Proceso Industrial del Azúcar de Caña

La Producción de Azúcar de Caña

La fabricación del azúcar es un proceso complejo. Comenzando por la siembra, cosecha, traslado de caña de azúcar, la molienda, la cristalización y finalmente, el embolsado y almacenamiento.

COMPOSICIÓN MEDIA DE LA CAÑA DE AZÚCAR
Composición	%
Agua	65-75
Azúcares	11-18
Fibras	8-14
Sólidos Solubles	12-23

La caña de azúcar ha sido sin lugar a dudas uno de los productos de mayor importancia para el desarrollo comercial del continente americano y europea. El azúcar se consume en todo el mundo ya que es una de las principales fuentes de calorías en las dietas de todos los países.

Explicación:

Este diagrama de flujo muestra paso a paso el proceso de producción del azúcar desde su transporte a los patios de caña hasta su empaquetado y almacenamiento:

a. Patios de Caña: En este lugar es donde se inspecciona la calidad de la caña y posteriormente se lava, se pesa y se transporta a través de una banda conductora.

b. Picado de Caña: La caña se trocea a través de unas picadoras provistas de una serie de cuchillas giratorias.

c. Molienda: La caña pasa a la prensa, donde un tándem de molinos usando presión le extraen el jugo

d. Pesado de jugos: El jugo diluido es pesado en básculas

Además de la Clarificación, Evaporación, Cristalización, Centrifugación, Secado, Enfriamiento y Envase. En este proceso se generan productos secundarios como son el bagazo (para combustible), la Chaza (como abono), vapores y miel de caña (para bebidas alcohólicas). Además mediante otros procesos se puede producir azúcar morena, que es más barata.

Características

La caña de azúcar está compuesta básicamente de azúcares (fundamentalmente sacarosa) y de carbohidratos estructurales del complejo lignocelulósico, los cuales ofrecen diferentes posibilidades de industrialización.

ESTRUCTURA VEGETATIVA DE LA CAÑA DE AZÚCAR (% DE MATERIA SECA)
Componentes	Tallos limpios	Cogollos + Hojas
Azúcares Totales	15,43	2,18
Sacarosa	14,10	-          -
Lignocelulosa (Fibra)	12,21	19,80
Cenizas	0,54	2,31
Otros	0,82	2,43
Materia Seca Total	29,00	26,00
Agua	71,00	74,00

Los residuos agrícolas (puntas + hojas) representan casi el 40% del peso total. De igual modo, los tallos limpios están conformados básicamente por azúcares solubles y la fracción lignocelulósica, el bagazo.

Labores de Campo y Cosecha

El proceso productivo se inicia con la adecuación del campo, (etapa previa de siembra de la caña) y el estudio del suelo, teniendo en cuenta la topografía del terreno, y de acuerdo a ella se localizan canales de riego, drenaje y vías de acceso. El suelo se rotura haciendo uso de maquinaria y equipos especializados, dejándolo en adecuadas condiciones para la siembra.

CANTIDADES (ton.) DE COPODRUCTOS DE 100 ton. DE CAÑA MOLIDA
Productos y Coproductos	Mínima	Máxima
Azúcar crudo	10.0	14.0
Bagazo, 50% de humedad	26.0	28.0
Melazas, 88% de sólidos totales	3.0	4.0
Cachaza, 75% de humedad	2.3	2.6
Residuos agrícolas (puntas y hojas)	25.0	30.0

El cultivo de caña requiere agua en cantidad y forma oportuna para alcanzar una buena producción. El riego se aplica hasta dos meses antes de la cosecha, la cual se realiza entre los 6 y 12 meses asegurando una excelente calidad de la caña.

Se lleva a cabo un análisis foliar, control de malezas

ESTRUCTURA VEGETATIVA DE LA CAÑA DE AZÚCAR (% DE MATERIA SECA)
Fracción	Planta Total	Parte Aérea
Tallos Limpios	50	59
Cogollos (puntas)	10	12
Hojas	25	29
Raíces	15	-          -
Total	100	100

Corte y Transporte

Una vez madura la caña de azúcar se queman sus hojas ya que éstas no tienen ninguna utilidad. Por tal motivo podemos observar como caen fragmentos de cenizas sobre las asas cuando se queman tales hojas. Enseguida los cortadores entran en acción con sus machetes y cortan la caña con gran rapidez. Luego la apilan a la espera de ser transportada hacia el ingenio o la fábrica azucarera.

Una vez apilada la caña, ésta es embarcada en camiones especialmente acondicionados. La caña descansa sobre una red continua de metal que se ubica en la tolva del camión. No debe transcurrir mucho tiempo al transportar la caña recién cortada a la fábrica porque de no procesarse dentro de las 24 horas después del corte se producen pérdidas por inversión de glucosa y fructosa. Ya en la fábrica, una grúa levanta esta red cayendo la caña a una faja transportadora que lo lleva hacia el trapiche para ser molida.

Procesamiento de la Caña

El proceso de fabricación consta de los siguientes subprocesos:

Entrada o transporte de la caña de azúcar

La caña que llega a la fábrica se transporta, se pesa y luego se descarga sobre las mesas de alimentación, con grúas.

Picado

Las picadoras son unos ejes colocados sobre los conductores accionados por turbinas, provistos de cuchillas giratorias que cortan los tallos con el fin de romper sus celdas y los convierten en astillas, dándoles un tamaño uniforme para facilitar así la extracción del jugo en los molinos. Luego se transporta en bandas.

Molienda

En los molinos se realiza la molienda de la caña, es decir, la extracción del jugo de la caña; por lo que su labor es el punto inicial del balance de masa y energía de la fábrica.

Las funciones básicas de la molienda son:

1.       Moler una cantidad de caña de acuerdo a su capacidad

2.       Extraer el máximo contenido de jugo y sacarosa (Pol)

3.       Entregar el bagazo en condiciones para las calderas

La molienda realiza dos operaciones:

A.      Compresión: Cuando el jugo se extrae por la compresión del colchón de caña o bagazo al pasar por las mazas de los molinos. La fuerza se aplica a través de cilindros hidráulicos.

B.      Lixiviación: Cuando se lava el colchón con agua y los jugos de la imbibición a contracorriente con la dirección en la que se mueve el colchón de bagazo

La transferencia de masa que se produce extrae la sacarosa (Pol) contenida en las fibras de la caña.

VARIABLES OPERACIONALES EN LA MOLIENDA
Ajuste de los molinos
Velocidad de los equipos motrices	Motores Turbinas
Manejo de Presiones	Hidráulicas
Manejo de Agua	Imbibición
Imbibición Compuesta	Maceración
Estabilidad
Alimentación
Lubricación
Limpieza	Desinfección

El bagazo sale del último molino hacia las chimeneas para usarlo como combustible, o al depósito de bagazo; de donde se despacha para usarlo como materia prima en la elaboración de papel.

Clarificación

El jugo proveniente de los molinos pasa al tanque, donde rebaja su grado de acidez. El jugo alcalinizado se bombea a los calentadores, donde se eleva su temperatura hasta un nivel cercano al punto de ebullición. Allí los sólidos se sedimentan y decantan. Los sólidos decantados pasan a los filtros rotatorios; los cuales están cubiertos con finas mallas metálicas que dejan pasar el jugo pero retienen la cachaza, que puede ser usada como abono en las plantaciones.

Evaporación

Luego el jugo clarificado pasa a los evaporadores, que funcionan al vacío para facilitar la ebullición a menor temperatura. En este paso al jugo se le extrae el 75% del contenido de agua, para obtener el producto o meladura.

Cristalización

La sacarosa que contiene el jarabe se cocina en tachos al vacío. Estos cocimientos producen azúcar crudo (adecuado para animales), azúcar blanco (de consumo directo) o azúcar para refinación. La cristalización del azúcar es un proceso demorado que industrialmente se aumenta introduciendo al tacho unos granos de polvillo de azúcar finamente molido.

Los cristales de azúcar se separan de la miel restante en las centrífugas. Estas son cilindros de malla muy fina que giran a gran velocidad:

a.       El líquido sale por la malla y los cristales quedan dentro del cilindro

b.      Se lava con agua

c.       Las mieles vuelven a los tachos o se utilizan como materia prima para la producción de alcohol etílico en la destilería

d.      El azúcar de primera calidad retenido se disuelve con agua caliente (azúcar rubio)

e.      Se envía a la refinería

Refinado

Mediante la refinación se eliminan los colorantes o inorgánicas que el licor pueda contener. El azúcar disuelto se trata con ácido y sacarato de calcio para formar un compuesto que arrastra las impurezas, las cuales se retiran fácilmente en el clarificador. El licor resultante se concentra, se cristaliza de nuevo en un tacho y se pasa a las centrífugas para eliminar el jarabe.

Secado

a.       Se lava con condensado de vapor

b.      Se seca con aire caliente

c.       Se clasifica según el tamaño del cristal

d.      Se almacena en silos para posterior empaque

Envasado

El azúcar crudo de exportación sale directamente de las centrífugas a los silos de almacenamiento. Allí se carga a granel en las tractomulas que lo llevarán al puerto de embarque o bien se empaca en sacos de 50 kg para ser utilizado en la fabricación de alimentos concentrados para animales.

ALGUNOS DERIVADOS DE LOS AZÚCARES DE CAÑA
Producto	Proceso	Utilización
Azúcar	Q	Industria Alimentaria. Consumo doméstico
Glucosa/ Fructosa	Q	Industrias Alimentaria y Farmacéutica
Alcohol Etílico	B	Combustible. Bebidas. Industrias Química y Farmacéutica
Levaduras	B	Piensos. Panadería. Industria Biotecnológica
L-Lisina	B	Piensos. Industria Alimentaria
Ácido Cítrico	B	Industrias Alimentaria y Farmacéutica
Ácido Láctico	B	Industrias Química y Farmacéutica
Ácido Acético	B	Consumo directo. Varias Industrias

El azúcar refinado se empaca en presentación de 5, 500, 1.000 y 2.500 gramos; 50 y 100 kilogramos e incluso toneladas.

PORCENTAJE Y CANTIDAD DE ALGUNOS DERIVADOS DE LOS AZÚCARES DE LA CAÑA (100 Ton)
Producto	Porcentaje %	Cantidad por 100 Ton
Alcohol	4,3	45
Levadura Torula	4,25	42
Levadura p/ Humano	5,45	40
L-Lisina (hidrocloruro)	7,6	16
Ácido Cítrico	3,2	14
Glutamato Monosódico	4,9	20