cm3, para obtener una visión
más amplia de la influencia de las variables. Se evaluó la resistencia de los tableros a la
tracción perpendicular, resistencia a la flexión estática (módulos de ruptura) y también
el hinchamiento en espesor por absorción de agua después de dos horas y 24 horas de
inmersión. Se compararon los resultados con la norma ANSI/A 208.1, obteniendo
resultados superiores a esta norma en las mejores mezclas 1 y 2 (PF al 10%, con bagazo
de caña de azúcar y densidad de 0.9 gr/cm3 y 0.7 gr/ cm3). Los porcentajes de
absorción de agua fueron superiores a los reportados en paneles comerciales; a pesar
de esto, estos valores son compatibles con los tableros de partículas existentes en el
mercado. De manera general, los mejores resultados se presentaron en las mezclas a
base de bagazo de caña de azúcar y resinas fenol-formaldehído.
INDUSTRIA DE LA CAÑA DE AZUCAR
ALEXANDRA ESPINOZA C. 114
8.1. HISTORIA
Aunque tradicionalmente el alcohol haya sido considerado como un producto sedante,
actualmente presenta un amplio espectro de efectos contradictorios. Puede deprimir o
estimular, tranquilizar o inquietar. En medicina durante mucho tiempo se ha recetado
el alcohol como tónico, calmante o soporífico. El papel del alcohol en la medicina ha
sido reemplazado por barbitúricos, tranquilizantes y otros productos calmantes e
hipnóticos. El alcohol representaba más que una simple bebida, era la forma de
celebrar importantes acontecimientos como tener una nueva casa, la fiesta de la
cosecha, las bodas y los funerales. También se utilizaba en medicina para aliviar el
dolor, bajar la fiebre o calmar la acidez de estómago. El alcohol y su consumo se
mencionan en infinidad de pasajes de la Biblia y otros escritos históricos y religiosos,
hay vino en la última cena de Jesús. La primera borrachera de la que hay constancia
histórica es la de Noé, quien tan pronto bajó del Arca plantó una viña, elaboró su vino,
se embriagó y se echó desnudo en medio de su tienda. El alcohol es un gran
desinfectante. Como tal, es de uso común. También se utiliza con mucha frecuencia en
la elaboración de medicamentos, en laboratorios para producir precipitados y demás,
en bebidas, jarabes, en la elaboración de perfumes y cosméticos, en distintas
aplicaciones dentro de la industria, como combustible, en la fabricación de pintura,
barnices, lacas, disolventes, aerosoles, etc., y en un sinfín de productos, unos para
consumo humano y otros para uso eminentemente industrial. Aunque existen
alrededor de 16 tipos diferente de alcoholes.
INDUSTRIA DE LA CAÑA DE AZUCAR
ALEXANDRA ESPINOZA C. 115
8.2. PROCESO DE ELABORACIÓN
La mayoría de los agricultores cultivan y cosechan la caña de azúcar a mano y
producen el alcohol por medio de un proceso tradicional. Muchas de estas familias
cultivan sin el uso de químicos y algunas de ellas han obtenido ahora la certificación
orgánica oficial. Los molinos de caña de azúcar son artesanales. El residuo de los tallos
de caña de azúcar molidos se lo conoce cómo ‘bagazo’ y éste se utiliza como
combustible para las destilerías, lo cual evita la necesidad de talar árboles para leña.
El jugo de la caña de azúcar se vierte del molino a tanques. Es una bebida deliciosa,
pero para producir alcohol debe fermentar durante unos días. Al jugo se le puede
agregar levadura, pero también fermentará con levadura natural del aire.
El jugo fermentado se vierte en un tanque y se calienta sobre un fuego de bagazo. El
calor hace que el jugo se evapore y este vapor pasa a través de un alambique, el cual
tradicionalmente está hecho de cobre o de acero inoxidable. El vapor pasa ahora por
una serpentina o tubo espiralado. El agua fría de un arroyo cercano se usa para enfriar
el alambique y volver a condensar el vapor hasta obtener un líquido transparente que
se recoge del otro extremo del alambique. El agua vuelve a enfriarse en su recorrido al
arroyo y regresa así al ecosistema.
El líquido producido con el alambique se conoce como ‘aguardiente’ y tiene un 60% de
contenido alcohólico. La graduación se mide utilizando un hidrómetro para
determinar la gravedad específica.
Las materias primas más utilizadas y económicas, son las que se originan en la caña de
azúcar:
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ALEXANDRA ESPINOZA C. 116
Jugo, miel A, miel B, y melaza; utilizándose más extensamente el jugo y la melaza
considerada un residuo de los ingenios azucareros y de la cual se puede obtener un
buen porcentaje de alcohol. La melaza es un líquido denso de coloración obscura y su
composición es muy variable de acuerdo con la variedad de la caña, la edad, sanidad,
maduración, quema, etc.
Los componentes principales del jugo de caña son:
Densidad del jugo : 1,07
Brix a 20ºC : entre 14 y 16
ART, pH, sulfitos, Acidez sulfúrica, sólidos suspendidos, sólidos
suspendidos en el mosto
FERMENTACION ALCOHOLICA
Las fases de la fermentación alcohólica van determinando la intensidad de la
producción de CO2, alcohol y el desprendimiento de calor que van desarrollando en la
fase preliminar principal y en la etapa post fermentativa.
Los principales factores que controlan la actividad y la eficiencia de la fermentación
son:
1. La Concentración de Azúcares.- Esta depende de la calidad del alcohol que
desea obtener, se puede ir incrementando tratando de no sobrepasar el límite
donde puede convertirse en un inhibidor de la fermentación, ò que las
concentración de alcohol se puedan convertir también en un factor de pérdidas
de azúcar, entonces debemos tener cuidado de la selección de la levadura ha
utilizarse.
2. Agitación.- La agitación dentro del fermentador o la turbulencia del mosto es
importante para mantener a las células de la levadura en suspensión
aumentando la superficie de contacto.
INDUSTRIA DE LA CAÑA DE AZUCAR
ALEXANDRA ESPINOZA C. 117
3. pH.- Considerando que la levadura se desenvuelve perfectamente en medios
ácidos, el mosto debe tener suficiente ácido para evitar el desenvolvimiento de
las bacterias
4. La temperatura.- durante el proceso de la fermentación es importante el
control de la temperatura, podríamos de acuerdo con la experiencia manejarlos
con temperatura entre 28 y 34ºC. considerando que a temperatura más baja
obtendríamos alcohol menos contaminado y a temperatura más alta
tendríamos la formación de producción de sustancias contaminantes del
alcohol u otros alcoholes.
5. La Luz.- Es necesario que para la reproducción de la levadura se recomienda
suficiente luz, de preferencia luz natural, pero en el proceso fermentativo es
deseable la ausencia de luz aunque industrialmente se lo puede hacer en
presencia de luz.
6. Oxigeno.- El oxígeno es necesario para la multiplicación de la levadura, pero en
el proceso fermentativo no es requerido, ya que la levadura se desarrolla en
ambientes cerrados.
7. Elementos minerales.- Los elementos minerales son esenciales para el
desenvolvimiento de la levadura, el fósforo, azufre, hierro , magnesio, calcio,
como nutrientes esenciales el nitrógeno como sulfato de amonio.
8. Vitaminas.- principalmente se ha utilizado la vitamina B1 para acelerar el curso
de la fermentación.
Las destilerías de Alcoholes, han producido alcohol etílico (etanol), transformando
azúcares presentes en diversos jugos azucarados o derivados de ellos -mieles, dulce
diluido, melazas- en condiciones operativas predefinidas, bajo la acción de ciertas
levaduras. El alcohol etílico obtenido por métodos biotecnológicos se constituye en
una importante alternativa frente a los combustibles fósiles. En este trabajo se trata la
producción biotecnológica de alcohol carburante, incluyendo el análisis de la
INDUSTRIA DE LA CAÑA DE AZUCAR
ALEXANDRA ESPINOZA C. 118
necesidad de utilizar oxigenantes para la gasolina, el etanol como aditivo oxigenante,
los diversos métodos de producción de bioetanol a partir de diferentes materias
primas, y las nuevas tendencias para mejorar los procesos de su obtención.
8.3 TIPOS DE ALCOHOL
El alcohol metílico (metanol), también denominado carbinol, alcohol de
madera, alcohol de quemar, etc., es el término más sencillo de los
alcoholes. Es un líquido incoloro de escasa viscosidad y de olor y sabor
penetrante, inmiscible (que no se puede mezclar) con el agua y con la
mayoría de los disolventes orgánicos, siendo además muy tóxico e
inflamable.
El alcohol etílico se obtiene por síntesis del etileno o por fermentación de
las melazas o almidón. Estos a su vez es extraído de determinados
productos hortofrutícolas con alto contenido en azúcar, siendo la
remolacha el más común. Este alcohol es el utilizado en la sanidad y en
aquellos elaborados para el consumo humano.
El alcohol para uso sanitario está exento de impuestos, por ello y ante el
desvío que se pueda producir de este producto a otros fines, hoy en día el
alcohol que se destina a la sanidad con uso solamente desinfectante está
desnaturalizado con algunos productos químicos como pueda ser el
Cloruro de Cetilpiridinio, que hace nocivo su ingesta, llegando a producir
incluso ceguera en algunos casos.
El alcohol de botiquín puede tener varias composiciones. Puede ser
totalmente alcohol etílico al 96º, con algún aditivo como el cloruro de
benzalconio o alguna sustancia para darle un sabor desagradable. Es lo que
se conoce como alcohol etílico desnaturalizado.
INDUSTRIA DE LA CAÑA DE AZUCAR
ALEXANDRA ESPINOZA C. 119
ALCOHOLES PRODUCIDOS
Alcohol Neutro o Rectificado Alcohol etílico o de primeras, con un grado
alcohólico mínimo de 96,0 grados Gay Lussac (ºGL)
o %volumen (%vol)
Alcohol Absoluto Alcohol Anhidro o deshidratado, con un grado
alcohólico entre 99,6 a 100 ºGL; tiene aplicación
para fines científicos y se emplea en laboratorios
de patología, fisiología e histología, también en
aerosoles mezclado con thinnner, entre otros.
Alcohol Desnaturalizado Alcohol etílico mezclado con una sustancia extra,
que lo haga impropio y desagradable para la
bebida y que no pueda ser separado del alcohol.
Alcohol Industrial (segundas) Constituido por impurezas de cabeza (alcoholes
con puntos de ebullición bajos: ésteres y metanol.
Nocivo para la salud si se ingiere.
Alcohol 39C Alcohol etílico (primeras) con un grado alcohólico
mayor o igual a 94,5 ºGL con desnaturalizante.
Alcohol 39S Alcohol Industrial con grado alcohólico mayor o
igual a 95,5 ºGL con desnaturalizante.
Alcohol 38B Alcohol etílico (primeras) con un grado alcohólico
mayor o igual a 95,5 ºGL, más un desnaturalizante
que adiciona la industria que lo compra en
presencia de un representante del Laboratorio de
Control de Calidad.
Alcohol 70 Alcohol puro a 70ºGL. Desnaturalizado sin
colorante, utilizado como bactericida para
hospitales y otros.
Alcohol de Fricciones Alcohol Industrial con grado alcohólico de 70ºGL,
desnaturalizado con colorante, utilizado como
bactericida para uso doméstico.
Alcohol Multiuso Alcohol Industrial con un grado alcohólico mayor
igual a 80,2 ºGL.
INDUSTRIA DE LA CAÑA DE AZUCAR
ALEXANDRA ESPINOZA C. 120
8.4 BIOCOMBUSTIBLE A PARTIR DE CAÑA DE AZÚCAR
Los biocombustibles están siendo criminalizados, y lo malo es que se está haciendo de
manera indiscriminada y desde el absoluto desconocimiento del sector. Un par de
hechos puntuales descontextualizados, un montón de periodistas (de todo el mundo)
con ganas de criticar y publicar algo sensacionalista y ya tenemos montado el crimen
de los biocombustibles. Cuando hablamos de biocombustibles, muchos se refieren
exclusivamente a los agrocombustibles. Y cuando hablamos de bio-agro combustibles,
muchos piensan sólo en biodiésel.
Si se considera el sentido más amplio o clásico del término “biotecnología”, la
obtención de combustibles a partir de organismos o de sus derivados, convierten al
biocombustible en un producto biotecnológico. También la biotecnología moderna que
emplea técnicas de ingeniería genética para el mejoramiento de cultivos puede
contribuir de forma significativa al desarrollo de los biocombustibles reduciendo los
costos de cultivo y aumentando el potencial de producción de forma significativa. Esto
permitiría aumentar la competitividad de los cultivos energéticos en relación con los
combustibles fósiles. Los biocombustibles son libres en sulfuro y energía renovable con
cero emisiones de dióxido de carbono. Así como las plantas usan el sol para crecer, la
materia orgánica (biomasa) almacena energía solar como carbono. La biomasa (de
masa biológica) participa del ciclo natural del carbono entre la tierra y el aire. Es
energía limpia con beneficio medioambiental diferente a leña, carbón, petróleo.
Es energía renovable no contaminante, junto con la eólica. Su producción agrícola
utilizará basura orgánica, desechos metabólicos, excrementos, estiércol ganadero,
basura y otros orgánicos e inorgánicos. Proviene también de residuos agrícolas y
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ALEXANDRA ESPINOZA C. 121
forestales, como paja, ramas finas, astillas, aserrín y caña de azúcar. Es combustible de
recursos biológicos. El biogás, bioalcohol, bioetanol, proporcionarán energías
sustitutivas. Igual se obtiene de subproductos árboles, maíz, residuos de la elaboración
de aceite, cáscaras de frutos secos, restos de carpintería, de podas, siegas, limpieza de
montes y residuos de la industria alimentaria, caña de azúcar y soja.
PRINCIPALES PAISES PRODUCTORES DE ETANOL
PRODUCCION ANUAL
MILLONES DE GALONES
% PARTICIPACION PRODUCTO BASE
BRASIL 3.989 43 CAÑA DE
AZUCAR
ESTADOS UNIDOS 3.535 38 MAIZ
CHINA 964 10 MAIZ, TRIGO
INDIA 462 5 CAÑA DE
AZUCAR
FRANCIA 219 2 MAIZ, CAÑA
AZUCAR
RUSIA 198 2 REMOLACHA Y
CEREALES
La producción mundial total de etanol en todos sus grados fue de 51,06 mil millones de
litros (13,49 mil millones de galones internacionales). Los dos principales productores
mundiales son Estados Unidos y Brasil, que juntos producen el 70% del total de etanol,
seguidos por China, India y Francia. Incentivos del mercado han provocado el
desarrollo de crecientes industrias en países como Tailandia, Filipinas, Guatemala,
Colombia y República Dominicana.
Tipos de combustibles obtenidos de la biomasa
Sólidos Líquidos Gaseosos
Paja
Leña sin procesar
Astillas
Briquetas
Carbón vegetal
Alcoholes
Biohidrocarburos
Aceites vegetales y ésteres derivados
Aceites de pirolisis
Gas de Gasógeno
Biogás
Hidrógeno
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ALEXANDRA ESPINOZA C. 122
Proceso de obtención de biocombustibles
- Mecánicos Termoquímicos
Técnicas
Astillado
Trituración
Compactación
Pirolisis Gasificación
Productos
Leñas
Astillas
Briquetas
Aserrín
Carbón
Aceites
Gas de gasógeno
Aplicacio-nes Calefacción
Electricidad
Calefacción
Electricidad
Transporte
Industria química
Calefacción
Electricidad
Transporte
Industria química
Proceso de obtención de biocombustibles
- Biotecnológicos Extractivos
Técnicas Fermentación Digestión
anaerobia
Extracción físico
química
Productos Etanol
Varios
Biogás
Co2, CH4
Aceites
Ésteres
Hidrocarburos
Aplicaciones
Transporte
Industria
química
Calefac-ción
Electri-cidad
Transporte
Industria química
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ALEXANDRA ESPINOZA C. 123
El proceso de elaboración del biodiesel está basado en la llamada transesterificación
de los glicéridos, utilizando catalizadores. Desde el punto de vista químico, los aceites
vegetales son triglicéridos, es decir tres cadenas moleculares largas de ácidos grasos
unidas a un alcohol, el glicerol. En la reacción de transesterificación, una molécula de
un triglicérido reacciona con tres moléculas de metanol o etanol para dar tres
moléculas de monoésteres y una de glicerol. Estos ésteres metílicos o etílicos
(biodiesel) se mezclan con el combustible diesel convencional en cualquier proporción
o se utilizan como combustible puro (biodiesel 100%) en cualquier motor diesel. El
glicerol desplazado se recupera como un subproducto de la reacción.
El biodiesel tiene una cantidad de energía similar al diesel de petróleo pero es un
combustible más limpio que el diesel regular y puede ser utilizado por cualquier tipo
de vehículo diesel (vehículos de transporte, en embarcaciones, naves turísticas y
lanchas), solo o en solución como aditivos para mejorar la lubricidad del motor.
Actualmente el biodiesel se usa en varios países en mezclas con porcentajes diversos.
El uso de biodiesel presenta ciertas ventajas:
No contiene azufre y, por ende, no genera emanaciones de este elemento, las
cuales son responsables de las lluvias ácidas.
Mejor combustión, que reduce el humo visible en el arranque en un 30%.
Reduce las emanaciones de CO2, CO, partículas e hidrocarburos aromáticos.
Los derrames de este combustible en las aguas de ríos y mares resultan menos
contaminantes y letales para la flora y fauna marina que los combustibles
fósiles.
Volcados al medio ambiente se degradan más rápidamente que los
petrocombustibles.
INDUSTRIA DE LA CAÑA DE AZUCAR
ALEXANDRA ESPINOZA C. 124
Su combustión genera menos elementos nocivos que los combustibles
tradicionales.
Es menos irritante para la piel humana.
Actúa como lubricante de los motores prolongando su vida útil.
Su transporte y almacenamiento resulta más seguro que el de los
petroderivados ya que posee un punto de ignición más elevado. El biodiesel
puro posee un punto de ignición de 148°C contra los escasos 51°C del gasoil.
A pesar de todos los beneficios mencionados arriba, los biocombustibles no son la
panacea de la actual crisis energética. Su utilización también comporta toda una serie
de problemas o inconvenientes que es preciso puntualizar. A fin de que los
biocombustibles sean significativos en el mercado energético mundial, son necesarias,
primero, grandes superficies de cultivo, tampoco podemos olvidar que la creación de
grandes extensiones monocultivadas obliga a usar grandes cantidades de biocida para
controlar las posibles plagas que puedan aparecer. Una extensión monocultivada es
siempre mucho más susceptible a las plagas que no una zona donde se hagan cultivos
mixtos con diversas especies.
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www.monografias.con/trabajo15/calidad-serv/
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ALEXANDRA ESPINOZA C. 125
8.5 ALCOHOL Y SU MERCADO
El mercado del alcohol puede subdividirse en tres, de acuerdo a sus destinos
fundamentales como: combustible, uso industrial y bebidas. El uso como combustible
representa el 66% de la producción mundial, ya sea para mezclar o reemplazar
petróleo y derivados, alrededor del 21% se destina a la industria procesadora
(cosméticos, farmacéutica, química, entre otras), y el 31% restante se destina a la
industria de bebidas. La producción de alcohol destinada al uso como combustible, por
lo general se encuentra subsidiada.
Las exportaciones mundiales de alcohol se mueven en el orden de los 40 millones de hl
como se muestra en el siguiente cuadro.
EXPORTACIONES MUNDIALES DE ALCOHOL EN: MHL
Regiones 1997 1996 1995 1994 1993 1992
Europa 9800.0 10700.0 12700.0 12201.8 8700.0 7311.7
Africa 4300.0 4280.0 3200.0 4250.0 1100.0 163.5
América 12700.0 16500.0 15800.0 10532.5 5159.9 6129.9
Asia 7400.0 5800.0 5700.0 6656.1 6236.5 6120.4
Oceanía 370.0 346.0 172.9 435.4 190.0 101.6
Otros 4000.0 4000.0 4000.0 3800.0 3500.0 3500.0
Total 38570.0 41626.0 41572.9 37875.3 24922.5 23327.1
La producción mundial de alcohol ha mantenido un ritmo ascendente en los últimos
veinticinco años, donde el uso como combustible ha alcanzado la mayor participación.
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ALEXANDRA ESPINOZA C. 126
PRODUCCIÓN MUNDIAL DE ALCOHOL U.M.: BILLONES DE LITROS
Años Total Combustible Industria Bebidas
1975 9.0 2.0 4.0 3.0
1980 10.5 3.0 4.5 3.0
1985 19.2 11.1 5.0 3.1
1990 25.0 15.0 7.0 3.0
1993 27.5 16.5 8.0 3.0
1994 27.6 16.0 8.5 3.1
1995 30.0 18.0 9.0 3.0
1996 31.0 19.0 9.0 3.0
1997 33.4 21.2 9.2 3.0
1998 32.8 20.5 9.3 3.1
1999 32.0 18.9 10.0 3.1
El 65% de la producción mundial de alcohol se concentra en América, el 18% en Asia,
15% en Europa y África, Oceanía y otros el resto. Desde 1995 a 1999 no se han
registrado cambios significativos en la estructura mundial de la producción. Brasil
produce más de 14.0 billones de litros, representando alrededor del 43% de la
producción mundial. Los volúmenes de la producción de alcohol son destinados
fundamentalmente por los productores al mercado interno.
INDUSTRIA DE LA CAÑA DE AZUCAR
ALEXANDRA ESPINOZA C. 127
CONCLUSIONES:
La industria de la caña de azúcar en la actualidad es una de las industrias más
rentables y una de las más importantes en la mayoría de los países, ya que el
proceso de los productos derivados de esta gramínea no requiere largos
estudios y son de baja rentabilidad, además es una de las pocas el cual su índice
de contaminación es el más bajo, y todos sus desechos son fácil de tratar para
su regreso a la naturaleza sin ocasionar daños.
Alrededor del mundo existen diferentes países productores de caña de azúcar,
en los cuales cada ingenio o empresa ha creado híbridos de caña de azúcar a
partir de las primeras variedades como son: Hindú, Otaheite, Criolla, amarilla,
negra rayada y blanca. La creación de estos híbridos es para mejorar la calidad
del producto ya que dependiendo del lugar las diferentes variedades
proporcionan rentabilidad.
El proceso industrial comienza desde la misma siembra y cosecha de la caña de
azúcar, después pasa por la molienda en la cual es muy importante el pesado
de jugos, y el corte de la caña, en el cual se desecha los tallos y basuras que
intervienen negativamente en el proceso de elaboración, para luego pasar a la
clarificación del jugo, la cual se la realiza mediante dos métodos de
alcalinización y sulfatación ( asando cal o acido sulfúrico respectivamente), en
la clarificación se separan los sólidos y se obtiene un jugo totalmente claro,
para luego pasar a la evaporación donde se elimina las dos terceras partes de
agua existentes en el jugo ya que este contiene 85% de agua, en donde queda
un jarabe saturado en sacarosa en el cual se efectúa la cristalización mediante
tachos en el cual da como resultado los cristales de azúcar, por ultimo pasan
estos cristales a ser centrifugados en la cual pasan por una serie de mallas para
INDUSTRIA DE LA CAÑA DE AZUCAR
ALEXANDRA ESPINOZA C. 128
así obtener el tamaño del cristal deseado, después se seca a una temperatura
de 65 °C y se envasa para su respectiva comercialización.
En la naturaleza químicamente existen diferentes azucares como la sacarosa , la
cual se encuentra en un porcentaje muy alto en el jugo de caña, glucosa,
fructuosa las cuales en la caña se las encuentra escasamente, pero en otros
alimentos se los encuentra en un mayor porcentaje.
Para la elaboración del azúcar se utilizan los siguientes reactivos: cal, acido
sulfúrico, antibióticos, oxido de magnesio, carbonato de sodio, acido fosfórico,
polielectrolitos, dextranasa, amilasa, antiespumantes, todos estos se los utiliza
siguiendo normas de calidad y con niveles permitidos en las normas,
dependiendo de cada país
El azúcar pasa por estrictos controles de calidad en la mayoría de los ingenios,
ya que este producto en los países es considerado como alimento básico y en
algunos casos subsidiado para la población, y para su comercialización debe
pasar dichos controles entre los más comunes: control del color, cenizas,
pruebas de sedimentos, turbidez, dióxido de azufre, humedad, olor y sabor,
densidad, sulfitos. Estos controles de calidad son estrictamente necesarios en
los ingenios y aun mas en aquellos que adquieren certificaciones como la
norma ISO 9001:2000 entre otras .se debe señalar que estos controles
dependen de cada ingenio y los señalados anteriormente no son los únicos ya
que estos también dependen del país y las normas internas de cada ingenio.
INDUSTRIA DE LA CAÑA DE AZUCAR
ALEXANDRA ESPINOZA C. 129
De la caña de azúcar se derivan diferentes productos entre el más sobresaliente
el azúcar, del cual el proceso esta anteriormente explicado, la panela que es un
producto artesanal realizado en pueblos para consumo interno su proceso es
muy simple y esta descrito en el presente trabajo, existen algunas empresas
que se dedican a la elaboración de este producto y su exportación.
Además del alcohol el cual su producción sigue del nivel del azúcar, en nuestro
país existen varias organizaciones y empresas dedicadas a la elaboración de
alcohol para exportar a diferentes países; así como los biocombustibles que
está en incremento su producción en varios países y representa un aumento de
los ingresos de los ingenios.
Además de los productos anteriormente mencionados existen productos
elaborados de los desechos como el bagazo del cual se realizan tableros
aglomerados, y sirve de combustible en los ingenios y de las mieles de desecho
se elaboran comida para animales y son una fuente de abono para el suelo.
Los productores del mundo y en donde se encuentran los grandes ingenios son
los siguientes: Brasil, Estados unidos, Australia, Tailandia, Guatemala,
Colombia, Sudáfrica, Cuba, Argentina; estos países son los que sobresalen en
producción de caña de azúcar en la elaboración de diferentes productos. La
zafra desde el 2009 hasta la fecha a nivel nacional alcanzó niveles récord. El
Ingenio más importante del país, consiguió en este período una producción de
2.82 millones de toneladas de caña, los cuales dejaron 5.76 millones de
quintales de azúcar, el 49.55 por ciento de la producción azucarera nacional,
cada año hay un incremento de oferta y demanda de la caña en nuestro país
como se presenta en el siguiente grafico.
INDUSTRIA DE LA CAÑA DE AZUCAR
ALEXANDRA ESPINOZA C. 130
Los biocombustibles en la actualidad está siendo discutidos por diferentes
organizaciones, ya que su incremento ha provocado la disminución en la
elaboración de alimentos de primera necesidad, si bien es cierto la utilización
de biocombustibles usado en vehículos reducen la contaminación y son más
baratos que los actualmente usados, también tienen sus desventajas como que
se consume más rápido que la gasolina, además eleva los precios de los
productos agrícolas y con esto se reduce la producción agrícola para consumo
humano y se la emplea en la fabricación de biocombustibles.
INDUSTRIA DE LA CAÑA DE AZUCAR
ALEXANDRA ESPINOZA C. 131
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