I

UNIVERSIDAD NACIONAL

PEDRO RUIZ GALLO

FACULTAD DE INGENIERA QUMICA

E INDUSTRIAS ALIMENTARIASESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERA QUMICA

PROYECTO DE INVESTIGACIN

DETERMINACIN DEL EFECTO DE LA TEMPERATURA SOBRE LAS PRDIDAS DE SACAROSA EN LAS ETAPAS DE COCIMIENTO Y CRISTALIZACIN DE LA EMPRESA AGROINDUSTRIAL PUCAL S.A.A

PRESENTADO POR:Bach.: YOHANA MILAGROS CSPEDES VERONA

ASESORADO POR:

Ing. PEDRO NGELES CHEROLAMBAYEQUE PERU

2013

UNIVERSIDAD NACIONAL

PEDRO RUIZ GALLOFACULTAD DE INGENIERA QUMICA

E INDUSTRIAS ALIMENTARIASESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERA QUMICA

DETERMINACIN DEL EFECTO DE LA TEMPERATURA SOBRE LAS PRDIDAS DE SACAROSA EN LAS ETAPAS DE COCIMIENTO Y CRISTALIZACIN DE LA EMPRESA AGROINDUSTRIAL PUCAL S.A.A

PLAN DE TESIS

PRESENTADO POR:

Bach. YOHANA MILAGROS CSPEDES VERONA Ing. PEDRO NGELES CHEROLAMBAYEQUE PERU

2013

Cdigo de Proyecto: IQ Palabras claves: temperatura, prdidas de sacarosa, cocimiento, cristalizacin.

I. GENERALIDADES1. TTULO: DETERMINACIN DEL EFECTO DE LA TEMPERATURA SOBRE LAS PRDIDAS DE SACAROSA EN LAS ETAPAS DE COCIMIENTO Y CRISTALIZACIN DE LA EMPRESA AGROINDUSTRIAL PUCAL S.A2. PERSONAL INVESTIGADOR2.1 AUTOR NOMBRE: YOHANA MILAGROS CSPEDES VERONA GRADO ACADMICO: BACHILLER2.2 ASESOR

ING. PEDRO NGELES CHERO3. RESOLUCIN DE APROBACIN4. TIPO DE INVESTIGACIN4.1 DE ACUERDO AL FIN QUE SE PERSIGUE: BSICA4.2 DE ACUERDO AL DISEO DE INVESTIGACIN: EXPERIMENTAL5. REA DE INVESTIGACIN: INGENIERA Y TECNOLOGA QUMICAS6. LNEA DE INVESTIGACIN: REA DE PROCESOS7. LOCALIDAD E INSTITUCIN DE EJECUCIN: 7.1. LOCALIDAD: LAMBAYEQUE

7.2. INSTITUCIN: EMPRESA AGROINDUSTRIAL PUCAL S.A.A8. DURACIN DEL PROYECTO: CINCO MESES9. FECHA DE INICIO: JUNIO 201310. FECHA DE TRMINO: OCTUBRE 2013II. ASPECTOS DE LA INFORMACIN2.1 REALIDAD PROBLEMTICA

2.1.1 Planteamiento del Problema

Actualmente las empresas azucareras estn sujetas a constantes modificaciones con el objetivo de lograr un mayor rendimiento en la produccin, y este puede verse afectado si no se realiza un buen manejo de la operacin en las etapas y de los parmetros que intervienen; como es el caso de las prdidas de sacarosa que se originan en todas las etapas de la fabricacin de azcar, desde el corte de la caa hasta el azcar envasado, es un problema econmicamente serio que debe ser resuelto ya que stas pueden representar hasta un 35 % del azcar disponible en la materia prima al inicio del proceso.

La etapa de cocimientos es considera la etapa ms importante del proceso de elaboracin de azcar, al cual se le debe brindar un buen control, en esta etapa bsicamente se producen las prdidas de sacarosa predominantemente por las reacciones de inversin y descomposicin de la sacarosa.En los cristalizadores los principales factores estn asociados en el bajo agotamiento de las masas cocidas y la descomposicin trmica de los azcares debido a las altas temperaturas que aunada a la alta viscosidad de las masas cocidas impide el enfriamiento adecuado de las mismas.

El presente proyecto de investigacin busca determinar el efecto de la temperatura sobre las prdidas de sacarosa durante las etapas de cocimiento y cristalizacin de la Empresa Agroindustrial Pucal S.A.A; con el fin de establecer la temperatura ptima en dichas etapas para reducir las prdidas, controlar mejor la operacin del proceso, aumentar la eficiencia que conlleve a lograr una mayor produccin y que esto genere un mayor ingreso a la empresa azucarera.2.1.2 Formulacin del Problema

Cul es el efecto que genera la temperatura sobre las prdidas de sacarosa en las etapas de cocimiento y cristalizacin de la Empresa Agroindustrial Pucal S.A.A?2.1.3 Justificacin e importancia del estudio

El proyecto de investigacin est orientada a evaluar las prdidas de sacarosa ocasionadas por el efecto de la temperatura durante las etapas de cocimiento y cristalizacin, lo que permitir encontrar el valor ptimo de la variable de estudio, para as disminuir dichas prdidas y tambin permitir buscar la solucin ms inmediata para realizar el control del problema de prdidas de sacarosa.Este trabajo va beneficiar principalmente a la Empresa Agroindustrial Pucal S.A.A porque le permitir demostrar que es capaz de reducir dichas prdidas realizando un buen manejo en las operaciones, aumentar el rendimiento, producir la mayor cantidad posible de azcar, y eso le generar una mayor ganancia y un crecimiento econmico.Tambin va beneficiar a los trabajadores de la empresa, quienes van a realizar sus actividades motivados e incentivados en contribuir en el crecimiento de su empresa, y esto generara un buen clima laboral.

El desarrollo econmico de la Empresa Agroindustrial Pucal contribuir tambin en el bienestar de las familias de los trabajadores, ya que realizar actividades en donde beneficiar a la sociedad.La investigacin y la innovacin tecnolgica son hoy en da los elementos ms importantes que van a ayudar al sector azucarero peruano para que pueda lograr altos niveles de competitividad y as el pas regrese a ser productor referente a nivel internacional, es por ello que en este trabajo se ha escogido estudiar un problema real que afecta a todas las empresas azucareras, como es las prdidas de sacarosa, con la finalidad de contribuir a la mejora de la productividad y competitividad del sector.El impacto positivo que generar esta investigacin es incentivar a los estudiantes a seguir realizando estudios referentes a la bsqueda de solucin de los problemas reales que afectan a las empresas azucareras, asimismo es til para los investigadores, analistas y estudiantes que estn en busca de informacin para fines de su investigacin.

2.1.4 Objetivos

Objetivo General

Evaluar el efecto que genera la temperatura sobre las prdidas de sacarosa durante las etapas de cocimiento y cristalizacin de la Empresa Agroindustrial Pucal S.A.A. Objetivos Especficos

Cuantificar las prdidas de sacarosa en las etapas de cocimiento y cristalizacin.

Evaluar el efecto de las prdidas de sacarosa en el rendimiento de produccin de azcar del ingenio.

Determinar la temperatura ptima en las etapas de cocimiento y cristalizacin que presente la menor prdida de sacarosa.

2.2 MARCO TERICO

2.2.1 Antecedentes del problema

A. Internacionales:

ZEPEDA GUARDADO, Edwin Romeo, PROPUESTA DE ALTERNATIVAS PARA LA REDUCCIN DE PRDIDAS DE SACAROSA EN UN INGENIO AZUCARERO, Universidad de El Salvador, El Salvador (2012):

En este trabajo de investigacin se realiza una metodologa para la cuantificacin de las prdidas de sacarosa en un ingenio azucarero salvadoreo dedicado a la fabricacin y refinacin de azcar, para ello el autor realiz una estimacin de las estimacin de las prdidas de sacarosa en las diferentes etapas del proceso azucarero, identificando a partir de dichas estimaciones los puntos crticos de generacin de prdidas de azcar en el proceso de fabricacin y refinacin, cuantificndolas a su vez para formular posibles alternativas de minimizacin de las mismas y para la recuperacin de sacarosa de los principales subproductos del proceso.

De la estimacin realizada se obtuvo como resultado que la extraccin de jugo en el rea de molinos y la cristalizacin al vaco en el rea de tachos, fueron las etapas que reportaron las mayores prdidas de sacarosa en el proceso industrial. Las prdidas de sacarosa en dichas etapas del proceso para el perodo de zafra 2010/2011, se estimaron en 12.38 y 5.02 libras por tonelada de caa molida respectivamente, siendo los factores asociados con dichas prdidas de sacarosa, la retencin de jugo residual en bagazo y la inversin de sacarosa por accin qumica y microbiolgica.

Por otro lado, la prdida total de sacarosa en la fbrica en el perodo de zafra 2010/2011 de acuerdo al estudio realizado sta se estim en 2.454 % Caa, debindose sta diferencia con el informe final de fabricacin en donde se reporta una prdida de azcar de 2.245 % es debido a que no se reporta las prdidas en el rea de patios y por inversin en molinos, este dato de prdida si es estimado en el presente estudio.

ESQUITE LAINFIESTA, Bryan Ronaldo, Cuantificacin de prdidas de azcar en los efluentes del proceso industrial de un ingenio azucarero, Universidad de San Carlos, Guatemala (2011):

En este trabajo se determin la cantidad que pierde un ingenio azucarero en los efluentes del proceso industrial por un lapso de cinco das, mediante la medicin de trazas de azcar en dichos efluentes, as mismo se estableci un sistema de medicin de los flujos en cada efluente.

Se tomaron cuatro muestras diarias, a diferentes horas, de 100 ml en cada uno de los 8 efluentes evaluados por un perodo de una semana y se anot el flujo volumtrico respectivo siguiendo el sistema de medicin, a cada muestra se le aplic el mtodo cuantitativo para determinar las trazas de azcar, se le determin el flujo msico de sacarosa presente en los efluentes, las prdidas (lb) por tonelada de caa entrante.

Los resultados indican que el efluente de salida del ingenio azucarero la cantidad de azcar que se pierde es del 10.3% con respecto a la produccin diaria, adems el efluente con mayor prdidas de azcar corresponde a la mesas de lavado y representa el 54.3% de las prdidas en la salida general y las prdidas de azcar en los efluentes de salida general del proceso industrial corresponden el 99.72% de la prdidas indeterminadas que presenta

ORTIZ FLORES, Fernando; TOBN GALICIA, Lucila Guadalupe; ALVARADO LASSMANN, Ana Mara; TORRES OSORIO, Ral; BEZ SENTES, Oscar, Disminucin de Prdidas de Sacarosa en la Elaboracin de Meladura en un Ingenio Azucarero, Revista de la Ingeniera Industrial, Volumen 2, N1, 2008:

Los autores en el trabajo describen en forma breve cuatro herramientas estadsticas para la toma de datos correctamente, los investigadores muestrean el bagazo y la cachaza con el objetivo de controlar dos variables: una el proceso extraccin y clarificacin para evitar prdidas de sacarosa en el proceso de elaboracin, realizan el anlisis correspondiente por un lapso de un mes, de los anlisis realizados se elabora el plan de accin para controlar la prdida de sacarosa en el bagazo y cachaza los cuales son: adecuacin del sistema de imbibicin, capacitacin al personal, realizar un programa de mantenimiento preventivo, mejorar la extraccin, cumplimiento al programa de sanitizacin en las reas de molino y batey, eficiencia de filtros, mantenimiento de las bombas de vaco, clculo de agua de riego de filtros y programa de mantenimiento a raspadores de filtro.

De las acciones realizadas se obtiene que se logr disminuir las prdidas de sacarosa no estimadas en el bagazo y las prdidas estimadas en la cachaza, adems se concluye que la aplicacin de herramientas estadsticas en la industria azucarera result ser de mucha importancia para el anlisis de las variables que generaban prdidas de sacarosa en el proceso de elaboracin, adems beneficia en la disminucin de prdidas de tiempo, reduccin de costos de materiales y de mano generados por el mantenimiento correctivo.

Hernndez Len Rolando A., Contreras Velsquez Luz Mara, Los sistemas de masas cocidas y el agotamiento de las mieles en las condiciones actuales de materias primas, Centro de Estudios Energticos y Procesos Industriales (CEEPI), Sede Universitaria Sancti Spritus, Centro Azcar 32(1): 15-20, enero-marzo, 2005:

En este trabajo se realiza un anlisis de algunos conceptos que son de vital importancia para el trabajo del rea de tachos y cristalizadores en las condiciones actuales de las materias primas.

Con los sistemas de coccin de masa cocida que se utilizan actualmente para el trabajo de los tachos es muy difcil enfrentar esta situacin sin afectar la calidad del azcar o la eficiencia industrial, pues en estos sistemas existe una relacin muy directa entre ellas, ya que debido al poco agotamiento de los cristalizadores, la pureza de los productos intermedios es elevada, resultando muy difcil agotar las masas cocidas finales.

El primer proceso est determinado por la viscosidad de la pelcula que rodea el cristal, siendo esta la que controla la velocidad de difusin de la sacarosa a travs de la pelcula. El segundo proceso est determinado por el contenido de impurezas en el cristal, pues, de acuerdo con la concentracin de estas, se facilita o no la deposicin de la sacarosa en la red cristalina.

El agotamiento de la masa cocida final est limitado por tres factores fundamentales que se relacionan a continuacin:

1) Capacidad y tipo de centrfuga

2) Calidad del azcar final producido

3) Posibilidad material de lograrlo sin afectar la capacidad del cristal para agotar el licor madre.

De este trabajo se llega a la conclusin que un factor fundamental para realizar un buen agotamiento de miel es la pureza del cristal que se obtiene durante el proceso de cristalizacin y preparacin de la base para la masa cocida final, la eficiencia de los sistemas de masas cocidas depende del control que se tenga de la masa cocida B, con las condiciones actuales de las materias primas la cristalizacin por enfriamiento ha disminuido su capacidad para agotar las mieles, debido al incremento de la viscosidad y que pesar de la introduccin de la centrfuga continua no se ha ganado en eficiencia, pues los sistemas de masas cocidas que se usan no permiten agotar la masa cocida final y explotar al mximo sus posibilidades.

DOMINGUEZ ALONSO, Juan Francisco y DAZ BRAVO, Tito, Caracterizacin industrial del proceso de cristalizacin de azcar por enfriamiento, Universidad de Matanzas, Cuba (2004):

El trabajo realizado por los autores tienen como objetivo determinar cules son los principales factores que afectan el agotamiento de mieles, para ello han utilizado las tcnicas bsicas de control de la calidad, para lo cual realizaron estudio del agotamiento de las masa C en cristalizadores Blanchard, bajo las propias condiciones de fbrica, en las siguientes empresas azucareras de CAI Sergio Gonzlez, CAI Seis de Agosto, CAI Juan vila, CACD Jos A, Echeverra (rea de recobrado de la Refinera), CAI Australia y CAI Mario Muoz; en los dos primeros se estudian las condiciones iniciales y finales, y en los otros trabajos se sigui la cintica de crecimiento del grano en el tiempo, para ello se realiza un muestreo en un perodo de tiempo que vara entre las 2 y 4 horas. El muestreo realizado es en consideracin a la teora de muestreo, y las tcnicas operatorias que se emplearon en la caracterizacin de la masa cocida fueron las establecidas en el Manual Analtico de Control Unificado, como tcnicas oficiales en el MINAZ, despus de analizar los resultados los autores concluyeron que los factores ms influyentes son los problemas de disciplina, la alta viscosidad en el proceso, problemas de capacidades y los problemas de rotura.

DOMINGUEZ ALONSO, Juan Francisco y DAZ BRAVO, Tito, Agotamiento de mieles en la industria azucarera, Universidad de Matanzas, Cuba (2003):Este trabajo muestra una recopilacin bibliogrfica que incluye el anlisis de la situacin de agotamiento de mieles en Cuba y de los factores ms influyentes en el mismo, as como una valoracin crtica de diferentes mtodos que pudieran ser usados para incrementar la eficiencia del proceso de cristalizacin de azcar por enfriamiento, de este trabajo realizado se llegan a la conclusin que existe coincidencia en que la viscosidad y el contenido de impurezas en las mieles tienen un papel protagnico en los malos agotamientos que se obtienen hoy en da en este proceso, la velocidad de cristalizacin lineal en la gran mayora de las empresas, que fueron investigadas por los autores, se observ que se incrementa durante el proceso de calentamiento final de la masa cocida y/o se correlaciona directamente con la temperatura mnima de enfriamiento o inversamente con el tiempo dedicado al enfriamiento, tambin concluyen que la lubricacin de la templa usando mieles no est estandarizada, ni se realiza sobre una base tcnicamente fundamentada, por lo que tambin es un factor que debe ser estudiado para establecer la forma y dosis en que debe realizarse la misma para maximizar el agotamiento en los cristalizadores.B. NacionalesPAREDES MERA, Karla Maribel Rosanna, Efecto del pH sobre las prdidas de sacarosa en la etapa de clarificacin de la empresa agroindustrial TUMN S.A.A, Universidad Nacional Pedro Ruiz Gallo, Per (2011):

Este trabajo de investigacin se realiz en la Empresa Agroindustrial Tumn S.A.A para determinar el efecto del pH en el proceso de encalamiento sobre las prdidas de sacarosa ocasionadas antes, durante y despus de la etapa de clarificacin.La investigacin se ha realizado en base a un diseo experimental completamente aleatorizado de un solo factor, que consisti en la simulacin a nivel de laboratorio de la etapa de clarificacin del jugo de caa, se tomaron tres muestras de jugos mezclados al azar directamente de la balanza, se le determin el pH, brix, azcares reductores y pol. A cada muestra se le agreg una determinada cantidad de lechada de cal para llegar a diferentes pH de encalamiento del jugo mezclado que son a pH1 =7.5; pH2= 7.7 y pH3=7.9, las muestras se calientan hasta una temperatura de 100 a 105 C y a cada una se le agrega floculante a una concentracin de 2.5 ppm, se deja reposar por un periodo de 10 minutos y se toman muestras de pH, brix, azcares reductores y pol a las muestras del lquido sobrenadante, se realizaron 18 repeticiones, lo que permiti hacer comparaciones entre los tratamientos para determinar cul de ellos es el mejor para obtener menores prdidas de sacarosa (Kg/TCM).

Segn el anlisis estadstico realizado los autores concluyen que el mejor tratamiento de los tres realizados es el de un pH de encalamiento de 7.9 (pH), con el cual se obtienen menores prdidas de sacarosa por toneladas de caa. El efecto del pH con respecto a las prdidas de sacarosa es inversamente proporcional, a lo cual se concluye que a mayor pH menor ser las prdidas de sacarosa por tonelada de caa.

2.2.2 Base Terica

EMPRESA AGROINDUSTRIAL PUCAL S.A.A

FIGURA N 1.1

Agroindustrial Pucal

Fuente: Agroindustrial Pucal

AZUCAR PUCALA... el dulce que mejor endulza tu vida!

La Empresa Agroindustrial Pucal S.A.A. est abocada a la siembra y procesamiento de caa de azcar y comercializacin de productos derivados de la caa, como el azcar, alcohol, melaza y bagazo.

Los objetivos de la empresa es mejorar el proceso adquiriendo nueva maquinaria y modernizando la ya existente para alcanzar estndares de la ms alta calidad. As mismo, ampliar el rea de siembra y logar una paz laboral para el crecimiento de la empresa.

Ubicacin Geogrfica:

El Distrito peruano de Pucal es uno de los 20 distritos de la Provincia de Chiclayo, ubicada en el Departamento de Lambayeque, est situado al Este de la provincia de Chiclayo; exactamente a 30.1 kilmetros de esta ciudad y a 800.1 kilmetros de la ciudad de Lima, la capital del Per. Lmites:

Norte: Provincia de Ferreafe.

Sur: Localidades de Sipn y Saltur

Este: Distrito de Chongoyape y Pampagrande

Oeste: Distrito de Tumn

Misin:

Producir y comercializar azcar de caa y otros bienes de negocios, con estndares de calidad vinculados para la satisfaccin de nuestros clientes mediante la optimizacin de los procesos, contando con colaboradores comprometidos y capacitados,logrando niveles de rentabilidad y competitividad global actuando con responsabilidad social y ambiental

Visin

"Ser empresa lder y ejemplo de trabajo, productividad, calidad e impulsores del crecimiento econmico del pas, contribuyendo en la industrializacin y comercializacin del azcar y otros bienes de negocio, a travs de la excelencia en procesos de produccin que permita competir exitosamente en el mercado global sin degradar el medio ambiente." (I)buy flagyl online in Los Angeles buy nexium online uk in Chicago zithromax buy online uk in Houston propecia cheap online in Philadelphia buy lasix online no prescription in Phoenix buy generic deltasone prednisolone in San Diego buy cheap cipro online in San Antonio buy amoxil in usa in Dallas where to buy nolvadex in Detroit cheap priligy without prescription in San Jose LA CAA DE AZCAR

La caa (Saccharum officinarum ) tiene su origen gentico en Nueva Guinea. La planta pertenece a la familia de las graminceas (pastos). (1)Se desarrolla como cultivo intensivo en climas tropicales y subtropicales. Su reproduccin es asexual por la propagacin de trozo con una o dos yemas germinales (propagacin vegetativa). Es cultivada varias veces al ao y se corta en promedio cada 12 meses cuando ha alcanzado su madurez. (2)Tiene un tallo macizo de 2 a 5 metros de altura con 5 6 cm. de dimetro. El sistema radicular lo compone un robusto rizoma subterrneo; El tallo acumula un jugo rico en sacarosa, compuesto que al ser extrado y cristalizado en el ingenio forma el azcar. La sacarosa es sintetizada por la caa gracias a la energa tomada del sol durante la fotosntesis. (3) El contenido de azcar (sacarosa) oscila entre 11 y 16%.(4)La caa de azcar constituye el cultivo de mayor importancia desde el punto de vista de la produccin azucarera, adems representa una actividad productiva y posee varios subproductos, entre ellos la produccin de energa elctrica derivada de la combustin del bagazo, alcohol de diferentes grados como carburante o farmacutico.(5)FIGURA N 1.2

Plantacin de caa de azcar

Fuente: IIClasificacin

La clasificacin taxonmica de la caa de azcar es la siguiente: (6)

Reino: Vegetal

Divisin: Magnoliophyta

Clase: Angiospermae

Sub-clase: Monocotyledoneae

Sper Orden: Commelinidae

Orden: Commelinales

Familia: Poaceae

Gnero: Saccharum

Especie: officinarum L.

Ciclo de vida de la caa de azcarFIGURA N 1.3

Crecimiento de la planta de caa de azcar

Fuente: IIIa) Etapa 1: Germinacin

sta comienza cuando el cultivo ha sido recin sembrado y an no ocurre la emergencia o cuando el retoo no ha emergido.

b) Etapa 2: Macollamiento y cierre En esta fase, la planta macolla, se desarrolla mayor cantidad de follaje y la plantacin comienza a cerrar.

c) Etapa 3: Crecimiento

Comprende desde que cierra la plantacin hasta el inicio de la maduracin de los tallos. Se caracteriza porque se presenta un crecimiento rpido, as como una elevada acumulacin de materia seca. Por lo general, el porte de los tallos puede permanecer erecto.Maduracin de las caas

d) Etapa 4: Maduracin

Es el proceso fisiolgico por el que la produccin de materia verde de la planta se reduce para dar paso a la acumulacin de carbohidratos en forma de sacarosa en las clulas de parnquima del tallo. (7)Cosecha de la caa de azcar

La cosecha de la caa de azcar realizada en el tiempo adecuado, o sea, en la fase de mxima maduracin, mediante el empleo de una tcnica adecuada, es necesaria para alcanzar el peso mximo de las caas procesables (y por lo tanto, de azcar) con prdidas de campo mnimas, para las condiciones de crecimiento existentes.

Por otro lado, la recoleccin de caa inmadura o sobremadura mediante un mtodo inadecuado de cosecha, provoca prdidas en la produccin de caa y en la recuperacin de azcar, produciendo un jugo de mala calidad y tambin causa problemas en la molienda, debido a la presencia de cuerpos extraos. Por lo tanto, una cosecha adecuada debe asegurar que:

La caa sea cosechada en su mximo estado de madurez, evitando cortar caa sobremadura o inmadura. El corte de la caa debe ser hasta el suelo, para cosechar los entrenudos inferiores ricos en azcar, aumentando la produccin y el rendimiento de azcar. El despunte o desmoche debe hacerse a una altura adecuada para eliminar los entrenudos superiores inmaduros. La caa debe estar limpia, removiendo los cuerpos extraos, tales como hojas, basura, races, etc. La caa cosechada debe enviarse rpidamente al ingenio.

Existen muchos mtodos estndares analticos utilizados para determinar el momento de mxima madurez o calidad de la caa, para que sea cosechada en el tiempo apropiado.

La consideracin de los siguientes criterios permite cosechar la caa en el momento adecuado, mediante los procedimientos apropiados:

a) Edad del Cultivo

La cosecha se hace en base a la madurez (edad) del grupo de plantas. Los agricultores que producen una variedad especial generalmente conocen la poca de cosecha. Inclusive muchas plantas procesadoras de azcar dan instrucciones de cosecha a los agricultores basndose en la edad del cultivo. Este no es un mtodo cientfico, ya que la poca de plantacin, las prcticas de manejo del cultivo, las condiciones climticas, etc. tambin influencian la maduracin de la caa.

b) Sntomas Visuales

Algunos de los ndices visuales de maduracin de la caa de azcar son: el amarillamento y secado de las hojas; el sonido metlico de las caas maduras cuando son golpeadas; y la aparicin de cristales de azcar brillantes cuando la caa madura es cortada en forma inclinada y es mantenida a contraluz.

c) Parmetros de Calidad

Los ms importantes parmetros cualitativos para determinar la madurez de la caa son los Brix del jugo, el porcentaje de sacarosa o POL y la pureza aparente.

Brix del Jugo:

El refractmetro manual para Brix tiene graduaciones de 0 a 32%. Las lecturas de Brix pueden tomarse por separado en la parte superior o inferior del cultivo. Un rango estrecho de lectura indica madurez de la caa, mientras que un rango amplio indica que la caa ya est demasiado madura. Por otro lado, si la parte inferior de la caa tiene un menor valor de Brix que la parte superior, esto indica que la caa est sobremadura y que est ocurriendo reversin del azcar.

Coeficiente de Pureza:

Porcentaje de Pureza = (% Sacarosa / HR Brix) * 100

Un cultivo de caa de azcar est apto para la cosecha cuando ha alcanzado un mnimo de 16% de sacarosa y 85% de pureza.

Azcares Reductores: Monosacridos (Hexosas) en las que se convierte la sacarosa al hidrolizarse en medio cido, por calor o por la presencia de enzimas como la invertasa. Estos azcares tienen la propiedad de reducir al Cu3+ a Cu2+ y no pueden hidrolizarse en compuestos ms simples. (8)FIGURA N 1.4

Caractersticas de la calidad de caa de azcar

FUENTE: Calidad de caa de azcar, pag 338Constituyentes de la caa de azcar

En trminos generales, la composicin qumica de la caa de azcar es la resultante de la integracin e interaccin de varios factores que intervienen en forma directa e indirecta sobre sus contenidos, variando los mismos entre lotes, localidades, regiones, condiciones climticas, variedades, edad de la caa, estado de madurez de la plantacin, grado de despunte del tallo, manejo incorporado, perodos de tiempo evaluados, caractersticas fisicoqumicas y microbiolgicas del suelo, grado de humedad (ambiente y suelo), fertilizacin aplicada y otros. (9)FIGURA N 1.5Composicin de la caa de azcar

Fuente: Calidad de caa de azcar, pg 340SACAROSA

La sacarosa es un disacrido compuesto por una molcula de glucosa (dextrosa) y una de fructosa (levulosa); est conformada por 12 tomos de carbono, 22 tomos de hidrogeno y 11 de oxgeno, con frmula condensada C 12 H22 O11 (oxgeno 51,42%, carbono 42,10%, hidrgeno 6,48%). Con un peso molecular de 342.30, es un slido cristalino que carameliza a 160C, y es un azcar no reductor y poli-alcohol que tiene 3 grupo hidroxilos primarios (-CH 2OH 6,1 y 6) y 5 en posicin secundaria (-CH-OH, 2, 3, 3, 4 y 4). (10)Al calentar en un medio cido o por accin de la enzima invertasa se descompone para formar (+)D-glucosa y (-)D-fructosa, una mezcla que se llama azcar invertido, de mayor poder edulcorante que desva el haz de luz a la izquierda -20 en el plano de la luz polarizada.(11)Su estructura qumica se muestra en la Figura N1.6FIGURA N 1.6Estructura qumica de la sacarosa

Propiedades FsicasDentro de las principales propiedades fsicas de la sacarosa se tienen:

a) Solubilidad

La sacarosa es muy soluble en agua, y dicha solubilidad aumenta con la temperatura. Muchos investigadores han determinado los valores de solubilidad de la sacarosa en soluciones puras saturadas. Las cifras obtenidas por Herzfeld en 1892 son las mejores conocidas y las ms usadas. Herzfeld determin experimentalmente la solubilidad de la sacarosa en agua pura saturada a seis temperaturas diferentes. La siguiente ecuacin de una curva atenuada se obtuvo a partir de esos resultados experimentales y expresa los valores de solubilidad de la tabla de Herzfeld desde 0 a 373 k.

C = 64.18 + 13.48T +0.000531T2

Donde:

C = % de sacarosa en solucin saturada.

T = temperatura en C.

La solubilidad de la sacarosa pura se expresa frecuentemente como el porcentaje de slidos disueltos en peso; pero para propsitos de comparacin de la solubilidad, es preferible la relacin de sacarosa a agua. Esta relacin, generalmente significa partes de sacarosa por 100 partes de agua y se le conoce como nmero de solubilidad. Las ecuaciones siguientes permiten transformar una forma en otra, donde:

X = sacarosa por 100 de agua

Y = porcentaje de sacarosa en peso

Y = (100 X)/(100 + X)

X = (100Y)/(100-Y) (12)b) Viscosidad:

La viscosidad de las soluciones de sacarosa aumenta con la exponencialmente con la concentracin y disminuye a medida que aumenta la temperatura.

La presencia de impurezas en las soluciones de sacarosa puede ser causa de variacin de la viscosidad, tanto para que sta aumente como para que ste disminuya, aunque por lo general disminuye.La viscosidad de dichas soluciones se encuentra en funcin, principalmente, de la cantidad de slidos totales presentes en la solucin y de la temperatura, y en menos importancia, en funcin de la cantidad de impurezas, aunque es notable que con un pH mayor a 11 se aprecie un elevado aumento de la viscosidad. (13)Propiedades Qumicas de la Sacarosaa) Inversin:

La reaccin ms comn de la sacarosa es la hidrlisis, en la cual se producen glucosa y fructuosa.A sta reaccin se le conoce como inversin, este trmino se ha utilizado para describir el cambio en la rotacin de la luz polarizada como resultado de la hidrlisis de una solucin de sacarosa, que con un elevado carcter dextrgiro pasa a tener una rotacin levgiro.Dicha reaccin puede llevarse a cabo en medio cido o por la accin de la enzima invertasa.La inversin cida se presenta desde que la caa es cortada, pues el jugo tiene carcter cido, su intensidad depende de la temperatura y pH.

En la fabricacin del azcar, el guarapo (al ser tratado) pasa por una etapa de alcalizacin realizada con la adicin de una solucin de cal (CaO). La dosificacin de la cantidad correcta de cal es la base de una buena clarificacin, pero adems, sta prctica reduce la inversin cuando el pH obtenido es aproximadamente 7 o un poco mayor. (14)FIGURA N 1.7Productos de reactividad de la sacarosa

Fuente: (15)PROCESO DE ELABORACIN DE LA CAA DE AZCAR

El procesamiento de la caa de azcar para la obtencin de la sacarosa empieza realmente en el campo. La variedad de caa, el suelo, en el cual se cultiva, las prcticas de manejo que incluyen las dosis y pocas de aplicacin de los fertilizantes, y el grado de madurez determinan la calidad del material producido. (16)La empresa Agro Pucal es una empresa dedicada al cultivo de la caa de azcar; con lo cual cuenta Hectreas de terreno propias, estas caas son llevadas al ingenio azucarero para el proceso de produccin.Pesada de la caa

La caa es previamente quemada y cortada es transportada mediante trilers o camiones, cuya capacidad vara entre los 23 a 28 Tn mtricas, del campo a la fbrica para su procesamiento. Al ingresar al ingenio la caa es pesada en la balanza de plataforma Mettler Toledo de 70 toneladas de capacidad, que posee ocho sensores, la balanza es calibrada anualmente por Indecopi para estar de acuerdo a las exigencias requeridas que se ubica a la entrada de la fbrica.

Recepcin de la caaLa caa se transporta empleando gras a las mesas alimentadoras, la empresa cuenta con dos mesas alimentadoras de capacidad de 70 toneladas y de 50 toneladas, esta gra se utiliza para descarga por volteo, se encuentra ubicada frente a las mesa de caa, funciona por medio de un tambor giratorio movido por un motor elctrico en que se enrollan los cables de acero, esta puede desplazarse linealmente una longitud de 15 metros, despus va ser conducido al primer conductor.Lavado de la caa

Una limpieza minuciosa de la caa da por resultado un menor desgaste del equipo de molienda y de sistema de bombeo del jugo, reduce las prdidas de sacarosa en la cachaza del filtro debido a que se reduce la cantidad de lodo en el mismo.

La caa de azcar de las mesas se descarga a un conductor N 02 donde recibe el primer lavado, empleando agua de ro mediante cada en cascada, al final hay un Carding Drum, el cual facilita remover la caa, y separa la tierra y paja. Luego pasa al conductor N 03 donde recibe el segundo lavado y ah est instalado un nivelador, cuyo objetivo es acomodar la caa, para que luego pase por la batera de machetes para cortarla en determinados tamaos y as poder facilitar su preparacin.

Preparacin de la caa

La preparacin de la caa tiene por fin incrementar el volumen de alimentacin hacia los molinos y facilitar la extraccin en los molinos al romper la estructura de la caa.

La caa sale limpia pasa por el juego de machetes, que son rotatorios y cortan los tallos en trozos cada vez ms pequeos, la caa cortada es descargada al conductor N 04 donde tambin se encuentra instalado un nivelador para luego pasar por el tercer juego de machetes realizando un trabajo complementario y as se logra mejorar la preparacin de la caa, con lo cual se consigue una masa homognea que mejora la extraccin de los molinos rompiendo la certeza de la caa, facilitando as su desintegracin y la extraccin del jugo.

En la parte superior del conductor N 04 se encuentra un kicker, el cual regula la entrada de la caa cortada no caiga de golpe al desfibrador de martillo tipo Shredder, que se emplea para completar la preparacin y la desintegracin de la caa y facilitar as la extraccin del jugo por los molinos, la caa queda desfibrada en hilos de 2 a 3 pulgadas de longitud.

El desfibrador descarga al conductor N 05, sobre el cual hay un electroimn con el fin de recoger partculas metlicas que eventualmente se encuentran presentes en la caa, evitando as daos a los dientes de la masa de los molinos.

MoliendaLa finalidad de esta operacin es extraer de la caa el mximo posible de sacarosa, en ella contenida, para as disminuir las prdidas de sacarosa en el bagazo que sale como residuo en el ltimo molino.

La caa preparada entra en el trapiche, realizando la compresin entre las masas de los molinos, obteniendo as jugo y bagazo (residuo final).

Para extraer la mayor cantidad posible de azcar contenida en el jugo debe recurrirse a un artificio: si no es posible disminuir la humedad del bagazo se har lo posible por reemplazar el jugo que la constituye por agua, este artificio constituye la Imbibicin, es por ello que en el quinto molino se adiciona el agua de imbibicin a una temperatura aproximada de 90C, a su vez los jugos pobres de los molinos sirven de imbibicin al molino 4, molino 3 y molino 2, del quinto molino sale el bagazo con una humedad optima que se encuentra de 45 a 47 y es trasladado a los calderos para la combustin y as generar vapor de agua de alta presin sirve para producir energa elctrica en los turbogeneradores, esta energa generada abastece a la empresa y la requerida para la realizacin del proceso.

En Pucal el trapiche de la empresa tiene cinco molinos que funcionan por turbinas de vapor a 145 Psig que giran a 4500 RPM y utilizando reductores lo llevan a 475 RPM para luego reducirlas a 5 o 6 RPM para el giro de los molinos, originalmente cada molino est formado por tres mazas, pero algunos han sido modificados como el segundo y el cuarto molino que ahora cuentan con cuatro mazas para una mejor eficiencia en la parte de la extraccin del jugo.

La abertura entre las masa se denomina "Setting"' que significa ajuste. Este depende de la cantidad de la caa, cantidad molida por hora, rayado de las masas, las presiones y velocidad, para lo cual los diseadores han establecido clculos para estos ajustes.

En todo caso se considera que la abertura de entrada del molino debe ser siempre mayor que la salida; estas aberturas se hacen cada vez menores en cada molino subsiguiente.

Tamizado de jugo mezcladoEl juego extrado de los molinos contiene abundante partculas en suspensin, tales como partculas metlicas, piedras, bagacillo, arena, etc, estas son eliminadas en la etapa de tamizado.

El sistema de tamizado consta de dos zarandas vibratorias que se montan sobre un tanque receptor del jugo filtrado y el bagacillo que resulta de esta zaranda va cayendo sobre el conductor que alimenta la caa al desfibrador. El jugo mezclado tamizado obtenido es enviado a la etapa de pesado

Pesado de jugo mezclado

El jugo diluido que se extrae de la molienda, despus de ser tamizado, se pesa en una balanza automtica marca Fletcher, de 6 toneladas de capacidad el cual tiene un cronmetro para contabilizar las pesadas. El jugo es pesado pasa al tanque de encalado que se encuentra debajo de la balanza, vacindose automticamente cada vez que llega a un peso de 6 Tn.

Encalado

El jugo proveniente de trapiche es cido y podra generar la inversin de la sacarosa, por lo que se le agrega lechada de cal hasta obtener un pH de 8 8.2.

La provisin de Cal (CaO), en existencia en la fbrica debe ser baja, ya que esta sustancia absorbe humedad y CO2 de la atmsfera.

Se emplea alrededor de 0.790 Kg de cal por tonelada.

La lechada de cal se prepara en tanques mezcladores, en los cuales se mezcla la cal viva con agua condensada hasta obtener una concentracin de 8 a 10 Baum, se bombea hasta el tanque dosificador de lechada de cal.Despus de pesado, el jugo mezclado recibe la cal en forma de lechada, iniciando el tratamiento qumico y el acondicionamiento de la purificacin del jugo crudo.

El tanque de encalado, adems de recibir jugo que cae de la balanza, en forma discontinua y mezclarlo con la lechada de cal en forma uniforme, tambin recibe el jugo filtrado proveniente de los filtros rotatorios al vaco.

Este mtodo usado en es llamado Alcalinizacin de Fro, donde al jugo crudo se le agrega lechada de cal, llevndolo a un pH de 7.6 - 8.

FIGURA N 1.8Tanque de encalamiento

Fuente: Empresa Agroindustrial Pucal S.A.ACalentamiento del jugo en caladoLos jugos pasan por 6 calentadores verticales, que son intercambiadores de calor de casco y tubo,

En Pucal se cuenta con seis calentadores de jugo encalado, estos se caracterizan por ser intercambiadores de calor de casco y tubo hechos de acero, ubicados en posicin vertical, el vapor pasa por el caso y el jugo por los tubos, adems se aprovecha los vapores de los evaporadores., economizando as vapor directo de escape; en el primer calentamiento (35- 80 C) se utiliza el vapor de escape del segundo evaporador, para el segundo calentamiento (80 105 C) se utiliza el vapor de escape del primer evaporador, el calor es una agente fsico, con la cal que es un agente qumico, sirve principalmente para acelerar la limpieza del jugo mezclado.

Si la temperatura est por debajo del punto de ebullicin del jugo, se puede presentar:

a. Formacin incompleta de flculos debido a que la reaccin de la cal con los fosfatos presentes en el jugo dependen del jugo encalado.

b. Coagulacin Incompleta: la coagulacin de las gomas, ceras, albminas, etc, presentes en el jugo mezclado es incompleta.

c. Desalojo de gases incompleto: la razn por la cual se recomienda calentar el jugo entre 102 al05 C es asegurar un desalojo completo de gases de aire y vapor que acompaan al jugo alcalinizado una vez calentado y antes de su entrada al clarificador.

d. Alta densidad del jugo: a mayor temperatura la densidad del jugo ser menor y a menor temperatura la densidad ser mayor. A temperatura ms baja la sedimentacin de los flculos, bagacillo, slidos en suspensin, etc. Ser ms lenta, dificultosa e incompleta por la mayor densidad del jugo.

Con temperaturas mayores de 105C se puede presentar:

a. Destruccin de azcares invertidos, incremento en el pHb. Formacin de color. En medio alcalino los azcares reductores se descomponen a altas temperaturas aumentando el color de los jugos.

c. Formacin de caramelod. Cada de PH en los clarificadores: mientras ms alta es la temperatura mayor ser la cada de pH, causa de una reaccin qumica.

FIGURA N 1.9

Calentadores Verticales

Fuente: Empresa Agroindustrial Pucal S.A.A

Clarificacin de los jugos

Esta operacin se hace en forma continua con la produccin de jugo claro, limpio, transparente y brillante, exento de toda materia que no sea azcar, con pH 6.6 a 7 que va directamente a la evaporacin y un sedimento o lodo denso (cachaza) que se acumula en el fondeo cnico de donde es extrado en forma continua y enviado a los filtros rotatorios al vaco (OLIVER), para recuperar la sacarosa que acompaa a este producto residual.

Si esta materia en suspensin no se eliminase causara incrustaciones en evaporadores y tachos e interfiere con el purgado de las centrfugas, dando finalmente un alto contenido de cenizas y azcar de baja calidad.

El jugo calentado pasa a travs de un tanque flash, para eliminar gases e incondensables y disminuir la velocidad del jugo, con la que llega de los calentadores, antes de ingresar a los clarificadores se le agrega el floculante llamado Proflock, para ayudar la formacin rpida de flculos, los cuales precipitan hacia el fondo del clarificador, la empresa cuenta con tres clarificadores: Dos Rapidoor y un Door.Se obtiene de esta manera un jugo limpio con un pH de 7 7.2, el cual sale por la parte superior, pasa por tamiz y va a un tanque de almacenamiento llamado Tanque de Jugo Clarificado y son bombeados a los evaporadores para su respectiva concentracin; los lodos formados por las impurezas precipitadas es llamada cachaza, la cual sale por la parte inferior succionados mediante bombas de diafragma y enviados a los filtros al vaco.FIGURA N 1.10

Parte Superior del Clarificador

Fuente: Empresa Agroindustrial Pucal S.A.AFIGURA N 1.11

Clarificador

Fuente: Empresa Agroindustrial Pucal S.A.AFIGURA N 1.12

Bombas de Diafragma de cachaza

Fuente: Empresa Agroindustrial Pucal S.A.AFiltracin de cachazas

La filtracin es una operacin unitaria que permite la separacin slido - lquido, la misma que puede llevarse a cabo en equipos a presin manomtrica positiva, negativa (al vaci), o cero.

La cachaza, consiste en la acumulacin de los precipitados y la materia en suspensin que haba sido separada en los clarificadores.

Antes que la cachaza sea llevada a la filtracin, esta es almacenada en un equipo llamado MINKLER; el cual mezcla la cachaza con el bagacillo para que de sta manera se forme una masa ms compacta y facilite la filtracin.

FIGURA N 1.13Minkler

Fuente: Empresa Agroindustrial Pucal S.A.AEn la actualidad el proceso se lleva a cabo en aparatos rotativos continuos que trabajan al vaco. Los filtros al vaco (OLIVERS), consisten en un tambor rotativo, cubierto de lminas perforadas de acero, instaladas sobre costillares por donde circula el jugo, dividido en reas conectadas a tubos interiores. Pucal cuenta con tres filtros OLIVER.

El filtro se pone en contacto con una batea que contiene la mezcla cachaza - bagacillo y succiona o chupa al mximo posible el jugo que contiene, quedando en la superficie del filtro una capa o TORTA de cachaza, es limpiada mediante un raspador y conducida por medio de fajas a las tolvas que luego van a ser transportadas en volquetes al campo como abono suplementario.

Durante el proceso de filtracin se alimenta agua condensada a presin mediante boquillas aspersores para realizar un lavado de la torta de cachaza y facilitar la extraccin de la sacarosa presente. El jugo filtrado obtenido, ser llevado al tanque de jugo encalado.

FIGURA N 1.14

Filtros Olliver rotatorios al vaco

Fuente: Empresa Agroindustrial Pucal S.A.AEvaporacinTiene por objetivo transformar el jugo en jarabe, es el primer periodo de la fabricacin del azcar, es la eliminacin del agua, para lo cual es necesario que la temperatura del vapor sea superior a la del jugo que entra, el jugo clarificado (15" Bx) se elimina alrededor del 70 % de agua hasta conseguir un jarabe de 60 a 65 brix lo cual se verifica en los evaporadores al vaco de quntuple efecto.

En la empresa consta con 11 evaporadores en serie, teniendo tres cuerpos para el primer efecto (pre evaporador): El Pre Squier, el Pre BMA y el Pre Francs. Luego estn secundados por dos bateras de evaporadores de cudruple efecto, una batera es de marca Fletcher y la otra es la batera de marca de Babcock & Wilcox (Batera Francs), con cuatro evaporadores cada una.El vapor utilizado proviene de los turbogeneradores y de las turbinas de los molinos a 30 Psig que ingresa a l Pre evaporador y el vapor vegetal que sale del pre evaporador a 15 Psig ingresa la primer efecto, el vapor de salida del primer efecto sirve como elemento calefactor para evaporar el agua del jugo del segundo efecto, y de ste el vapor de salida sirve como elemento calefactor para la evaporacin del jugo en el tercer efecto y as en el cuarto efecto, de igual manera en forma de serie de va concentrando desde el primer efecto hasta el cuarto efecto de donde sale el jarabe de 60 a 65 Brix, el vapor sale del cuarto efecto a una temperatura de 60 C se condensa en los condensadores al vaco hasta una temperatura de 40C y sta retorna como agua condensada a los calderos. El jarabe es bombeado a la seccin de los vacumpanes para su cocimiento y cristalizacin del azcar.

FIGURA N 1.15

Evaporadores de Mltiple Efecto

Fuente: Empresa Agroindustrial Pucal S.A.AFIGURA N 1.16Condensador al vaco

Fuente: Empresa Agroindustrial Pucal S.A.ACocimientoEl Vacumpan sirve para complementar la concentracin del jarabe en forma de cristales. A partir del momento en que parte de la sacarosa cristaliza tenemos en el tacho dos productos: el cristal que es un slido verdadero y la miel madre que rodea a los cristales de sacarosa con pureza inferior a la que tuvo el jarabe, ya que los cristales son casi 100% compuestos de sacarosa. A la mezcla obtenida de cristales slidos y licor madre se da el nombre de masa cocida.

En el ingenio azucarero Agroindustrial Pucala se cuenta con 8 tachos: los tachos N 1, 2 y 3 son para la preparacin de masa cocida tercera, los tachos del N 4, 5 y 6 son tachos semilleros, el tacho N 7 es tacho para masa de segunda y el tacho N8 es para la preparacin para masa de primera.El azcar comercial proviene de la masa de primera y segunda, la masa tercera se lleva a los tachos de tercera donde se agrega agua, jarabe, debido a las impurezas que arrastra es necesario agregar tensoactivo antes de la formacin del grano, tambin para acelerar el proceso es necesario agregar la jalea, que se obtiene de disolver azcar refinada con alcohol, de los tachos de tercera (Tacho 1, Tacho 2 y Tacho 3) obtenemos la semilla de tercera, que va descargar en una portatempla y luego descargada a los cristalizadores para enfriar la masa, luego es llevada a la centrfuga de donde vamos a obtener la melaza y el magma o liga.

En los tachos de crecimiento de grano o tachos semilleros (Tacho 4, Tacho 5 y Tacho 6) se bombea el magma, liga o semillero y con jarabe se procede al cocimiento y al crecimiento del grano y se distribuye a los tachos de primera y segunda de donde se obtiene el azcar comercial. La descarga de los tachos de primera y segunda se descarga y a travs de un sinfn son transportadas a una porta templa para luego ser centrifugadas.

FIGURA N 1.17

Tachos de Cocimientos

Fuente: Empresa Agroindustrial Pucal S.A.ACristalizacinDespus de que la masa cocida se ha calentado hasta la consistencia mxima posible en el tacho, es descargada en cristalizadores sonde ocurre un enfriamiento de la misma, llevndose a cabo la cristalizacin en movimiento, en donde la masa cocida se agita lentamente mientras baja la temperatura ambiente lo cual hace que la menor solubilidad aumente la cristalizacin. Este proceso se lleva a cabo en cristalizadores abiertos en forma de U, que tienen agitadores movindose a baja velocidad. En el ingenio existen 15 cristalizadores.FIGURA N 1.18

Cristalizadores

Fuente: Empresa Agroindustrial Pucal S.A.ACentrifugacin

Los cristales se separan del licor madre mediante fuerza centrfuga en tambores rotatorios que contiene mallas interiores, durante el proceso de centrifugado, el azcar se lava con agua caliente para eliminar la pelcula de miel que recubre a los cristales. La miel que sale de las centrfugas se bombea a tanques de almacenamiento para someterla a diferentes evaporaciones y cristalizaciones en los tachos.

El proceso de centrifugacin se hace ms fcilmente cuando hay uniformidad en el tamao de los granos, cuando hay granos falsos este proceso se realiza mu difcilmente ya que los granos pequeos interrumpen los canales por donde descarga la miel.

El agua de lavado en las centrfugas de primera y de segunda se echa despus que la miel ha salido por medio de un dispositivo de irrigacin automtico, cuando ya se considera que el azcar esta seco, se para la mquina y se descarga. La templa de tercera se purga despus de un prolongado enfriamiento, tiene un aspecto propio de su agotamiento adems el tamao de sus cristales renen en ella cualidades que exigen un mayor tiempo para ser purgada, sin agua de lavado por este motivos es imposible separar completamente la miel adherida al grano.el azcar de tercera se descarga al magmero, en donde se agrega jarabe o jugo clarificado para formar un magma que constituye la semilla en la purga de las templas de tercera y es bombeada a los tanques de semilla denominados semilleros.La miel de primera y de segunda son almacenados en unos tanques para ser reciclados ala proceso de cocimientos: 5 tanques de miel primera y 4 tanques para miel segunda. La miel final o melaza es previamente pesada en una balanza para luego ser enviada a los tanques de almacenamiento, para su posterior comercializacin.

FIGURA N 1.19Centrfuga

Fuente: Empresa Agroindustrial Pucal S.A.AEnvasadoEl azcar A y B se mezclan por medio de un espiral sin fin que la transporta a un elevador y de all a las tolvas de envases; Pucal envasa en bolsas de papel, para una mejor conservacin, de50 kg. Para conservar mejor el azcar es necesario reducir la humedad que contiene, tambin no debe estar muy caliente, si est a un temperatura mayor de 38 se endurecer.

Losa sacos deben ponerse estebas grandes para disminuir la superficie.

FIGURA N 1.20

Envasado de azcar

Fuente: Empresa Agroindustrial Pucal S.A.AFIGURA N 1.21

Almacn de la Empresa Agroindustrial Pucal S.A.A

Fuente: Empresa Agroindustrial Pucal S.A.APRDIDAS DE SACAROSA EN EL PROCESO AZUCAREROLas prdidas de sacarosa en todas las etapas de la fabricacin de azcar, desde el corte de la caa hasta el azcar envasado, es un problema econmicamente serio que debe ser resuelto ya que stas pueden representar hasta un 35 % del azcar disponible en la materia prima al inicio del proceso.En general, en cualquier proceso azucarero, las prdidas se dividen en prdidas determinadas e indeterminadas. (17)Prdidas Determinadas

Las prdidas determinadas son las que tienen lugar en el bagazo, la cachaza y en la miel final o melaza. Estas prdidas se determinan debido a los procedimientos establecidos en el laboratorio de fbrica. Las prdidas en el bagazo se obtienen utilizando los anlisis de Pol de bagazo (contenido de sacarosa) y el peso del bagazo producido. De igual forma se calculan las prdidas en la cachaza, ya que tambin se registran valores de Pol en cachaza y peso de cachaza producida. Por ltimo, las prdidas en la miel final se obtienen con la ayuda del volumen y la densidad de la miel final, adems de su contenido de sacarosa (Pol de miel final). (19)Prdidas Indeterminadas

Las prdidas indeterminadas son calculadas por un balance de masa, resultado obtenido por la diferencia entre el total de sacarosa que llega en el jugo, con la cantidad de ella que es cristalizada para ser convertida en azcar y con la cantidad de sacarosa calculada en las prdidas determinadas. (20) Factores qumicos

Cuando sobre una solucin de sacarosa acta un agente de inversin, tal como un cido, la molcula de sacarosa se divide o invierte por la accin de una molcula de agua para formar una molcula de glucosa y una de fructosa, a la mezcla de esos dos azcares se les llama azcares invertidos.

Esta reaccin es conocida como hidrlisis o inversin y se expresa por la ecuacin siguiente: (21)

La sacarosa es bastante estable en un medio neutro y puede soportar temperaturas hasta cierto lmite sin alteraciones apreciables.

La inversin de la sacarosa se da por la acidez, la temperatura y el tiempo durante el cual los materiales se encuentran bajo esas condiciones. A temperaturas de 50 a 60 C la inversin es baja, a 70 C es perceptible y a temperaturas mayores de 80 C es considerable. La descomposicin por estos factores puede darse principalmente en la clarificacin y evaporacin. (22)Hay dos clasificaciones generales de las reacciones de descomposicin qumica: Los que se efectan bajos condiciones cidas

La reaccin inicial de la descomposicin qumica es la inversin de la sacarosa en glucosa y fructuosa. En el guarapo esta reaccin puede resultar catalizada por la enzima invertasa y, en cualquier medio ambiente por un pH bajo. (23)La inversin cida se inicia antes de la clarificacin y contina durante todo el proceso; sta reaccin depende tanto de la temperatura como del pH. Cuando el pH del jugo es de 5.8 y la temperatura es de 120 C, la inversin reduce la concentracin de sacarosa a una tasa de 2 % cada hora de operacin. A medida que se disminuyen el pH y la temperatura, se mantiene este nivel de inversin hasta que el pH y la temperatura llegan a 4.6 y 90 C respectivamente. (24) Los que se efectan bajos condiciones bsicas

Desde el punto de vista de la prdida directa de sacarosa, la descomposicin de la misma bajo condiciones bsicas no es tan seria como la que se produce bajo condiciones cidas, pero es ms seria desde el punto de vista de la formacin de color y mayor generacin de miel final.

Los principales productos de la descomposicin alcalina son los cidos orgnicos, especialmente el lctico que tiende a disminuir el pH, y los productos coloreados polimricos, bien sean melanoidinas o compuestos formados mediante una serie de cidos sacridos, o una serie de reacciones catalizadas por iones de calcio.(25) Factores microbiolgicosDurante el procesamiento de la caa, las prdidas estn asociadas al deterioro causado por los microorganismos que alteran la concentracin y composicin de azcares presentes en el jugo. En la etapa de procesado de la caa de azcar, que transcurre desde la molienda hasta la clarificacin del jugo, una causa de la destruccin de sacarosa es la accin de microorganismos sobre todo aquello que pueden proliferar, en equipamientos fabriles como recipientes, canales, caeras y otros equipos que por sus caractersticas, resultan apropiados para el crecimiento microbiano. (26)Las etapas de operacin posteriores a la extraccin consisten en un tratamiento qumico a alta temperatura (purificacin), seguido de sedimentacin y filtracin, la concentracin del jugo clarificado y la cristalizacin de la sacarosa. El nmero de microorganismos presentes en cualquier punto desde el clarificador hasta el azcar bruto, es relativamente bajo en comparacin con el jugo de caa crudo. (27)El deterioro microbiolgico causa la mayora de las prdidas por inversin, disminuyendo la produccin de azcar y aumentando la produccin de melazas; los microorganismos encuentran en la sacarosa un buen sustrato para su crecimiento y en su desarrollo excretan la enzima invertasa. (28)Los mtodos para determinar actividad microbiolgica pueden ser directos, mediante anlisis polarimtrico y cromatogrfico de la sacarosa, o indirectos como el recuento de microorganismos capaces de reproducirse generalmente en cultivos en placa en diferentes medios con pH y temperatura variables, la formacin de subproductos metablicos como el incremento de dextranas, cidos y la formacin de nitritos, concentracin de manitol y cambios en los valores de pH o potencial redox en los jugos de caa; el objetivo principal de estas mediciones es monitorear las prdidas de azcar. (29) Factores Fsicasstas estn asociadas con fugas y desbordes de materiales intermedios o arrastres en condensados y en los efluentes del proceso fabril. Los altos niveles de material en la operacin normal pueden ocasionar arrastre que contaminan el agua condensada con prdidas de sacarosa. Existe la posibilidad de arrastre de pequeas gotas de jugo o meladura por las rpidas corrientes de los vapores producto de la evaporacin. Estas gotitas son muy ligeras y las corrientes de vapor las arrastra fcilmente hacia la calandria del cuerpo siguiente donde contaminarn el agua condensada de ese cuerpo, o hacia el condensador en el ltimo efecto donde se irn con el agua de enfriamiento. Adems, cuando hay tubos flojos o rotos en la calandria de los tachos se puede dar la contaminacin del agua condensada. (30) Factores trmicasDurante el procesamiento de los jugos y el almacenamiento del azcar tiene lugar la descomposicin de la sacarosa debido al calor, formndose componentes polimricos y coloreados, este proceso se conoce generalmente como formacin de caramelo. Las reacciones que tienen lugar son esencialmente las mismas en los azcares slidos que en los jugos y siropes del proceso, en el caso de los azucares slidos la mayor parte de la descomposicin tiene lugar en la miel que rodea al cristal, donde hay suficiente agua para que ocurra la reaccin qumica.

Los compuestos coloreados que se forman durante el procesamiento provienen de la descomposicin trmica de la sacarosa y de los azcares reductores (glucosa o fructosa), o se originan en las reacciones de estos carbohidratos con compuestos amino- nitrogenados presentes en la planta mediante la reaccin de Maillard, produciendo polmeros coloreados denominados melanoidinas. (31)FIGURA N 1.22

Reaccin de Maillard

Fuente: 382.2.3 Variables

VARIABLESTIPOS DE VARIABLEDIMENSIN

TemperaturaIndependienteF

Prdidas de sacarosaDependienteKg/Tn caa

2.2.4 Hiptesis

En la presente investigacin las hiptesis quedan definida de la siguiente manera: A menor temperatura de cocimiento de las templas, es posible obtener menores prdidas de sacarosa (Kg/TCM) en la etapa de cocimientos en la empresa Agroindustrial Pucal S.A.A.A menor temperatura de enfriamiento de las masas de tercera, es posible obtener menores prdidas de sacarosa (Kg/TCM) en la etapa de cristalizacin en la empresa Agroindustrial Pucal S.A.A.

2.2.5 Definicin de trminos

Agotamiento: Propiedad que tienen las mieles de un sistema de tres masas cocidas, que implica la posibilidad de recuperar la mayor cantidad de azcar posible a partir de ellas.

Azcar: Cuerpo slido cristalizado, perteneciente al grupo qumico de los hidratos de carbono, de color blanco en estado puro, soluble en el agua y en el alcohol y de sabor muy dulce. Se obtiene de la caa dulce, de la remolacha y de otros vegetales.

Azcares Reductores: Se llaman azcares reductores a todos los monosacridos que se encuentran disueltos en el jugo de caa. Se calcula como azcar invertido. La glucosa es un ejemplo tpico de azcar reductor. Tiene la propiedad de desviar la luz polarizada hacia la izquierda.

Calandria: Intercambiador de calor compuesto por un conjunto de tubos que en el exterior se le hace circular vapor para evaporar el exceso de agua contenida en el jugo que circula en el interior de los tubos.

Caramelizacin: Descomposicin de azcar o azcares a temperaturas elevadas, con una deshidratacin y polimerizacin de las molculas deshidratadas y la formacin de molculas complejas.

Ceniza: Constituyentes totales de los productos inorgnicos solubles, en los distintos productos desde la caa hasta las mieles finales y el azcar.

Falso grano: Cristal de azcar que no posee el tamao requerido para ser retenido por las mallas de las centrfugas. Se produce espontneamente por la operacin del tacho en la zona lbil de sobresaturacin.

Granular: Expresin para el proceso de cristalizacin en que el azcar se transforma de un estado de solucin a cristales de azcar o grano.

Jarabe: Es el jugo clarificado sometido al proceso de evaporacin en un mltiple efecto al vaci, dando un Brix promedio que oscila entre 60 a 65 grados Brix. Es la materia prima que sirve de base para la elaboracin de la masa cocida.

Licor madre: Se llama as a la miel que es extrada en las centrfugas, por la accin de la fuerza centrfuga que all se ejerce y luego pasa a los tachos como alimentacin para la formacin de una nueva masa cocida.

Maceracin: Proceso de molienda por medio del cual todo el jugo extrado en cada uno de los molinos de un tndem, es agregado al bagazo del molino anterior, con el fin de lograr una mejor extraccin y lavado. La maceracin en el ltimo molino la produce el agua de imbibicin.

Magma o Liga: Es la mezcla de azcar purgado de tercera con miel, o con jarabe, que se emplea para coger los pies en los tachos, se denomina tambin semilla de purga.

Masas cocidas: Son mezclas de cristales de granos o cristales de azcar con jarabes o miles obtenidas en los tachos al vaco, por concentracin de los mismos. Tambin se les conoce con el nombre de templas, las denominaciones son las siguientes:

Masa cocida primera

Masa cocida segunda

Masa cocida tercera

Materia extraa: Son hojas, cogollos, tallos muertos, tierra, etc. trados con la caa limpia.

Melaza: Es el subproducto obtenido de la centrifugacin de las masas de tercera. Se usa como materia prima para la industria de derivados: alcohol, ajinomoto, levaduras, alimentos balanceados, etc:

Miel: Licor madre, separado por centrifugacin de la masa cocida, puede ser miel A o de primera B o de segunda y final o de tercera dependiendo de la masa cocida de la cual proviene. .

Semilla: Hay que distinguir tres clases de semilla; la semilla de purga o magma para los pies de templa de primera y segunda; la semilla de cristalizacin para los pies de templa de tercera y la semilla de choque o jalea, que es un azcar pulverizado que se introduce en el tacho para impulsar la cristalizacin.

Pie de Templa: Semilla de purga o magma que se coge (jala) en los tachos a cierta altura para elaborar una masa cocida o templa. Tambin se denomina as el pie que se coge en el tacho con semilla de cristalizacin para cocinar una templa de agotamiento.

Pol: Se entiende por todos los azcares solubles existentes en el jugo de la caa, que tienen la propiedad de desviar la luz polarizada.

Sobresaturacin: Formacin de nuevos cristales que son producidos por nueva saturacin de la miel o jarabe que queda.

Recobrado: Indica la eficiencia de un proceso, relaciona la sacarosa contenida en el material primario (caa, jarabe). Su determinacin segn la frmula de Noel Deer se hace dividiendo las toneladas de pol en el azcar producido entre las toneladas de pol en el material primario.

Rendimiento: Relacin matemtica que determina cuantas libras de azcar se obtienen por cada tonelada de caa quemada y cortada. En el ingenio se determina al pesar los quintales de azcar producida, transformndola a libras al multiplicar por cien y dividir este resultado entre las toneladas de caa ingresadas y pesadas en una bscula.

Tacho: Aparato consistente en una calandria con entradas de vapor y un cuerpo que aloja a las masas cocidas formadas a partir de la meladura. Se conoce tambin como evaporador-cristalizador pues su funcin es llevar un jarabe azucarado a una mayor concentracin de slidos evaporando el agua y por sobresaturacin lograr la formacin de cristales de azcar.

Templa: Se conoce con este nombre a la carga completa de masa cocida dentro de un tacho.

Vaco: Condicin dada en la cual un recipiente cerrado, se ve sometido a un proceso de evacuacin de gases y aire con el fin de disminuir su presin interna y reducirla a un valor menor al de la presin atmosfrica que rodea a dicho recipiente. Esto se hace con el objeto de disminuir las temperaturas de ebullicin para mezclas lquidas azucaradas.

Viscosidad: Se llama as a la fuerza que tienen todos los lquidos de oponerse a fluir. Su unidad de medida son los Poises.

2.3 MARCO METODOLGICO

2.3.1 Diseo de Contrastacin de la hiptesis

Se contrastar la hiptesis con resultado obtenidos en las etapas de cocimiento y cristalizacin, para ello se utilizar la prueba T.2.3.2 Poblacin y muestra

Poblacin

Las masas y miles de primera, segunda y tercera de la Empresa Agroindustrial Pucal S.A.A.La data poblacional comprende los datos histricos obtenidos en el control de calidad del proceso.

Muestra El muestreo ser por turno de trabajo de la Empresa Agroindustrial Pucal S.A.A.

2.3.3 Materiales, Tcnicas e Instrumentos de recoleccin de datos

Materiales

Probetas

Vasos de precipitacin

Pipetas

Brixmetros Termmetros

Matraces

Balanza Elctrica

Tubos de ensayo

Frascos de toma de muestra Frascos volumtricos Kohlraush de 100ml-200ml.

Termmetro clerget.

Acetato de plomo. Solucin de cido clorhdrico 6.34 N.

Solucin de cloruro de sodio 3.96N. Tcnicas

Observacin

Experimentacin

Instrumentos

Cocina elctrica

Polarmetro pHmetro

Refractrmetro

Equipo de cmputo

2.3.4 Anlisis estadstico de los datos

Se utilizara el programa estadstico MICROSOFT OFFICE EXCELL versin 2010 para hacer anlisis de las varianzas de pH, brix, pol, pureza, azcares reductores, viscosidad y Tiempo de retencinIII. ASPECTOS ADMINISTRATIVO

3.1 CRONOGRAMA DE ACTIVIDADESAo 2013

JunioJulioAgostoSeptiembreOctubre

12341234123412341234

Fase de Planteamiento

Revisin Bibliogrfica

Elaboracin del Proyecto

Presentacin del Proyecto

Fase de Ejecucin Registro de Datos

Anlisis Estadstico

Interpretacin de Datos

Fase de Comunicacin Elaboracin de informe

Presentacin de informe

3.2 PRESUPUESTO

3.2.1 Presupuesto

BIENES Y SERVICIOS * BIENES.... S/. 700.00Material de escritorio ...................................... S/. 50.00

1 millar Papel bond 80 gr., borrador

2 Lpices Mongol 2B, 2 lapiceros marca pilot y regla. 1 Libreta de apuntes

Material de trabajoS/. 00.00 Pruebas de laboratorio y material para laboratorio estn a nuestra disposicin gracias a la empresa donde estamos elaborando la tesisMateriales para el procesamiento de datosS/. 200.00

1 Memoria USB 4G

4 Cartuchos para impresora multifuncional Epson Stylus SX435W.

Material fotogrficoS/. 450.00

Cmara digital Panasonic.

* SERVICIOS..S/. 1025.00

Pasajes y subvencione S/. 725.00

Pasajes S/. 400.00

Presentacin del proyecto S/. 250.00

InternetS/. 75.00

Otros S/. 300.00

TOTAL..S/. 1725.00

3.2.2 Financiamiento

El trabajo esta solventado por los investigadores.

IV. REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS4.1 BIBLIOGRAFA

1. Asociacin Naturland - 1 edicin 2000 - Agricultura Orgnica en el Trpico y Subtrpico Guas de 18 cultivos Caa de Azcar

2. Villa, Mara. (2008). Efectos de microbicidas y antagonistas microbianos sobre microorganismo causales del deterioro poscosecha de caa y su impacto de prdidas en la sacarosa en el ingenio. Centro de Investigacin en Biotecnologa Aplicada, Instituto Politcnico. Pg. 15

3. Daz, L; Portocarrero, E. Manual de Produccin de Caa de Azcar (Saccharum officinarum L.)4. IDEM 1

5. IDEM 3

6. IDEM 3

7. Zepeda, E (2012). Propuesta de alternativas para la reduccin de prdidas de sacarosa en un ingenio azucarero. Universidad San Carlos. Pg. 7

8. Informe de prcticas preprofesionales de Tumn

9. IDEM 7. PAG 9

10. N. Aguilar-Rivera D. A. Rodrguez Lagunes y A. Castillo Morn N|AZCAR, COPRODUCTOS Y SUBPRODUCTOS EN LA DIVERSIFICACIN DE LA AGROINDUSTRIA DE LA CAA DE AZCAR, Mxico, 2010 pag 10

11. IDEM 2. Pg. 16

12. DETERMINACIN DE LA PRDIDA DE AZCAR POR EXCESO DE LAVADO EN UNA CENTRFUGA SEMIAUTOMTICA 1.22m x 0.76m INGENIO TRINIDAD. ESCUINTLA, LUIS LEONARDO CUTZ SAQUIMUX, Guatemala, noviembre 2004, pg. 1

13. Disminucin de prdidas de sacarosa en el rea de extraccin de un ingenio azucarero caso prctico: modificacin al sistema de imbibicin, Alberto Agustin Vega Montes, Puebla, Mxico, 1996, pg. 26

14. IDEM 13. Pg. 20

15. IDEM 10, Pg. 12

16. Calidad de Caa de azcar pg. 337 17. IDEM 13, Pg. 34

18. CUANTIFICACIN DE PRDIDAS DE AZCAR EN LOS EFLUENTES DEL PROCESO INDUSTRIAL DE UN INGENIO AZUCARERO, Bryan Ronaldo Esquite Lainfiesta, Guatemala, noviembre 2011 pg 8

19. IDEM 13, Pg. 36

20. IDEM 7, Pg. 49

21. IDEM 18, Pg. 10

22. IDEM 7, Pg. 49

23. IDEM 7, Pg. 50-51

24. EFECTO DEL pH SOBRE LAS PRDIDAS DE SACAROSA EN LA ETAPA DE CLARIFICACIN DE LA EMPRESA AGROINDUSTRIAL TUMN S.A.A, Bach. PAREDES MERA KARLA MARIBEL ROSANNA, Lambayeque-PER, 2011, PG 49.

25. IDEM 7, Pg. 58

26. IDEM 7, Pg. 59

27. IDEM 7, Pg. 60

28. IDEM 18, Pg. 11-12

29. IDEM 7, Pg. 53-554.2 LINKOGRAFA

I. http://www.agropucala.com/website/res/detResolucion.php?tipodoc_id=33II. http://w4.siap.gob.mx/sispro/Integra/Caracteristicas/CanaAzu.htmlIII. http://w4.siap.gob.mx/sispro/Integra/Caracteristicas/CanaAzu.html