industria del azucar

Industria del Azúcar

Riesgos en Procesos Industriales IITécnico Universitario en Prevención de Riesgos

OBJETIVO GENERAL

Investigar acerca de la industria del azúcar, sus aspectos principales, proceso de fabricación e información de mercado.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Definiciones y propiedades. Principales usos. Descripción del proceso. Producción y situación nacional. Mercado chileno del azúcar. Impactos ambientales y riesgos asociados a la producción del

azúcar.

INTRODUCCIÓN

Se denomina azúcar a todos los hidratos de carbono que se disuelven en agua, incoloros, inodoros, cristalizables y sabor dulce. Azúcares importantes: glucosa, lactosa, maltosa y el más importante: la sacarosa (C12H22O11).La sacarosa se utiliza para dar sabor dulce a comidas, fabricación de dulces, pasteles, conservas, bebidas alcohólicas y no alcohólicas, etc.La sacarosa está presente en muchas plantas, pero su explotación industrial se realiza en base a remolacha y caña de azúcar.

AzúcarCaña de azúcar Remolacha

El azúcar puede obtenerse principalmente a partir de la caña de azúcar y la remolacha azucarera. Para su obtención se requiere de un largo proceso, desde que la semilla de caña germina hasta que el azúcar se comercializa nacional e internacionalmente.De toda la producción mundial de azúcar, el 70% procede de la caña de azúcar y el 30% restante de la remolacha azucarera.

DEFINICIONES

Caña de azúcar: La sacarosa se encuentra en el tronco. 8-15% de sacarosa.Las proporciones de sacarosa varían de acuerdo a la edad, madurez, clima, suelo, método de cultivo, abonos, lluvias, riegos, etc.

Remolacha: La raíz pesa entre 600 gramos y 1 kilo. 16-17% de sacarosa.Se cultiva entre Cachapoal y Llanquihue.Siembra entre agosto y septiembre. Cosecha entre marzo y septiembre. Producción no continuada.

En Chile existen sólo plantaciones de remolacha.

La caña sólo crece bien en climas tropicales y semitropicales, pero la remolacha crece en zonas templadas.

Proceso de Fabricación de Azúcar de Caña

PROCESOS INDUSTRIALES

Caña de azúcar:1.Preparación

Triturar la caña para facilitar el proceso de molienda.

2. Extracción (molienda)Se comprime la fibra de la caña en los molinos para extraer la sacarosa.Se agrega ácido fosfórico para facilitar la reacción entre materia orgánica y floculantes.El material remanente (bagazo) se convierte en el primer subproducto del proceso y se utiliza como combustible en las calderas para generar vapor y derivarlo a producir electricidad.

Se denomina bagazo al residuo de materia después de extraído su jugo

3. Filtración El jugo que se extrae en la molienda contiene bagacillo. Se pasa

por un filtro, el bagacillo se recircula y el jugo libre de éste se lleva a sulfatación.

4. Sulfatación El jugo se mezcla con dióxido de azufre para inactivar a los no

azucares (polifenoles y amino-compuestos).

5. Alcalización El jugo se mezcla con Cal para que reaccione con los fosfatos y

forme los fosfatos tricálcicos.

Clarificación

Jugo libre de impurezas (claro) Mezcla floculante-impureza

Filtracion de cachazaEvaporadores

CachazaCristalización

Centrifugación y secado

Azúcar

6. Clarificación

El jugo obtenido en la etapa de molienda es de carácter ácido (pH: 5,2).

Se trata con lechada de cal, la cual eleva el pH con el objeto de minimizar las posibles pérdidas de sacarosa.

La cal también ayuda a precipitar impurezas orgánicas o inorgánicas que vienen en el jugo y para aumentar o acelerar su poder coagulante, se eleva la temperatura del jugo encalado mediante un sistema de tubos calentadores.

6. ClarificaciónLa clarificación del jugo por sedimentación; los sólidos no azúcares se

precipitan en forma de lodo llamado cachaza y el jugo claro queda en la parte superior del tanque.

Este jugo sobrante se envía antes de ser desechada al campo para el mejoramiento de los suelos pobres en materia orgánica.

Los floculantes, por medio de los fosfatos tricálcicos, reaccionan con las impurezas (mat. orgánica) generando moléculas de gran tamaño que decantan por diferencia de pesos.

7. EvaporaciónSe comienza a evaporar el agua del jugo. El jugo claro que posee casi la mitad composición del jugo crudo extraído (con la excepción de las impurezas eliminadas en la cachaza) se recibe en los evaporadores con un porcentaje de sólidos solubles entre 10 y 12 % y se obtiene una meladura o jarabe con una concentración aproximada de sólidos solubles del 55 al 60 %.

Este proceso se da en evaporadores de múltiples efectos al vacío, celdas de ebullición dispuestas en serie. El jugo entra primero en el preevaporador y se calienta hasta el punto de ebullición. En el proceso de evaporación se obtiene el jarabe o meladura. La meladura es purificada en un clarificador.Se elimina un 80% del agua contenida en el jugo.

8. CristalizaciónSe realiza en los tachos, que son recipientes al vacío de un solo efecto.Se logra incorporando previamente núcleos de sacarosa ya hechos.El material resultante que contiene líquido (miel) y cristales (azúcar) se denomina masa cocida.

9. CentrifugaciónLa masa pasa por las centrífugas, en las cuales los cristales se separarán del licor madre.La miel que sale de las centrifugas se bombea a tanques de almacenamiento para luego someterla a evaporaciones y cristalizaciones en los tachos. Luego de tres cristalizaciones sucesivas se obtiene miel final que se retira del proceso y se comercializa como materia prima par la elaboración de alcoholes.

10. SecadoEl azúcar húmedo se transporta por elevadores y bandas para alimentar las secadoras que son elevadores rotatorios en los cuales el azúcar se colocan en contacto con el aire caliente que entra en contracorriente. El azúcar debe tener baja humedad, aprox. 0.05 %, para evitar los terrones.

11. EnfriamientoEl azúcar se seca con temperatura cercana a 60 ºC, se pasa por los enfriadores rotatorios inclinados que llevan el aire frío en contracorriente, en donde se disminuye su temperatura hasta aproximadamente 40-45ºc para conducir al envase.

PROCESOS INDUSTRIALES

Remolacha:1.Traslado y PreparaciónLas remolachas se cosechan en otoño y a comienzos del invierno desenterrándolas de la tierra.

Las distancias de traslado son más largas que en el caso del azúcar de caña. El azúcar de remolacha es un cultivo rotacional, lo que requiere cerca de 4 veces el área de terreno equivalente del azúcar de caña, el cual, es un monocultivo.

Debido a que las remolachas vienen del suelo, están mucho más sucias que el azúcar de caña y tienen que ser minuciosamente limpiadas y separadas de cualquier resto de hojas de remolacha, piedras y otros materiales indeseados antes del procesado.

Remolacha:ETAPA

Preparación

Lavar remolacha Se corta en tiras de gran superficie (cosetas).

Extracción

Agua caliente (80ºC) en contracorriente con coseta.Se le extrae jugo azucarado a la coseta húmeda.Un jugo normal de difusión contendrá aproximadamente un 14% de azúcar y la pulpa residual contendrá de 1 a 2% y un total de 8 a 10 % de sólidos.

Agua a 80ºCCoseta húmeda

Jugo de difusión

Purificación Se trata jugo con cal y CO2 para floculación y eliminación de impurezas. Filtrar, descalcificar y sulfatar el jugo con SO2

jugo claro

Evaporación 4 procesos de evaporación en serie. Concentrar el jugo claro hasta un 70% de azúcar (jarabe).

Cristalización y secado El jarabe se sobresatura y se le inyectan micro-cristales de azúcar “masa cocida” (azúcar + miel madre) En etapas sucesivas se centrifuga para separar azúcar de miel madre. Secado de azúcar y almacenamiento.

2. ExtracciónTorre de difusión: cosetas y agua a 80ºC fluyen en contracorriente

Agua de Difusión (12-14%) el que pasa a la siguiente etapa de proceso.

Del tope sale coseta húmeda, a la cual se le adiciona yeso y sulfato de calcio para mejorar resistencia mecánica en la etapa de prensado.

Luego se somete a secado y peletizado (subproducto).El agua de prensa se recircula a la torre.

3. PurificaciónEliminación de proteínas, potasio, sodio presentes en el jugo crudo. ( 2

etapas de carbonatación)

Primera etapa de floculación de impurezas agregando cal. Luego con el agregado de CO2 se forma carbonato de calcio que ayuda a eliminar sustancias. Jugo decantado a 2ª etapa

Segunda etapa : eliminar el máximo de compuestos de calcio que incrustan las superficies del calentamiento de los equipos.

Filtración: jugo claro. Se elimina la cal

Sulfitación (SO2): para evitar oscurecimiento del jugo.

4.- EvaporaciónSe necesita concentrar el jugo hasta un 70% de azúcar (jugo denso)

evaporando el agua.Evaporador 4 efectosEl calor necesario se obtiene del vapor de agua de la etapa anterior.

5.- Cristalización3 etapas de evaporación al vacío con centrifugación intermediaSe obtiene “masa cocida” (cristales-jarabe)Pasa a cristalizadores donde se enfría y aumenta tamaño de cristales.

6.- CentrifugaciónPara separar los cristales, el jarabe (siropo) vuelve a cristalización Azúcar rubia.El siropo no cristalizable se denomina “melaza”.

7.- Secado y envasado

Se reduce la humedad desde 2% a un 0.02%.Secado con aire a 95ºC en tambor rotatorio.Posteriormente el azúcar se envasa o se va a los silos.

Rendimiento: entre 13,3 y 14,6 kg de azúcar refinada por cada 100 kg de remolacha

Tipos de Azúcar

El azúcar se clasifica por su grado de refinación.Normalmente, la refinación se expresa a través del color.Azúcar Moreno, Azúcar Rubio, Azúcar Blanca.El color blanco se consigue purificando el azúcar hasta dejar sólo la sacarosa, eliminando las melazas que le dan color al azúcar moreno.El azúcar moreno aporta más vitaminas, minerales y aminoácidos que el blanco, pero engorda lo mismo y su índice glucémico es igual de elevado.

Tipos de Azúcar

Azúcar moreno, el auténtico (también llamado “negro” o “crudo”), se obtiene del jugo de azúcar y no se somete a refinación, sólo cristalizado y centrifugado. Debe su color a una película de melaza que envuelve cada cristal. Normalmente tiene entre 96 y 98 grados de sacarosa.Azúcar rubio, es menos oscuro que el azúcar moreno o crudo y con un mayor porcentaje de sacarosa.Azúcar blanco, con 99,5% de sacarosa. También denominado azúcar sulfitado.Azúcar refinado o extrablanco es altamente puro, es decir, entre 99,8 y 99,9 % de sacarosa.

Subproductos

1. Melaza: Materia prima industria de levadura, cosetán, melazán y alcohol

2. Melazán: Melaza más sales minerales. Alimento para ganado.

3. Coseta: Valioso forraje (proteínas, sales minerales). Vienen en pellets.

4. Cosetán: 76% coseta fresca + 10% melaza, se usa como alimento para ganado ovino y bovino.

5. Alcohol: Melaza procesada.6. Anhídrido carbónico: Destilación de alcohol. Se usa en

elaboración de hielo seco, bebidas gaseosas

El 70% del azúcar del mundo se produce a partir de la caña de azúcar y el restante 30% de la remolacha. Los principales productores de azúcar son Argentina, Colombia, México, India, Guatemala, Unión Europea, China, Cuba, Estados Unidos, Tailandia, Brasil, Australia, Pakistán y Rusia, que concentran el 75% de la producción mundial, siendo Brasil el principal productor y exportador de azúcar a nivel mundial.

PRODUCCIÓN MUNDIALBalance Mundial

(mil ton) 2008/09 2007/08 Delta

en mil ton en %

Producción 161.649 169.002 -7.353 -4.35

Consumo 165.547 161.752 +3.795 +2.35Superávit / Déficit -3.898 +7.250 Fuente: ISO quarterly market outlook, August 2008

PRODUCTIONMILLION TONS

EXPORTSMILLION TONS

POPULATIONMILLIONS

PER CAPITA CONSUMPTION KGS

BRAZIL 31.355 20.957 [1] 190 58

INDIA 28.804 3.298 [4] 1 117 20

EU 17.567 1.400 [8] 490 34CHINA 14.674 - 1 314 11

THAILAND 8.033           5.288  [2] 65 36

UNITED STATES 7.701 - 301 29MEXICO 5.978 0.350 [15] 107 52

SADC 5.834 2.410 [5] 157 22

AUSTRALIA 5.013 3.750 [3] 20 47PAKISTAN 4.891 - 165 25[#] = World export ranking

PRINCIPALES PRODUCTORES MUNDIALES

En el mundo se consumen 148 millones de toneladas de azúcar anuales, de los cuales Chile aporta sólo el 0,3% de la producción, con 600 mil toneladas anuales. Brasil es el principal productor con el 19%, seguido por India (13%), Comunidad Europea (15% entre los 25 miembros) y China (7%), entre otros.

Sólo el 0,1% de la producción mundial (150.000 ton) se utiliza para otros fines, como etanol, lubricantes, explosivos, productos de limpieza, farmacéuticos u otros.La producción está orientada a satisfacer las necesidades internas, exportándose los excedentes

PRINCIPALES CONSUMIDORES MUNDIALES

El consumo mundial de azúcar alcanzó un total de 155 millones de toneladas/año en la temporada 2008/09.

Actualmente los mayores importadores son Japón, Rusia, Siria, China, Corea, Nigeria e Indonesia

PRODUCCIÓN NACIONAL E IMPORTACIONES

La producción chilena de azúcar de remolacha representa sólo el 0,3% del total mundial.Chile destaca por su alto rendimiento, costos de fabricación menores. El 15% del cultivo total del país corresponde a remolacha.El consumo nacional es cercano a las 650 mil toneladas.

– 47% Consumo Industrial– 53% Consumo Hogar

Importaciones cercanas a las 230 mil toneladas (principalmente desde Argentina).

PRODUCCIÓN NACIONAL E IMPORTACIONES

A nivel local el mercado mueve aproximadamente US$300 millones, siendo Iansa -hoy controlada por el grupo anglo-holandés ED&F Man Holdings- la que abastece el 75% del mercado interno, siendo la única empresa productora.El restante 25% del abastecimiento del mercado nacional lo conforman las empresas importadoras, figurando entre ellas está Cox & Cía.

PRODUCCIÓN NACIONAL E IMPORTACIONES

En 1953, CORFO crea la Industria Azucarera Nacional S.A.

A mediados de los 80’s, se privatiza totalmente IANSA.

En la actualidad existen 5 plantas ubicadas en Curicó, Linares, Chillán, Los Angeles y Rapaco.

PRODUCCIÓN NACIONAL E IMPORTACIONES

Coseta 108.329 ton a Japón Marruecos Argentina y Brasil.Azúcar a Japón, cantidades menores.

Exportaciones

Importaciones 203.000 ton, 56 millones de dólares Azúcar Cruda 264 dólares/ton Azúcar Refinada 274 – 270 dólares/ton

CARACTERÍSTICAS DEL MERCADO NACIONAL

Ley nº 18.525 de bandas de precios. Para calcular el piso y el techo de la banda se elimina el 35% superior y el 35% inferior de una serie de precios mensuales mundiales durante los últimos 10 años.Estas bandas de precios, impiden que ingresen productos del extranjero a un valor inferior al piso, aunque su valor internacional sea menor.De esta forma se protege a la industria nacional de las fluctuaciones en los mercados internacionales de los valores de esos productos, y así evitar que los productores nacionales desaparezcan.

Ley nº 19.897. La Organización mundial del comercio, ejerce gran presión en el gobierno Chileno, para terminar con el sistema de bandas de precios para el azúcar y el trigo, lo cual queda establecido en esta ley, que pone término a este sistema de protección de nuestros productos, el año 2014.IANSA, enfrentada a agricultores de remolacha y a productores de alimentos por tener el monopolio de azúcar en nuestro país.

La salvaguardia del azúcar, que en Chile entró en vigencia el 1° de diciembre de 2003 fijando el piso y techo de la banda en US$310 y US$339, respectivamente, duró hasta el 30 de noviembre de 2007. Luego, desde esa fecha hasta noviembre de 2011, ambos valores serán reducidos en 2% anual y, a contar de diciembre de 2011 hasta noviembre de 2014, disminuirá 6% anual.Pero las miradas de los agricultores y de Iansa, están puestos en los biocombustibles, pues surgen como nuevo uso para los cultivos tradicionales como el trigo, raps, remolacha, poroto de soya, entre otros.

COMERCIALIZACIÓN

En bolsas de papel o cajas de cartón .Las bolsas de papel del tipo de paredes múltiples incluyen bolsas individuales de 100, 50 y 25 kg; bolsas de 2,5 y 10 kg y bolsas plásticas de 0,25, 0,5, 1, 2 y 5 kg para los azúcares blandos.

ASPECTOS AMBIENTALES

Aguas residuales• Lavado de remolachas y cañas.• Purificación del extracto en etapas de evaporación.• Limpieza de los patios.

Emisiones al aire• Gases de combustión• Sustancias volátiles (hollín, cenizas).

Residuos sólidos• En la preparación de la materia prima (tierra,

restos de plantas).• De generadores de vapor (ceniza).• Purificación de extracto (filtros).

Aspectos Ambientales• El cultivo azúcar se caracteriza por su impacto

ambiental positivo; la alta producción de biomasa de la materia prima, la producción de subproductos amigables con el medio ambiente, su requerimiento de dióxido de carbono (CO2) y la liberación de oxigeno al medio ambiente contribuye a mejorar el ecosistema.

• Por ejemplo, sembrar una hectárea de caña de azúcar equivale a sembrar dos hectáreas de bosque nativo.

Aspectos Ambientales• Buenas prácticas productivas pueden controlar los posibles

impactos al suelo, el manejo de agroquímicos y la reutilización de los residuos sólidos, ya que existen alternativas agronómicas.

• El uso de agroquímicos, como fungicidas, plaguicidas y herbicidas, afectan la calidad ambiental por derivas durante su aplicación, acumulación en el suelo y escorrentías a cuerpos de agua superficiales y subterráneos.

• El paso de la maquinaria para la preparación de la siembra y las labores de cosecha pueden causar erosión y/o compactación del suelo, afectando su productividad.

Aspectos de SeguridadEn la cosecha, los riesgos están asociados principalmente a máquinas y herramientas de segado.En las plantas azucareras, los principales factores de seguridad a considerar son:

Trozadoras, trituradoras o cortadoras.Equipos a alta presión – alta temperatura.Manejo de productos químicos (CO2, SO2, Cal).

CARACTERÍSTICAS ACCIDENTES DEL TRABAJOINDUSTRIA AZUCARERA

Principales Ocupaciones:Peones de cargaMecánicos y Ajustadores de MáquinasOperadores de máquinas para fabricar azúcarSoldadores

Principales Actos Inseguros:Falla al asegurar Adoptar posiciones peligrosas para levantar, sostener, moverFalta de atención a la base de sustentaciónFalta de atención a la base de sustentación en superficies resbalosoas

Principales Riesgos Físicos:Uso de métodos o procedimientos inherentemente peligrososMétodos, materiales o procedimientos peligrososDefectos de los agentes: resbalosoAyuda inadecuada para levantar, mover y rodar cargasFuente: MISS-Coordinación de Salud en el Trabajo

Principales Causas Externas:Golpe por objeto arrojado, proyectado o que caeExceso de esfuerzo y movimiento extenuantes y repetitivosGolpe contra o golpeado por otros objetosCaída en el mismo nivel por deslizamiento, tropezón o traspieAtrapado, aplastado, trabado o apretado en o entre objetosOtros caídos de un nivel a otro

Aspectos de Salud Desde el punto de vista de la salud humana, todos los

tipos de azúcar comercializados tienen un índice glucémico alto, lo que provoca un aumento de glucosa en la sangre.

En las dos formas de diabetes conocidas, se producen alteraciones en el riñón, en la vista, en la circulación de las extremidades y necrosis que en ocasiones puede precisar amputación de extremidades.

CARIES DENTALES: Los dientes son susceptibles de sufrir un proceso de putrefacción

El azúcar moreno puede contener impurezas metálicas al no haber sido refinado completamente.

Comentarios finales

Industria ambientalmente amigable.

En los últimos años ha aumentado la producción y el consumo de azúcar a nivel mundial.

El cultivo de caña es el más eficiente desde el punto de vista económico, el cultivo de remolacha es menor a nivel mundial, restringiéndose a los países que por sus características climáticas no pueden cultivar caña de azúcar.