Determinación de las perdidas de azúcar en el estacionamiento de la caña verde troceada

Audubon Sugar Institute2007 Season

Porque más estudios????

24 – 72 hrs ensayos de ingenio; caña entera en ingen.Raceland,Enterprise y St.MaryComparacion de ATR de caña entrante vs. ATR de caña preparadaLavado de caña durante operacionSin ninguna informacion de temperature o perdidas de peso de cana Resultado: en 3 ensayos ATR caña preparada > ATR caña entrante en 5 ensayos ATR preparada < ATR entrante

18 camiones de caña quemadaLavado de cañaPol%Fibra augmentaba de 103.7 a 104.0 in 12 horas durante un dia lluvioso con 80 grados F

1 vagon de caña troceada y 1 vagon de c. quemada Muestras Core en 1, 14, 17, 20 y 24 horas Enfasis en generacion de dextranaGrande variaciones de ATR datos Temperatura no estaba reportada Perdidas de peso no fueron medidas

Datos sobre polisacaridos, color, pH y cenizas. Sin datos de azucar o ATRInformes de otros grupos involucrados no fueron publicados

Ensayos con caña entera verde y quemada y caña troceadaATR determinados despues 0, 1, 2 y 3 dias de almacenamientoATR en la caña verde troceada no presento una caida (246, 245, 247, 247 libras/t caña ). En 4 dias de almacin. en el invernadero calentado entre 65 – 90FDatos de peso de caña no fueron usados Enfasis en los indicadores del deterioramiento de la caña

Diseño

Limitar el ensayo a caña verde troceada Preferiblemente medidas directas de perdidas de masa de azucar Debe incuir perdidas de peso y no debe depender de ATR o del poldel jugo Almacenamiento limitado a 24 horas Confirmar ensayos en un ingenio – incluir perdidas fisicas de la manipulacion de caña con maquinas Indicadores de las perdidas de azucar no seran enfocados en el programa

Objetivos

Proveer a la industria con datos quantitativos para decidir cuestiones de La cosecha y manipuleo de caña

Audubon Sugar Institute, 2007

4 Componentes

Almacenamientos de 24-horas en Audubon

Almacenamientos de 24-horas en un ingenio

Medidas de las perdidas de peso de caña

Indicadores del deterioramento de caña(dextran and mannitol)

Fresh billet cane from Sugar Research Station

~ 300 Lbs

Random hand separation and trash removal

Batch “A”100 Lbs

Time “0” Composition

Batch “B”100 Lbs

Batch “C”100 Lbs

Batch “B”24 hr Compositionambient T storage

Batch “C”24 hr Compositionelevated T storage

24 hour storage

Datos Experimentales

Peso de lote antes del almacenamiento

Peso de lote despues del almacenamiento y antes molienda

Despues molienda: peso del jugo y peso del bagazo

Perdidas de humidad durante almacenamiento y molienda

Composicion del jugo (HPLC azucares, Brix, pH)

Composicion del bagazo despues desintegracion (HPLC azucares, humedad, fibra)

Perfil de temperaturas durante almacen.

Extraccion del jugo con cinco pasos Atraves de molino experimental

Suposiciones más importantes

Identica composicion de caña en el comienzo en lotes A, B y C

El perfil de la temperatura medida puede aplicarse atoda la caña en el lote entero

Ninguna otra perdida en el almacenamiento y la moliendamás que la de evaporacion de agua

Condiciones de temperature durante el almacenamiento (ens. 15)

Ambient

40 C Water Bath

Condiciones de temperatura que fueron caracterizadas con el tiempo (horas) en tres intervalos de temperatura:

Abajo de 17 CEntre 17 y 27 C Arriva de 27 C

Lote BAmbiente

Lote C40 C Baño de agua

Summary of results (Tests 4 – 15)

Sucrose Invert Juice Juice Storage

temperature, C

change change pH purity

Hours

Test % Initial % Initial change change < 17 > 17 & < 27 27

15 -0.9 11.0 -0.04 -0.1 24 0 0

-5.3 26.6 -0.31 -1.8 5 5 14

ΔS = a17 * T17 + a17-27 * T17-27 + a27 * T27

ax = masa de azucar perdida (tons / 100 tons initial sugar)

en 1 hora de almac. En el rango de temp. x

Tx = tiempo de almacen.(horas) en el rango de temp.x

a17 = + 0.017

a17-27 = - 0.037

a27 = - 0.321

El modelo predice:

A 17 C y abajo: aumento de 0.2 ton azucar / 100 ton. Iniciales o aprox. 0.2 Kg / tc en 10 horas

Entre 17 y 27 C: una perdida de 0.4 ton azucar / 100 ton inicial o 0.4 Kg/ tc en 10 horas

Arriba de 27 C: una perdida de 3.2 ton azucar / 100 ton inicial o 3.2 Kg / tc en 10 horas

Un total de 26 puntos experimentales (13 ens.)

El modelo es conservativo, prediciendo, a altastemperaturas, perdidas mas bajas que las medidas,y, a bajas temperaturas, ganancias mas bajas que las medidas.

1

2

Ensayos en un ingenio St.Mary Sugar Co-op

3

4

Condiciones de la temperatura

Tiempo en horas a la temperatura, CEnsayo < 17 > 17 & < 27 > 27

1 20 4 02 0 24 03 24 0 04 0 13 11

5 24 0 0

Todos los analisis fueron hechos por laboratorio del ingenio

Limitaciones de los procediminetos del ingenio

Core sampling El analisis indirecto de la humedad de la tortaAzucar determinado por polarimetria

Ensayos pilotos

Moliendo lote entero y sub-muestreando jugo y bagazoAnalisis directo de bagazoSacarosa determinada con HPLCI

ATR, peso de caña y peso de azucar al comienzo Y despues de 24 horas de almacenamiento

TRS, Lbs/t cane Cane, t Sugar, Lbs  

Test Fecha Time 0Time

24 hrs Time 0Time 24

hrs Time 0Time

24 hrs 

 

1 7-Nov 216 221 240 234 51,834 51,545

2 14-Nov 207 206 243 238 50,263 49,026

3 27-Nov 178 180 230 227 40,934 40,932

4 12-Dec 205 188 231 226 47,412 42,351

5 16-Dec 197 199 225 222 44,450 43,998

Cane Weight Change Sucrose Mass Change

Measured Model Measured Model

-2.5 -1.0 -0.6 0.2-2 -0.5 -2.5 -0.9

-1.2 -1.1 0.0 0.4-2.5 -3.1 -10.7 -4.0

-1.5 -1.1 -1.0 0.4

Cambio relativo de caña y sacarosa (% de inicial) en 5 ensayos de 24-hora de almacienamiento

Datos medidos y predichos por el modelo

Perfil de temperatura en ensayo 4.

Aumento de la temperaturq adentro de la pila de cañaEs una evidencia de una actividad exotermica. La temperatura del aire fue alta y constante durante la noche(total de 11 hora por arriba de 27 C).

Determinacion de las perdidas del peso

ΔW = b17 * T17 + b27 * T27 + b1727 * T1727

Concluciones

La temperatura de la caña es el factor mas importante por las perdidas durante el almacenamiento de 24 horas. Esta puede sermuy distinta a la temperatura del aire por la muy bajatransferencia del calor dentro de las pilas de caña troceada.

La masa de azucar perdida y el peso perdido de caña se encontraronAdecuadamente representados por un modelo linear basado en laduracion del tiempo entre tres rangos de temperatura(C): < 17, 17 – 27y > 27. El modelo permite el cálculo de las perdidas de peso en azucar yCaña, si el tiempo y la temperatura de la caña son conocidos.

El cambio predicho de azucar en 10 horas de almacenamiento de la caña Verde troceada en los tres rangos de la temperature son +0.2 Kg / tc (ganancia), -0.4 Kg / tc and -3.2 Kg / tc, respectivamente.

Basado en el modelo, y tomando la capacidad de almacenamiento como 5,000 tc y el total acumulativo de 250 horas a mas de 27 Cpor ejemplo 25 noches de 10 horas a mas de 27 C, la perdida total en una zafra, se predice que sera 400 toneladas de azucar.

Los cinco ensayos de ingenio estand de acuerdo con las conclusionesDe los ensayod de almacenamiento piloto hechos en ASI, Indicando que las perdidas de azucar y caña por el manipuleoDe la caña en el deposito pueden ser relativamente pequenas comparadasCon las perdidas por razon de la accion enzymatica y microbiologica.

No está aún claro si la pequeña ganancia de sacarosa predicha por nuestro modelo para caña verde troceada en estacionamiento en frío se debe al aumento de actividad de SPS o a la inhibición de la actividad de la invertasa en caña cosechada como reacción a la baja temperatura, o a problemas de la metodología experimental por la considerable dispersión de los datos.

Sin embargo Lingle ( 2004) reportó una ganancia de sacarosa en la parte superior de la planta de caña sometidas a 10 ºC durante 24 horas, y Mao et al. (2006) después de un estacionamiento de la caña a 2 ºC.

Aunque no se puede esperar que continúe la fotosíntesis en la caña después de la cosecha, en caña recientemente cosechada los azúcares invertidos, que son el sustrato de la síntesis de sacarosa catalizada por SPS, están a niveles de 3 a 5 gramos por 100 gramos de sacarosa, que es mucho más alto que la ganancia predicha para 10 horas que es solamente de 0,2 g/100 g de sacarosa inicial.

Que sigue???

Repetir los ensayos para aumentar la base experimentalDel modelo.

Estudiar la transferencia del calor en pilas de caña Troceada.

Aplicar simulacion de transferencia de calor al perfilde la temperatura interna en vagones y pilas.

Realizar modelos de los efectos de ventilacion natural y forzada, tamaño del vagones, diseño y espacienamiento, tamaño de pila, etc.

Por cada grado Centigrado, la perdida de azucar en 10 horas de almacenamiento sera reducida por aprox. 0.8%. Por ejemplo: perdida de 5% si la caña estaa 27 C, pero solo 4.2% si la caña esta a 26 C.

Que se puede hacer para reducir las perdidas de azucar en el almacenamiento?

Reducir la duracion del almacenamiento y la temperatura de la caña

- la temperature de caña a la entrada del ingenio deberia ser registrada asi como el peso y contenido de azucar del caña.

-poner en almacenamiento solamente la caña con temperatura-Abajo de X Centigrados??

Podemos bajar la temperatura de la caña antes o durante el almacenamiento?

- diseñar vagones de caña para mejorar la ventilacion natural y el enfriamento durante la transportacion

- diseñar pilas de almacenamiento para mejorar la ventilacion natural y el enfriamento durante la noche