PROCESO DE PRODUCCIÓN DE AZÚCAR

En la actualidad, la principal fuente de extracción de azúcar se realiza a través de la extracción, preparación y procesamiento de la caña de azúcar en los grandes ingenios azucareros, donde la caña de azúcar atraviesa múltiples procesos, transformándola de caña de azúcar a azúcar con un contenido de glucosa de aproximadamente el 95%. Este azúcar es 100% consumible y comercial.

Detrás de los ingenios azucareros, hay una extensa línea de producción que consta de diferentes procesos interconectados hasta obtener el resultado final, que es el azúcar refinado. A continuación, se explicarán detalladamente cada uno de los procesos que se llevan a cabo actualmente para la producción de azúcar refinado.

Imagen 1. Procesos de extracción, preparación y procesamiento de caña de azúcar para obtener azúcar [1].

Principalmente, se realiza la cosecha de la caña de azúcar en los campos de cultivo, seguida del pesaje y muestreo mediante sondas mecánicas para determinar características como el contenido de sacarosa y la cantidad de impurezas que contiene. Luego, se transporta a los sistemas de transporte con tablillas que ponen la caña de azúcar en contacto con choppers y desfibriladores.

En los ingenios azucareros, generalmente se utilizan dos choppers para facilitar el proceso de preparación de la caña, proporcionando un porcentaje de preparación que oscila entre el 65% y el 79% por sí solo (este porcentaje representa el nivel de preparación de la caña para extraer más sacarosa en los molinos). Estos choppers convierten las cañas pequeñas en astillas para lograr un tamaño uniforme y facilitar la extracción del jugo en los molinos. Los choppers constan de un eje horizontal montado en las tablillas transportadoras por donde se transporta la caña. Este eje está soportado por dos rodamientos y es accionado por un motor eléctrico o una turbina de vapor acoplada directamente al eje. Consta de 48 cuchillas basculantes conectadas a un soporte de hierro fundido superpuesto en el eje, girando a una velocidad aproximada de 650 RPM.

Después de los choppers, hay un desfibrilador que desfibra las astillas salientes de los choppers para mejorar el porcentaje de preparación de la caña y facilitar la extracción del jugo en los molinos. El desfibrilador consta de martillos basculantes montados a lo largo de un rotor e se instala para dejar un espacio entre la punta del martillo y la placa desfibradora o yunque.

Imagen 2. Proceso de preparación y molienda [2].

El proceso de molienda consta aproximadamente de 5 a 6 molinos tándem, cada uno con 3 a 4 cilindros cilíndricos ranurados entre ellos, por donde pasa el lecho de caña previamente picado y desfibrilado. Esto extrae la máxima cantidad de jugo de caña de molino en molino. En este proceso, se agrega agua a una temperatura de 90 grados Celsius a los molinos finales para recircular y aumentar la extracción de sacarosa presente en el material fibroso. Los molinos funcionan a una velocidad de 6 a 7 RPM cada uno.

Los residuos del último molino, comúnmente conocidos como bagazo, se utilizan principalmente para la generación de energía. Sirve como combustible en grandes calderas para generar vapor o también se utiliza en la fabricación de papel.

El jugo extraído por los molinos se llama jugo diluido y tiene un pH entre 5.4 y 5.5. Este jugo se sulfitiza con dióxido de azufre (SO2) en una torre de absorción para eliminar sustancias formadoras de color. El jugo resultante de este proceso se llama jugo sulfitado con un pH entre 4.5 y 4.8. Se añade cal al jugo sulfitado para neutralizar la acidez e iniciar el proceso de floculación que permite la separación de sólidos no azucarados que han entrado en la caña. Este jugo se llama jugo alcalizado con un pH entre 7.2 y 7.5.

El jugo alcalizado se lleva luego a intercambiadores de calor (tubulares o de carcasa y tubos) donde se calienta a temperaturas entre 102 y 105 grados Celsius. Esto permite que los clarificadores floculen los sólidos no azucarados a través de alcalinización, calentamiento y adición de polímeros. El jugo clarificado se pasa por tamices finos para eliminar partículas e impurezas presentes. Después de esto, el jugo resultante se envía al proceso de evaporación.

Durante la clarificación, se generan residuos llamados “cachaza” que se envían al compostaje para producir abonos orgánicos. El jugo filtrado se devuelve al proceso de calentamiento del jugo para ser reprocesado en la clarificación.

Imagen 3. Preparación del jugo [3].

El jugo clarificado se lleva al proceso de evaporación, donde se elimina el agua que contiene, llevándolo a la temperatura de ebullición del agua (95 a 102 grados Celsius). En esta etapa, se elimina aproximadamente el 90% del agua presente, aumentando el contenido de sacarosa de 21 brix a alcanzar los 60 a 70 brix. El proceso tecnológico cuenta con 3, 4 o 5 evaporadores conectados en serie, en el que el primer evaporador es alimentado por vapor generado por un turbogenerador, y el resto de evaporadores efectúan el calentamiento con vapor de extracción del evaporador anterior a ellos, denominando esto una evaporación de múltiples efectos.

Los evaporadores comúnmente utilizados por los ingenios azucareros para la producción de azúcar son del tipo Robert. Estos evaporadores tienen un cuerpo cilíndrico vertical con tubos por donde pasa vapor a alta presión y temperatura, calentando el líquido en su interior. Estos tubos están ubicados entre dos placas tubulares horizontales.

Imagen 4. Evaporadores de múltiples efectos tipo Robert [3].

El producto resultante del proceso de evaporación es un jarabe con un contenido de sacarosa del 60% al 70%. Este jarabe se dirige a recipientes (evaporadores de simple efecto que trabajan al vacío), que pueden ser continuos o discontinuos. Estos evaporadores funcionan con vapor del primer evaporador, manteniendo una temperatura y niveles controlados de Brix para generar cristales de azúcar. Después de esto, se ponen en contacto en el primer evaporador núcleos de azúcar con el jarabe; estos núcleos se alimentan de la sacarosa que contiene el jarabe y crecen hasta alcanzar el tamaño deseado del azúcar a producir.

Debido a que no todo el jarabe se cristaliza, se procede a un proceso de centrifugado donde se separan los cristales de azúcar del jarabe no cristalizado. A este proceso se le adiciona agua caliente para lavar el cristal y quitar el jarabe restante, separando los cristales del jarabe en el primer evaporador. Este proceso se repite en el segundo y tercer evaporador, cada uno utilizando la melaza del evaporador anterior. La melaza resultante del tercer evaporador se comercializa como alimento para animales o se utiliza para la fabricación de alcohol. Los cristales de azúcar generados por el segundo y tercer evaporador se añaden al primer evaporador como núcleos de azúcar y ayudan así a la formación de los cristales.

Imagen 5. Bins [4].

Los cristales de azúcar generados en el primer evaporador se llevan a una secadora porque contienen un 1% de humedad. Esto se hace para asegurarse de que estén completamente secos y listos para ser empacados para la comercialización.

PrismaQuímica SAS, una empresa con 30 años de trayectoria en la industria colombiana, brindando servicios, tecnología e innovación. Colaboramos con nuestros representantes Kadant Johnson, especializados en vapor y condensado, y Quattro Separator, especializados en centrifugadoras.

Referencias bibliográficas

  1. “Diagramas de flujo del proceso”. Sucden. https://www.sucden.com/es/products-and-services/sugar/process-flowcharts/
  • Rivas-Perez, Raul. (2011). Generadores de vapor de bagazo y su control. 10.13140/RG.2.1.4229.2648.

Leave a Comment