TECNOLOGÍA AZUCARERA

GUÍA DEL PROFESORSECRETARÍA DE EDUCACIÓN PÚBLICA

SUBSECRETARÍA DE EDUCACIÓN SUPERIOR E INVESTIGACIÓN CIENTÍFICASUBSISTEMA DE UNIVERSIDADES TECNOLÓGICAS

COORDINACIÓN GENERAL DE UNIVERSIDADES TECNOLÓGICAS

ELABORÓ:GRUPO DE DIRECTORES DE LA CARRERA DE PROCESOS AGROINDUSTRIALES

REVISÓ: COMISIÓN ACADÉMICA NACIONAL AGROINDUSTRIAL ALIMENTARÍA

APROBÓ:COORDINACIÓN GENERAL DE UNIVERSIDADES TECNOLÓGICAS

FECHA DE ENTRADA EN VIGOR:

SEPTIEMBRE 2001

Revisión no.0 Fecha de revisión: Septiembre 2001 Página 1 de 76 F-CADI-SA-MA-24-GA-A

I. DIRECTORIO

DR. REYES TAMES GUERRASECRETARIO DE EDUCACIÓN PÚBLICA

DR. JULIO RUBIO OCASUBSECRETARIO DE EDUCACIÓN SUPERIOR E INVESTIGACIÓN CIENTÍFICA

DR. ARTURO NAVA JAIMESCOORDINADOR GENERAL DE UNIVERSIDADES TECNOLÓGICAS

RECONOCIMIENTOS

ING. ROBINSON MARCONI VÁZQUEZ VELÁZQUEZ UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE LA SELVA

ELECTRÓNICA Y AUTOMATIZACIÓN D.R. 2001ESTA OBRA, SUS CARACTERÍSTICAS Y DERECHOS SON PROPIEDAD DE LA: COORDINACIÓN GENERAL DE UNIVERSIDADES TECNOLÓGICAS (CGUT) FRANCISCO PETRARCA No. 321, COL. CHAPULTEPEC MORALES, MÉXICO D.F.LOS DERECHOS DE PUBLICACIÓN PERTENECEN A LA CGUT. QUEDA PROHIBIDA SU PRODUCCIÓN PARCIAL O TOTAL POR CUALQUIER MEDIO, SIN AUTORIZACIÓN PREVIA Y POR ESCRITO DEL TITULAR DE LOS DERECHOS.

ISBN (EN TRÁMITE)IMPRESO EN MÉXICO.

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II. ÍNDICE

CONTENIDO PAGINA

I. DIRECTORIO Y RECONOCIMIENTOS 1

II. ÍNDICE 2

UNIDAD I ASPECTOS GENERALES SOBRE AZÚCAR Y CAÑA DE AZÚCAR

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UNIDAD II RECEPCIÓN DE MATERIA PRIMA15

UNIDAD III MOLIENDA 18 III. UNIDAD IV CLARIFICACIÓN Y LIMPIEZA DEL JUGO 32 UNIDAD V CONCENTRACIÓN DE JUGOS 37 UNIDAD VI AGOTAMIENTO DE MIELES Y

CRISTALIZACIÓN 53 UNIDAD VII SEPARACIÓN Y ACONDICIONAMIENTO DE

AZUCARES 63 UNIDAD VIII ENVASADO Y ALMACENAMIENTO 65 UNIDAD IX CALDERA Y MOTORES DE VAPOR 69

IV. REFERENCIAS 76

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INTRODUCCIÓN A LA ASIGNATURA

La asignatura en cuestión estudia de manera general lo que se realiza en el Ingenio Azucarero, comienza realizando los aspectos generales del azúcar y de la caña de azúcar para irse familiarizando y conociendo a capacidad todo lo referente a esta empresa.

Además estudia las diferentes operaciones básicas dentro del ingenio, estos son:

a) Recepción de la materia primab) Moliendac) Clasificación y limpieza del jugod) Concentración del jugoe) Agotamiento de mieles y cristalizaciónf) Separación y condicionamiento de azúcarg) Envasado y almacenamientoh) Caldera y motores de vapor

Cada una de estas operaciones estudian en el transcurso del curso y se realizan practicas basadas a la operación de un lugar.

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UNIDAD IASPECTOS GENERALES SOBRE AZÚCAR Y CAÑA DE AZÚCAR

INTRODUCCIÓNEn esta unidad se pretende que el alumno conozca las características de la actividad azucarera a nivel mundial, así como el desarrollo de la agroindustria azucarera, además se analizaran cuadros comparativos de piases productores de azúcar resaltando la importancia de esta actividad en el desarrollo del país.

Además se analizará la productividad y competitividad del cultivo de caña de azúcar, todo esto conociendo los factores que determinen la productividad y competitiva de la industria cañera y de los lugares azucareros mexicanos.

OBJETIVOS Y CRITERIOS DE APRENDIZAJE

1. Conocer las características de la actividad azucarera a nivel mundial y nacional.

1.1. Registrar las características en la actividad azucarera.1.2. Dialogar sobre las características de la actividad azucarera a nivel mundial

y nacional.2. Analizar la productividad y conectividad del cultivo de la caña de azúcar.II.1 Comparar cuadros de productividad y competitividad de la caña de azúcar.3. Conocer los factores que determinen la productividad y competitividad de la

agroindustria cañera.3.1 Conocer los factores que determinen la productividad de la industria cañera.3.2 Conocer los factores que determinen la competitividad de la industria cañera.

DEMOSTRACIÓN DE HABILIDADES PARCIALES (RESULTADO DE APRENDIZAJE)

1.1.1. Discutir las características de la actividad azucarera a nivel mundial y nacional.

1.2.1. Analizar las características de la actividad azucarera.2.1.1. Discutir los cuadros comparativo de la productividad de la industria cañera.3.1.1. Analizar los factores que determinen productividad de la industria cañera.3.2.2. Analizar los factores que determinen la competitividad de la industria

cañera.

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TEMA I

CONOCER LAS CARACTERÍSTICAS DE LA ACTIVIDAD AZUCARERA A NIVEL MUNDIAL Y NACIONAL.

OBJETIVO DE APRENDIZAJE

Conocer las características de la actividad azucarera a nivel mundial y nacional.

CRITERIOS DEL APRENDIZAJE

Registrar las características de la actividad azucarera.

Dialogar sobre las características de la actividad azucarera a nivel mundial y nacional.

DIAGNOSTICO DE ENSEÑANZA

Al inicio de la clase de les preguntará a los alumnos sobre la investigación que se les dejo con respecto al tema 1, el profesor después dará una explicación del tema con el apoyo de la investigación hecha por el alumno.

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GENERALIDADES DE LA CAÑA DE AZÚCAR

Existen varias teorías al origen de esta gramínea; Fauconier y Bassereau (1980) señalan que la historia más comúnmente admitida en la actualidad indicada al Saccharum robustum como la especie de arranque, y a la Nueva Guinea y las islas vecinas como el lugar de origen. De allí, los horticultores neolíticos habrán llevado los tipos más importantes, primero al este (Nuevas Hébridas, Nueva Caledonia e Isla Fiji), luego al oeste (Célebres, Filipinas, Borneo, Sumatra, Malasia e India) y al noroeste (Indochina y China). La existencia de la caña de azúcar en China y la India puede situarse en 6,000 años A.C. mientras que su empleo para la alimentación humana se remonta a 3,000 años A.C. en la India, de donde los soldados de Alejandro Magno trajeron azúcar 325 años antes de nuestra era.

Los romanos conocían este artículo, pero fueron los árabes quienes fundieron estacas de caña de azúcar, primero en Palestina y después en Egipto (700 años D.C.), Sicilia, España y Marruecos.

Cristóbal Colón llevó en su segundo viaje esquejes de caña de las Islas Canarias a la isla llamada en la actualidad Republica dominicana.

La introducción de la caña en tierras americanas por Colón, Cortés, Pizarro y otros exploradores, tuvo como resultado que entre 1,500 y 1,600 este cultivo se desarrollará en la mayoría de los países tropicales de América (Antillas, México, Brasil, Perú, etc).

En México, señala Ruíz de Velasco (137), fue cultivada por primera vez en San Andrés Tuxtla, Veracruz. y fue introducida por Hernán Cortés, a quien se le considera el primer cañero y primer azucarero de México, y son los Estados de Morelos y Guerrero donde estableció definitivamente el cultivo de esta gramínea.

En un resumen muy apretado sobre la historia de esta importante actividad económica de nuestro país que García (1984) hace, podemos destacar lo siguiente:

En México, como ya se mencionó, fue cultivada la caña de azúcar por primer vez en San Andrés Tuxtla, Veracruz en 1519, la cual fue traída por Hernán Cortes de cuba; para el año de 1524 se inicio la instalación, del primer trapiche que comenzó su operaciones en 1538 y funciono durante 57 años.

De san Andrés Tuxtla, el cultivo de caña de azúcar paso a Coyoacán donde no prospero, debido principalmente a las condiciones climáticas adversas (heladas); de Coyoacán se disperso a los Estados de Morelos y México, después se extendió por la ruta de los galeones de México a Acapulco; de aquí se difundió a muchos otros lugares del país.

Blumenkron, citado por García (1984), señala las siguientes oscilaciones de la industria azucarera nacional durante la época de la dominación española 81521 – 1821).

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Época de Prosperidad: de 1537 a 1570Época de Estancamiento: de 1571 a 1802Época de Depresión: de 1803 a 1808Época de Prosperidad: de 1809 a 1811

Durante la guerra de la Independencia hubo destrucción de los Ingenios, los cuales se empezaron a recuperar de 1840 a 1850, aunque en forma muy primitiva en los Estados de Morelos, Puebla, Veracruz y Michoacán.

En el renacimiento de la industria azucarera se adolecía de las técnicas mas elementales siendo Don Álvaro Reynoso, un técnico cubano, quien despertó en 1862 la inquietud por la investigación y experimentación cañera, al afirmar que “la verdadera fábrica de azúcar estaba en los cañaverales y que los trapiches no podías sacar más azúcar que aquella que la caña había fabricado.

A principios de este siglo, en el Estado de Morelos se registran los primeros trabajos de mejoramiento de suelos y de los sistemas de riego por Donde Manuel Pérez, administrador del Ingenio Zacatepec, el cual también trajo las principales variedades cultivadas por esa época, como la POJ 2878, H109, Co290, Co281, y Co213. Asimismo , realizó experimentos en el Ingenio de Atencingo, Puebla, de cuyos resultados adoptó como variedad principal las POJ 2878 y determinó para dicha variedad la dosis de fertilización de 300 gr de Nitrofoska.

A partir de esa época el despegue de la industria azucarera ha estado enmarcado por una serie de actividades de campo, fábrica y administrativas. Cuya trascendencia socioeconómica la han convertido en una de las más importantes agroindustrias.

En la becada de los 30’s la superficie cosechada fue de 66,165 ha. Con un rendimiento de campo de 52 ton/ha y 9.63% de rendimiento en fábrica y una producción de más de 645,000 toneladas de azúcar; para la década de los 50’s, la superficie cosechada alcanzó alrededor de las 245,000 hectáreas, con un rendimiento de campo de 59 ton/ha y de fabrica de 8.8% (hubo declinación), con una producción de 1.26 millones de toneladas de azúcar.

En la década de los 70’s la superficie cosechada se incremento a 462,870 ha. Con un rendimiento de campo de 73 ton/ha y de fabrica de 8.45% (siguió declinando) y una producción de azúcar de 2.88 millones de toneladas.

Actualmente se cultivan más de 650 hectáreas en 15 Estados de la Republica, en los cuales se ubican los 64 ingenios que operan en el país, con un rendimiento medio de campo de 76 ton/ha y de fábrica de 11%; para la zafra 96/97 se logró una producción record de 4.7 millones de toneladas de azúcar.

El cultivo de la caña de azúcar dio origen a un sistema agroindustrial que ocupa un lugar preponderante y trascendente en la actividad económica y social de México; esta actividad la inicial los conquistadores españoles y actualmente se ha creado toda una tradición productiva en 15 Estados de la Republica, donde se cultiva y se procesa la caña en 64 ingenios ubicados en Campeche, Chiapas, Colima, Guerrero, Jalisco, Michoacán, Morelos, Nayarit, Oaxaca, Puebla, Quintana Roo, San Luis Potosí, Tamaulipas y Veracruz.

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García 8º963), indica que los 3 principales productores de azúcar de la Republica Mexicana son: Veracruz, Jalisco y San Luis Potosí, los cuales cubren el 61% de la superficie industrializada de caña, el 59.3% de la caña molida y el 61.5% de la producción de azúcar.

Las regiones cañeras de Michoacán destacan por los altos rendimientos de campo y fabrica, los cuales se estiman en 87 ton/ha y cerca del 12%, mientras que el promedio a nivel nacional es de 76 ton/ha y 11% respectivamente.

México se mantiene dentro de los 10 principales países productores de azúcar en el mundo (la producción en la zafra 96/97 fue de 4.7 millones de toneladas) y tiene un consumo percápita de 50 kg, ubicándose así en el grupo de países de mayor consumo de azúcar ocupando el segundo lugar en este rubro.

La agroindustria cañera genera más de 300 mil empleos directos, de los cuales son: 133 mil cañeros, 80 mil cosechadores, 90 mil jornaleros estaciónales, 40 mil obreros de planta, 5 mil obreros eventuales y 8 mil empleados de confianza, entre otros; se estima que más de 3 millones de mexicanos dependen de esta actividad económica, la cual también es una importante fuente generadora de divisas; en la zafra 94/95 se exportaron mas de 500 mil toneladas y otro tanto en la zafra 95/96.

En este tema se plantea la importancia que la agroindustria azucarera tiene por su alto impacto social debido a su producción como al empleo que genera en el campo mexicano, se establece al azúcar como un artículo de consumo necesario y elemento básico para la alimentación de la población de bajos ingresos por su alto contenido energético y definiendo a la actividad de siembra, cultivo, cosecha e industrialización de la caña como interés público.

Los propietarios de las empresas expropiadas llevaron a sus empresas a perder la salud financiera, contrayendo grandes deudas ante diversas sociedades de créditos y organismos del Gobierno Federal, poniendo con ello el riesgo el patrimonio de los trabajadores del campo y el de todos los mexicanos. Por lo anterior y en vísperas del inicio de la zafra 2001 – 2002, en el próximo otoño, existen altas probabilidades de que en cierto numero de ingenios con un fuerte porcentaje de participación en la producción, no se cuente con los recursos necesarios para la reparación de fabricas que garanticen el eficaz y oportuno procesamiento de más de 20 millones de toneladas de caña “la inviabilidad financiera genera incapacidad para operar con eficiencia y cumplir sus compromisos, poniendo en peligro el empleo de los trabajadores... y la actividad económica de las regiones en los estados donde se ubican” el Gobierno Federal asume el control de las empresas enlistadas.

Lo anterior debido a problemas financieros, pero también a la obsolescencia tecnológica con la cual operaban algunos. Hoy, varios de ellos.

Sin embargo y desde nuestro punto de vista, dicha medida no resuelve la crisis azucarera.

La producción de caña podría mantenerse y hasta expandirse siempre y cuando la industria se diversificará, consolidando otras ramas y actividades productivas, para lo

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cual es necesario invertir como hacer madurar los proyectos que pueden constituirse en una alternativa que fortalezca las regiones cañeras.

Reestructuración de la industria azucarera ¿cómo? Antes las actuales condiciones la industria azucarera tendrá que reestructurarse, teniendo en este caso de regreso como actor principal al gobierno y bajo el hecho de que existe en el mercado un nuevo edulcorante natural que entra a disputar el reparto del mismo. Se ha mostrado que el jarabe de maíz con alta fructuosa (JMAF) es un sustituto del azúcar de caña con características y atributos que lo hacen muy atractivo para la industria que utiliza los edulcorantes como materia prima.

Dicho de otra manera, la industria que utiliza el azúcar como una de sus materias primas principales, incluida la refresquera, la cual era y es propietaria de una parte importante de los ingenios, está sustituyendo el azúcar de caña por jarabe de maíz con alto contenido en fructuosa, lo cual ha reducido la demanda industrial en el país, generando mayores excedentes de azúcar que no encuentran colocación en el mercado interior ni en el de exportación, sin embargo los precios del azúcar en el mercado nacional han disminuido, debido al control que los grupos azucareros tenían sobre la comercialización del dulce.

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TEMA 2PRODUCTIVIDAD Y COMPETITIVIDAD DEL CULTIVO DE LA CAÑA DE

AZÚCAR.

OBJETIVOS Y CRITERIOS DEL APRENDIZAJE

2. Analizar la productividad y competitividad del cultivo de la caña de azúcar.2.1 Comparar cultivos comparativos de productividad y competitividad de la

agroindustria cañera.

DEMOSTRACIÓN DE HABILIDADES FINALES

2.1.1. Analizar las productividad, y competitividad de la caña de azúcar.

EVIDENCIA FINAL – ACTIVIDAD

Pa1. Productividad de la caña de azúcar.Pa2. Competitividad de la caña de azúcar.

TEMA 3

FACTORES QUE DETERMINAN LA PRODUCTIVIDAD Y COMPETITIVIDAD DE LA AGROINDUSTRIA CAÑERA.

OBJETIVOS Y CRITERIOS DE APRENDIZAJE

3. Conocer los factores que determinan la productividad y competitividad de la agroindustria cañara.

3.1 Conocer los factores que determinen la productividad de la industria cañera.3.2 Conocer los factores que determinen la competitividad de la industria

cañera.

DEMOSTRACIÓN DE HABILIDADES FINALES

3.1.1 Aplicar los factores que determinen la productividad de la industria cañera.3.2.1 Aplicar los factores que determinen la competitividad de la industria cañera.

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GENERALIDADES

Las empresas con los peores indicadores de productividad y eficiencia tendrán serias dificultades para sobrevivir. Desde la lógica empresarial cada empresa o grupo buscara garantizar su permanencia en la producción mejorando sus procesos e incrementando la productividad en campo y en fabrica, lo cual orillara a que solo sobre vivirán los que estén en mejores condiciones y puedan comercializar mejor su producción, incluso abaratando precios. Las repercusiones para el campo cañero se asocian a aumentar los rendimientos por hectáreas, lo que se traducirá e que si bien la producción pueda aumentar o mantenerse, la superficie tendrá a reducirse, a mejorarse las variedades y procesos en la lógica de producir más con menos y también como ya ocurre en muchas de las zonas cañeras a mecanizar la zafra donde antes era manual, ante la escasez de mano de obra.

Desde 1963 hasta la zafra 199871999, el incremento en la producción de caña y azúcar, a nivel nacional, se debe más al incremento de la superficie que a una mejoría en los niveles de productividad ya sea en campo o fabrica. Por ejemplo, para 1993 la superficie industrializada de caña de azúcar fe de 510 mil 448 hectáreas, la producción de caña ascendió a 39 millones 911 mil 770 toneladas, habiendo alcanzado la producción de azúcar los 4 millones 89 mil 178 toneladas. En ese y según cifras del comité de la Agroindustria Azucarera, los rendimientos de la caña de azúcar se ubicaron en 78.19 toneladas de hectáreas /to/has) con un rendimiento en azúcar de 8.011 to/has, para 1999, la superficie industrializada en el país ascendió a 642 mil 625 hectáreas, la producción de caña fue de 43 millones 590 mil 071 hectáreas, ubicándose la producción de azúcar en los 4 millones 698 mil 919 toneladas, con un rendimiento en campo de 67.83 to/has y un rendimiento del azúcar de 7.31 to/has.

Lo anterior no implica que para algunas regiones e ingenios los indicadores muestran variaciones positivas en cuanto a su desempeño, sin embargo la media nacional dista mucho de los objetivos previstos, con todo y que México se ubica en un lugar medio a nivel mundial con respecto a sus rendimientos.

Si analizamos los niveles de eficiencia por ingenio y por grupo propietario, la zafra 1999/2000, vemos que dos grupos, Promotora Industrial Azucarera y Zucarmex son los de más alta eficiencia según los indicadores presentados. Si lo vemos ingenio, Atencingo destaca por el mejor rendimiento en campo, le siguen en orden de importancia Emiliano Zapata, Casasano, Capipam y El modelo. Por el rendimiento agroindustrial nuevamente Atencingo destaca el mejor porcentaje, seguido por Emiliano Zapata, Tamazula, Melchor Ocampo y Casasano. Cuatro de los ingenios mencionados pertenecían al grupo CAZE y están en los indicadores de eficiencia por encima de la media, como se puede observar en el cuadro 3.

Por otra parte, con todo y las dificultades que el pago de la caña ha tenido en las ultimas cosechas, la situación que presenta el campo ante la caída del precio de la mayoría de los cultivos ha propiciado que los cañeros se muestren reacios a la sustitución de caña por otros cultivos. Las regiones azucareras se especializaron en la producción de caña desde muchos años, existe una larga tradición y de alguna manera fueron “obligadas” a producir cama en función de garantizar el abasto a los ingenios.

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Por ello, diversificar o sustituir el cultivo resulta difícil. Además, son procesos contradictorios, porque si bien la dependencia.

Los edulcorantes y un nuevo reparto del mercado, los edulcorantes son sustancias que endulzan los alimentos. Se pueden dividir en naturales o sintéticos o en función de su contenido energético en calóricos y acalóricos. Son calóricos naturales la sacarosa, la fructuosa, la glucosa, la lactosa y los polialcoholes (sorbitol, manitol y xilitol).

Los sintéticos acalóricos son la sacArina, el aspartame y los climatos.

La sacarosa es el azúcar común. Se extrae de la caña o de la remolacha; la primera se produce en climas tropicales mientras que la segunda en climas templados.

La sacarosa ha ocupado (lo sigue haciendo) el primer lugar en el mundo como edulcorante natural debido a sus propiedades y ha servido tradicionalmente para endulzar alimentos y bebidas; hasta hace una década no tenia competidores serios.

La fructosa, llamada también levulosa, es el azúcar de las frutas y la miel, es casi una vez y media más dulce que la sacarosa, aunque su valor calórico sea igual. De hecho, la fructuosa es el azúcar natural con mayor poder endulzante y ofrece, según los investigadores, beneficios para el control dietético de la obesidad clínica como de la diabetes, en especial de los no insulino dependiente, debido a que produce escasos efectos en el nivel de glucosa en la sangre y no estimula la secreción de insulina. De hecho, los estudios relacionados con la obtención de fructuosa de segunda generación, se asocian en Estados Unidos, a los problemas de salud enlazados con la obesidad y la diabetes, además de los intereses estrictamente económicos.

El jarabe de maíz de alto contenido en fructuosa “producto del avance de la tecnología que hizo posible transformar una fuente de carbohidratos, como es el almidón, es un producto con un poder edulcorante similar o equivalente al azúcar” (García, 1998;).

A partir de la molienda húmeda del maíz se pueden separar las distintas partes que componen el grano, obteniéndose a partir de ello, productos de mayor valor agregado.

Por ejemplo, por cada 100 kilogramos de maíz seco, se obtienen 67 kg de almidón, 9 de germen, 8 de gluten meal y 16 de gluten feed. Del germn de maíz se extrae el aceite, que es posteriormente refinado; el gluten meal está constituido por la fracción proteica que se separa en el proceso de molienda húmeda siendo muy utilizado en la industria avícola. El gluten feed esta compuesto por la porción fibrosa, proteínas solubles y torta de atracción de aceite; es un alimento balanceado para ganado principalmente vacuno destinado a la producción de carne y leche, con alta energía metabolizable y excelente aporte de aminoácidos y vitaminas.

De almidón y mediante un proceso de doble conversión enzimática (almidón – dextrosa – fructuosa) se obtiene la fructuosa 42 y 90, que es un jarabe muy dulce, incoloro, refinado por intercambio iónico que contiene 42 y 90 por ciento de

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fructuosa, respectivamente; de la mezcla de las anteriores surge la variedad 55, referida a su componente en fructuosa.

Las variedades 42 y 55 debido a sus propiedades físico química y poder endulcorantes es la que se utiliza como sustituto del azúcar de caña en debidas sin alcohol, gaseosas, jugos, licores, y en general en todo proceso industrial que utiliza azúcar en fase liquida.

Por sus características – alto poder edulcorante, alta fermentación, gran poder humectante, color blanco transparente, gusto que no cubre todos los sabores, viscosidad apropiada, es un serio competidor de la sacarosa, ya que la primera tiene un poder edulcorante similar a la sacarosa mientras que las otras dos tienen un poder superior. Además su estado liquido facilita el uso de sistemas automatizados, en las industrias lácteas y de refrescos y en la industria elaborada de pan, permite realizar el aspecto del producto.

Hasta hace unos quince años, el azúcar de remolacha era el único producto que competía con el azúcar de caña, sin embargo, durante la ultima década el azúcar de caña y de remolacha ha tenido que hacerle frente a este nuevo competidor.

Estados Unidos es el principal productor mundial de JMAF, concentrado alrededor del 75 por ciento de la producción mundial. En México, a partir de los procesos de liberación comercial y la firma del TLC cobra importancia debido al incremento de las importaciones y del establecimiento de dos plantas en el territorio nacional, lo cual vino a trastocar la forma en que se desempeña la industria azucarera en el país.

Estados Unidos dispone de la materia prima básica ya que es el principal productor de maíz a nivel mundial; mismo que reúne las características para la producción de JMAF y cuenta con la tecnología para su procesamiento; tiene el mas eficiente sistema de transportación y almacenaje en granos y un precio interno garantizado para el azúcar. Procesa anualmente alrededor de 13 millones de toneladas de maíz y produce los JMAF en 14 fabricas propiedad de siete empresas comerciales localizadas en las principales zonas maiceras de Estados Unidos.

Se estima que a nivel mundial solamente existen alrededor de 90 plantas productoras de JMAF, concentradas en Estados Unidos, Japón y la Unión Europea que producen cerca de 11 millones de toneladas. En América del Sur sólo en Argentina y Uruguay producen fructuosa. En Norteamérica existen doce compañías que producen JMAF las cuatro empresas más grandes son ADM Corn Processing con el 27 por ciento de la capacidad instalada, Cargill con el 20 por ciento, AE Staley con 17 por ciento yCPC en EU y Canadá con el 11 por ciento. En Méico las dos compañías que producen son; Almidones Mexicanos S.A. de C.V. (Almex9, ubicada en Guadalajara, Jalisco que tiene 100 por cierto de inversión extranjera, ligada a ADM con Processing, e inicio sus operaciones en enero de 1996 y Atancia con el 49 por ciento de acciones de CPC Internacional Co, localizada en San Juan del Río, Querétaro y que inicio sus actividades en diciembre de 1996. (Rappo, 2000).

A partir de la entrada en vigor del TLC las importaciones de JMAF en México se incrementaron considerablemente, con la devaluación de diciembre de 1994, la importación se frenó temporalmente, sin embargo los proyectos de instalación de

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plantas continuaron. En 1997, con la producción de las dos plantas instaladas en México se cubrió cerca del 25 por ciento de la demanda nacional, calculada en 350 mil toneladas, el 75 por ciento se cubrió con importaciones y la mayoría de las mismas se destinaron a la industria de las bebidas. (Rappo, 2000).

Según estimaciones realizadas si la capacidad libremente disponible de producción de JAMF en los Estados Unidos se destina al mercado mexicano, estaría en posibilidad de abastecer el 70 por ciento de la producción de azúcar que demanda el sector industrial mexicano, lo cual junto con la producción nacional podrían cubrir el 90 por ciento de las necesidades del sector industrial consumidor de azúcar.

El sector azucarero, de acuerdo con cifras de la Secretaria de Comercio y Fomento Industrial, aporta aproximadamente el 0.5 por ciento del Producto Interno Bruto y genera alrededor de 314 mil empleo directos, 34 mil en fábrica y 28 mil en campo.

Una parte de los ingenios pertenecientes a los grupos privados esta o estaba integrado directamente con otras ramas de la industria de alimentos y bebidas, básicamente a la refresquera y panificadoras, que garantizan y controlan o controlaban así la producción y abasto de una de sus materias primas principales. Es el caso de Promotora Industrial Azucarera S.A. de C.V. y subsidiarias (PIASA9, “Nace de una coinversión de Grupo Continental S.A. con otros embotelladores de Coca Cola, como estrategia para ser autosuficientes en una materia prima muy importante en la elaboración de refrescos”. (Internet, Industria Azucarera, Grupo Continental S.A.) o el caso de Beta San Miguel, que es el tercer productor de azucara en México y que fue organizada para participar en el proceso de privatización en 1987 por Polycrom S. A. de C.V. un grupo con muchos años de experiencia en la industria azucarera mexicana y algunos grupos industriales consumidores de azúcar, que también son accionistas y destacan por su importancia en la industria de alimentos y bebidas, como son Nestlé, Bimbo, Grupo Azteca y Grupo peninsular.

El otro caso a destacar era el Consorcio Azucarero Escorpión S.A. de C.V. hoy expropiado, parte del grupo Pepsico, que produce la Pepsicola y que controlaba nueve ingenios en total, auque ya había anunciado que vendería sus ingenios.

Según la propia información del consorcio, CAZE, contaba con la flexibilidad de cambiar la producción de sus ingenios de azúcar refinada a estándar y así poder atender la cambiante demanda del mercado nacional e internacional. Además, CAZE se dedica a la refundición de mascabado, teniendo la capacidad instalada para refundir azúcares crudos, ya sea de importación o de otros ingenios, transformándolos en azúcar estándar o refinada.

La comercialización del azúcar y demás subproductos producidos por CAZE se llevaba a cabo a través de Molienda Azucarera Industrial; además, el grupo como parte de una estrategia de integración vertical poseía dos embolsadoras en las cuales se empacan las presentaciones y tamaños especiales que surtían a los autoservicios y cadena de restaurantes.

El azúcar era vendida para consumo directo a través de tiendas de autoservicio y para el consumo industrial como el caso de la industria del refresco, la del dulce, chocolates, jugos envasado y galletas principalmente.

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Aproximadamente el 11 por ciento del total de producción de azúcares refinada de CAZE era adquirida por el Grupo Embotellador de México (Gemex), empresa filial dedicada al ramo del refresco, el 29 por ciento de las mieles industrializables producidas por el consorcio eran utilizadas para la producción de alcohol, el cual era vendido a la industria de bebidas alcohólicas y para la industria química. El 48 por ciento se destinaba a la exportación y el resto era comercializado para fabricar la levaduras y para la industria de alimentos balanceados; el bagazo era generalmente utilizado por los mismos ingenios para combustibles, siendo el excedente por las fabricas de papel.

¿por qué un consorcio con estas características es expropiado? Será que el mismo ha sustituido el azúcar por el JAMF y no le interesa ser participe del conflicto que implicará la reestructuración de la industria y los conflictos que ello acarreara con un sector organizado y de fuerte presencia regional. Para la zafra 1999-2000 y como se aprecia en el cuadro 4, los productores sumaron 154 mil 182 de los cuales 93 mil 719 pertenecían a la C.N.C. y 51 mil 656 a la C.N.P.R. sólo 8 mil 807 estaban considerados como libres, es decir sin afiliación.

En puebla, existen dos ingenios, Atencindo y Capilam, sólo el primero era propiedad del grupo CAZE y el de mayor capacidad para la entidad. Tiene en su área de abastecimiento principal en 15 municipios pertenecientes a la región IV de Izúcar de Matamoros y algunas localidades vecinas del Estado de Morelos, aunque los principales son Izúcar, Cítela, Tipila, Tepeojuma y Atzala, se cultiva en tierras de riego, presentando los mas altos rendimientos a nivel nacional, quizás justamente porque la totalidad del cultivo se realiza con riego y en la zafra 1999/2000 involucró a 6 mil 202 productores agrupados el 38 por ciento en la CNC y el 26 por ciento a la CNPR (cuadros del 5 al 9) y si bien la concentración de la propiedad está presente, es menor que la tendencia expresada por los indicadores nacionales. En México, el 57 por ciento de los cañeros tiene el 24 por ciento de las hectáreas cameras mientas en el otro extremo, el 1.9 por ciento de los productores posee el 17.4 por ciento de las hectáreas cultivadas. En Atencingo el 68.1 por ciento de los cañeros detenta el 44.4 por ciento de la superficie industrializada, mientras que el 31.9 por ciento de los productores posee el 55.6 por ciento de las hectáreas.

En puebla, la tendencia expresada por las tasas medias de crecimiento del periodo 88789-99/00, indica que la su bien la superficie aumento más creció la producción caña, la cual expresa un incremento en rendimientos, seguramente asociado a las nuevas variedades y en el caso poblano a la combinación de esas variedades en tierras irrigadas.

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UNIDAD II

RECEPCIÓN DE MATERIA PRIMA

INTRODUCCIÓN

El proceso productivo se inicia con la preparación del terreno, época previa de siembra de la caña. Una vez la planta madura entre los 12 y 14 meses, las personas encargadas del área de cosecha se dispone a cortarla y recogerla a través de la mecánica y llevarla hacia los patios de los ingenios.

La caña que llega del campo, se muestrea para que se determinen las características de calidad y el contenido de sacarosa, fibra y nivel de impurezas, luego se pesa en basculas y se conduce a los patios donde se almacena temporalmente o se dispone directamente en las mesas de lavado de caña para dirigirla a una banda que alimenta las pecadoras.

OBJETIVOS Y CRITERIOS DEL APRENDIZAJE

1. Identificar las áreas y los equipos que se utilizan en el área de pesado.

1.1. Identificar las diferentes áreas de hay en la recepción de a materia prima, así como los equipos que se utilizan en el área de pesado.

DEMOSTRACIÓN DE HABILIDADES PARCIALES (RESULTADO DE APRENDIZAJE)

1.1.1. Realizar un esquema de las arenas que conforman el batey.

OBJETIVOS Y CRITERIOS DE APRENDIZAJE

2. Identificar las características que se requieren así con el tiempo para almacenar la materia prima en el área de batey

2.1. Describir las características que requiere la materia prima en almacenaje de batey

DEMOSTRACIÓN DE HABILIDADES PARCIALES (RESULTADO DE APRENDIZAJE)

2.1.1. Identificar en un ingenio azucarero el área de almacenaje y pesado (elaboración de informe).

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OBJETIVOS Y CRITERIOS DE APRENDIZAJE

3. Conocer la clasificación de los sistemas de inhibición

DEMOSTRACIÓN DE HABILIDADES PARCIALES (RESULTADOS DEL APRENDIZAJE)

3.1. Identificar de que parte del proceso se llevan a cabo los sistemas de inhibición.

OBJETIVOS Y CRITERIOS DEL APRENDIZAJE

3.1.1. Identificar de que parte del proceso se llevan a cabo los sistemas de inhibición.

EVIDENCIA FINAL

GENERALIDADES PARA EVALUAR Y CONTROL LA MADURACIÓN Y SAZONADO DE LA CAÑA DE AZÚCAR.

Es precisamente en el campo donde se inicia el proceso productivo de azúcar con la preparación del terreno de cultivo a cargo de ingenieros y trabajadores altamente capacitados y experimentados en el diseño de los campos que según posteriormente sembrados con las variedades de caña que proporcionen los mejores rendimientos según las condiciones del suelo en que se desarrollará el cultivo.

Para un mejor desarrollo de la caña, el cultivo se complementa con actividades de control de malezas tanto químicas, manuales, y mecánicas, y la aplicación de fertilizantes lo cual garantiza un buen rendimiento de sacarosa en la materia prima.

Diariamente se aplican técnicas de control biológico de plagas, con lo que se reduce el riesgo de contaminación ambiental, asimismo el factor hidrológico es considerado de vital importancia, por lo que se manejan métodos de riego estratégico para una mejor y efectiva distribución del agua, como el riego por goteo presurizado instalado en campos ubicados en el valle de Empeña y que extraen el agua de pozos tubulares, y el riego por goteo de baja presión diseñando íntegramente en el peso cuyos componentes se construyen en un taller implementando por la compañía para este fin, que se encuentra instalado en el fundo machacona sobre suelos totalmente áridos y que obtiene el agua del canal de irrigación del proyecto Chinecas.

A la edad de 12 meses la caña debe haber alcanzado el desarrollo vegetativo suficiente para ser agostada, esta edad puede variar dependiendo de la variedad del cultivo. Con este proceso de agoste los campos a cosecharse dejan de ser regados, para que la planta deje de desarrollar masa vegetal y obtenga una mayor concentración de sacarosa, la cual se convertirá en azúcar durante el proceso de producción. Esta etapa dura aproximadamente de 3 a 4 meses.

En un proceso de muestreo de procosecha se evalúan los parámetros de rendimiento y se lleva un control de calidad de materia prima, logrando así determinar dl momento apropiado para realizar la cosecha.

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Seleccionados los campos a cosecharse se procede a la quema y corte de la caña, esta labor se desarrolla en forma manual destacando la habilidad y el esfuerzo de los cortadores de caña en cada tarea que realizan. En la actualidad se viene implementando y desarrollando el “corte blanco” o corte de caña sin quemar, con lo cual se obtienen importantes beneficios como la disminución de la contaminación ambiental, reducción de las perdidas de sacarosa por permanencia de la caña en el campo, incorporación de materia organiza al campo al dejar la broza en los lomos de los surcos y que se la hemos denominado “camelloneo”, y la generación de nuevos puestos de trabajo al requerir mayor mano de obra.

Una vez que la caña ha sido cortada se procede al arrume y cargo. Este es realizado por maquinarias diseñadas de tal forma que hacen mas dinámico y eficiente el cargo, reduciendo el traslado de impurezas, como tierra y piedras, en las unidades de transporte. La materia prima al fin es llevada a la planta de procesamiento, para la producción de azúcar y sus derivados, con lapsos de tiempo promedio de 36 horas entre quema y la recepción de la caña en planta.

La unidad agrícola, se encarga del cultivo de la caña propia, en un área que depende del ingenio, aplicando sistemas altamente eficientes en el manejo de suelos, enfraestructura vial y redes de riego y drenaje.

Para obtener rendimientos culturales óptimos, se realizan procesos de seguimiento y selección de variedades de caña de azúcar que mas se adecuan a la zona, y al mismo tiempo se aplica el control biológico de plagas, empleando en estas actividades personal altamente calificado en análisis, investigación y cultivos de caña de azúcar.

Cuando los camiones llegan al ingenio, estos se pesan en las basculas de caña, se realiza la toma de muestras en el laboratorio de análisis individual mediante sondas mecánicas para determinar la calidad de la materia prima que se recibe y en base a la cual se paga individualmente a los proveedores y luego operativamente se descarga en la mesa alimentadora para iniciar el proceso de molienda.

RECEPCIÓN, PREPARACIÓN Y MOLIENDA DE CAÑA

DIBUJO

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UNIDAD III

MOLIENDA

Luego de descarga en las mesas alimentadoras, la caña se traslada mediante transportadoras hacia las cuchillas pica – caña, par su desfibrado, con lo que se facilita e proceso de extracción de jugo en los molinos, etapa en la cual utilizando la presión ejercida por las mazas o rodillos se realiza la extracción del jugo. Para mejorar este proceso, se añade agua al bagazo que va hacía el último molino, proceso conocido como imbibición (o enjuague), y adicionalmente el jugo extrado en cada molino se recircula al anterior lo que se conoce como maceracina. El bagazo que sale del último hidrolizado para utilización como alimento de ganado vacuno, o se utiliza como combustible para la generación de vapor en las calderas para el accionamiento de la picacañas y molinos, y APRA generación de energía eléctrica a través de sus turbogeneradores. El vapor de escape, es aprovechado como energía térmica en el proceso de elaboración de azúcar para calentamientos y conocimientos. El Ingenio, en consecuencia, se autoabastece de energía para todos sus procesos de manera sostenible y cuidando el medio ambiente, y genera excedentes que son transportados a la red de energía de la empresa proveedora nacional.

OBJETIVOS Y CRITERIOS DE APRENDIZAJE

1. Conocer la forma de transportar la materia prima al área de molienda.1.1. Identificar el mecanismo de transporte de la caña de azúcar.1.1.1. Identificar en un ingenio azucarero el área de transporte de la materia

prima para el área de molienda.

DEMOSTRACIÓN DE HABILIDADES PARCIALES (RESULTADOS DEL APRENDIZAJE)

1.1.1. Identificar en un ingenio azucarero el área de transporte de la materia prima para el área de molienda.

TAREA No.1.- Entregar un resumen sobre la cantidad de molienda que realiza cada ingenio a nivel nacional.

OBJETIVOS Y CRITERIOS DE APRENDIZAJE

2. Definir los objetivos de la molienda, los factores que influyen así como los parámetros que se debe considerar para incrementar la eficiencia de atracción del jugo.

2.1. Identificar los objetivos de la molienda, los factores que influyen así como los parámetros que se deben considerar para incrementar la eficiencia de extracción del jugo.

2.1.1. Registrar los objetivos de la molienda, los factores que influyen así como los parámetros que se deben de considerar para incrementar la eficiencia de atracción del jugo.

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INTRODUCCIÓN

A la fabrica llega la caña de azúcar o material vegetal crudo de genero seleccionado, al que pertenecen un gran número de variedades cuyo periodo de cosecha oscila de 12 a 15 meses. La caña para corte tiene aproximadamente las siguiente composición:

Agua 71 – 75%Sólidos 25 – 19%Fibra seca 13 – 16% Sólidos solubles: 12 – 16%Rendimiento del azúcar: 11 – 13%

La caña es transportada desde el campo hasta la fabrica de camiones que se descargan mediante guía hilo en las mesas de caña, se realiza una alimentación uniforme a las picadoras que cortan y desfibran la caña con el fin de alimentar eficientemente de caña a los molinos.

La caña al pasar por el primer molino, después de haber sido preparada por las picadoras, pierde de 70 a 80% de su peso en jugo. Para lograr una buena extracción lavamos el bagazo con agua o jugo pobre en sacarosa, esto se hace al salir de cada molino para diluir la sacarosa que aún está contenida en el bagazo y así aumentar la extracción para alcanzar más del 85% del azúcar que contenía caña.

El bagazo que sale de los molinos tiene aproximadamente 505 de humedad, 2 – 35 de sacarosa y 47% de fibra.

Al bagazo se le da diferentes usos:

Combustibles en las calderas, donde el vapor generado se usa como fuerza motriz de la turbinas que mueven los molinos y las turbinas para generar energía eléctrica, el vapor también se usa para calentamiento en la diferentes etapas de proceso.

El más fino llamado bagacillo, se emplea como ayuda para la etapa de filtración de cachaza.

Materia prima fundamental en la fabricación de tableros aglomerados de bagazo utilizados en la fabricación de muebles, divisiones, etc.

El equipo de molienda consta de:

Tandem de fabricación local compuesto en algunos por 6 molinos con rayado circular de 1 ½” x 35º en las masas cañeras y con 1 ½” x 45º en las masas superiores y bagacera, cada molino tiene acondicionado un rodillo de alimentación forzada y masa de 27” x 48” y rayado de 1 ½” x 95º. Las dimensiones de los muñones de las masas es de 1 31/4 diámetro x 15” longitud y el diámetro del pistón hidráulico de 10” molino 1, 2, 3 molinos por turbina EHOTT molinos 4,5, y 6 molinos por turbinas MURRAY

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REALIZACIÓN DE PRACTICA:

Los campos se muestrean cada 30 días, durante la etapa optima de crecimiento de la caña de azúcar (de 8 a 12 meses de edad). Para controlar riegos y fertilización.

Utilizando los análisis correspondientes a los 2 meses anteriores al corte de cada área de muestreo para el control de sazonado y maduración, para asignar prioridad de corte a cada frente.

El área de abastecimiento del ingenio Pujiltic cuenta con terrenos en forma de pendiente irregular y esta dividida en 6 zonas teniendo un promedio de 1100 a 1800 hectáreas por zona.

PRACTICA No. 1

METODOLOGÍA PARA EVALUAR Y CONTROLAR LA MADURACIÓN Y SAZONADO DE LA CAÑA DE AZÚCAR.

En cada área de muestreo se eligen 5 puntos, de muestreo convencionalmente distribuidos en el interior del área a una distancia de 10 surcos o más de las orillas, y se marca la entrada de cada una para hacer todos los muestreos en los mismos puntos. Si el área fuera rectangular, se localizará un punto en cada esquina y el quinto en alguno de los lados mayores.

La muestras se deberán empezar temprano, tan pronto hay suficiente luz, y terminarlos en un lapso no mayor de 3 horas.

Se cortan 9 cañas y 6 puntas, que forman una muestra, se atan y etiquetan para facilitar su identificación además de llevar su control, se mandan al laboratorio químico de campo.

Las muestras sucesivas se tomaran en los mismos puntos, que las del primer muestreo, cortando diferentes plantas.

Esto es para determinar la evaluación de madurez.

Una vez llegadas las muestras al laboratorio químico de campo, se procede a contar loa canutos contenidos por muestra, además de la cantidad de barrenados, al rajar la caña se cuentan los daños ya que un barrenado puede tener de 1 a 4 canutos dañados por caña. Esto es ocasionado por el gusano barrenador que es un parásito, que puede perjudicar tanto al productor como al rendimiento en fabrica ya que de acuerdo a su % de infestación tiene un descuento el productos, a la fabrica contaminada a los demás jugos bajando el rendimiento.

A la muestra representativa que consta de 9 cañas de tallos molederos, después de ser rajadas, se pasa por una picadora o desfibradora de homogeniza la muestra se pesan 400 gr, se agregan 1000 ml de agua, se llevan a la licuadora por 5 minutos, se decanta el licuado sobre un tamiz de tela de centrífuga y se recibe en una probeta de 250 ml de plástico para medir en brix en forma usual anotando la temperatura.

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Del liquido descantado y colado se ponen 100 ml en un vaso de precipitados de plástico y se agrega un poco de subacetato de plomo seco como una cuchara sopera, se filtra sobre un papel Whatman, se lleva a un tubo de 200mm a 250 mm y se observa la polarización.

La fibra que quedo en el vaso de la licuadora y la que se recogió en el tamiz del colado se vacía en una prensa hidráulica para bagazo, se lava con agua prensando varias veces; la fibra prensada se pone en una canastilla tarada de tela inoxidable de centrífuga y se lleva a la estufa de doble pared de gabinete a 110 – 120ºC , durante 16 horas y se pesa.

Otra parte del jugo decantado se miden 60 ml en un vaso de precipitado de plástico para llenar la bureta y determinar los azucares reductores.

En una pipeta se mide 5 ml de solución de tratado de potasio y se lleva a un matraz de erlenmeyer de 250 ml y con una pipeta se miden 5 ml de solución de sulfato de cobre, dejándose en el mismo matraz, agregando 40 ml de agua destilada.

Se calienta hasta la ebullición en una parrilla eléctrica durante 2 minutos.

Luego se le agrega de 2 a 3 gotas de solución de azul de metileno y se procede a su titulación hasta que el color azul desaparezca y su color final sea rojo ladrillo.

De las 6 puntas de la parte medida de los canutos numerados 8, 9 y 10, se cortan en rodajas de 2 cm aproximadamente, para formar una muestra no mayor de 100 gr y no menor de y 60 gr.

Se ponen en una canastilla de centrífuga y se llevan a la estufa de doble pared de gabinete para desecarlas 110- 120ºC por 16 horas, a peso constante, para determinar la humedad. Puede ser durante una 6 horas o en el curso de la noche, según la experiencia indique.

Las prioridades se establecen por la menor humedad y el mejor ensayo en el molino de laboratorio.

Con los resultados del primer muestreo se corrige el programa preeliminar de cortes de cada frente. U el segundo muestreo permitirá corregir las prioridades asignadas, retardando 1 mes el corte de los campos de maduración tardía o adelantando los de maduración avanzada.

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INTRODUCCIÓN A LA PRACTICA

ANÁLISIS DE LAS CAÑAS EN EL LABORATORIO DE QUÍMICO

Para determinar las prioridades del corte, las muestras representativas de cada campo se llevan al laboratorio químico en donde se realizan las siguientes determinaciones.

A. % DE SACAROSA EN CAÑA.

La sacarosa es un disacárido producido por la condensación de glucosa y fructuosa, tiene la formula empírica C12H22O11. Es el compuesto químico puro igualmente conocido bajo el nombre de azúcar de caña.

La sacarosa en caña se puede obtener por método pol-ratio.La muestra es de 9 tallos moledores más 6 de sección 8-10.

I. En el método de licuadora o por- ratio.

1. La muestras traídas de campo se deshojan, se despuntan y son etiquetadas.

2. Identificación de la muestra y picado de la misma.3. Homogeneizado de la muestra.4. Se toma una muestra representativa de 400 grs.5. Licuado de la muestra con un litro de agua durante 5 minutos.6. Decantado (separación de la fibra y el jugo diluido).

Para luego determinar en este jugo diluido el porcentaje de sacarosa, Brix y pureza.

B. % DE HUMEDAD

El porcentaje de humedad se determina en la sección 8-10 (ver anexo), que es la parte del tallo que se identifica al contar las hojas de arriba hacia abajo, a partir de la primera hoja que esta desarrollándose del cogollo y son los canutos o entrenudos que corresponden a las hojas 8, 9 y 10.

Por medio del análisis de los canutos 8-9-10 (sección 8-10) de las puntas de las cañas analizadas se determina el % de humedad.

Estas puntas se cortan en el canuto número 11 contando de arriba hacia abajo a partir de la primera hoja abierta de los canutos 8-9-10, se cortan rodajas del tercio de cada entrenudo. De uno dos mm. De grueso, se pesan 100 gramos de rodajas y se meten a la estufa para sacarlas y por diferencia relacionando el peso seco contra el peso fresco se determina el % de humedad.

C. % DE REDUCTORES PARCIALES.

El porciento de reductores pueden hacerse en la sección 8-10 o bien reportarse los reductores en jugo utilizando el extracto en el molino de ensaye.

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D. % DE FIBRA DE CAÑA.

La fibra es la materia seca e insoluble que contiene caña.

Después del decanto el bagazo es lavado, prensado, secado y pesado para determinar el por ciento de fibra.

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PRACTICA No.2

PREPARACIÓN DE LA MUESTRA

MATERIAL

Tubo de polarizar 200 ml. Vasos de plástico 200 ml. Vasos de cristal 250 ml. Matraz de 250 ml. Embudos de tela centrífuga. Cuchara cafetera de plástico. Papel filtro.

REACTIVO

Sub-acetato de plomo seco.

PROCEDIMIENTO

1. Hacer una mezcla homogénea de jugo por analizar2. Colar por medio de un embudo de tela de centrífuga aproximadamente de 100

ml. De muestra, y depositarlos en un recipiente o vaso de plástico.3. Agregar 2 a 3 gramos de sub-acetato de plomo y agitar vigorosamente,

esperar la segmentación del precipitado.4. Filtrar la solución y desechar los primero 25 ml.5. Enjuagar 2 a 3 veces el tubo del polarímetro con la solución filtrada.6. Llenar el tubo y hacer la lectura polarimétrica .

CÁLCULOS

EJEMPLO: 2 1

BR Temp. BXC FACTOR POLARIZACIÓN SAC PZA. 19.2 25º 9.52 1.2373 72.4 17.49 89.58

1. Entonces tenemos que la lectura directa de la solución al polariscopio multiplicada por el factor correspondiente al Brix, da el coeficiente de pureza como se indica en la tabla de Horne, según la formula deRice. (Ver anexo).

Pureza = (1.2373) (72.4) = 89.58

2. La sacarosa aparente o Pol del jugo extraído se obtiene multiplicando el coeficiente de pureza por Brix corregido.

Sac. Aparente (Pol) = (89.58) (19.52) = 17.49

Este factor sirve para el cálculo de los coeficientes de pureza con su defecación de plomo seco.

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PRACTICA No.3

DETERMINACIÓN DE AZUCARES REDUCTORES EN MUESTRAS DE JUGO DE CAÑA

FUNDAMENTO

Este método se basa en la propiedad que tienen los monosacáridos y otras sustancias presentes en los jugos de caña de azúcar, así como otros compuesto reductores contenidos en los jugos en procesos y productos derivados, comúnmente expresados como azúcar invertido de reducir el reactivo a licor de Fehling (el CuSo4

con el Naoh ala forma Cu (OH)2 que queda disuelto con azul intenso en el complejo orgánico que se forma con el Tartrato doble de sodio y potasio).

El aldehído, reduce el óxido cúprico o cuproso insoluble lo que se manifiesta por la transformación del color azul intenso en precipitado de color rojo ladrillo.

MATERIALES

Papel filtro para solución de azúcar. Perlas de vidrio (2 a 3 mm. De diámetro). Bureta De 50 ml. Graduada en décimas. Pipetas volumétricas 5 ml. Matraz erlenmeyer de 250 ml. Matraz aforado de 100, 250 y 1000 ml. Vasos de precipitado de 500 ml. Pinzas para matraz. Embudo sin vástago. Perilla.

REACTIVOS.

A. Oxalato de sodio anhidro.B. Ácido oxálico anhidro.C. Sol. Fehling “A” (Sulfato de cobre).

Pesar 69.28 grs. De sulfato de cobre pentahidratado (CuSO4. 5H2O), ponerlos en un matraz de 1000 ml. Agitar hasta completa disolución de los cristales y aforar con agua destilada.

D. Sol Fehling “B” (Sol. Alcalina de tartrato de sodio y potasio). Pesar 346 grs. De cristales de tartrato de sodio y potasio (KNaC4H406. 34H20), en un vaso previamente tarado, añadir 350 ml. De agua destilad, agitar hasta su completa disolución.

Por separado pesar 100 gr. de hidróxido de sodio (NaOH) en otro vaso añadir poco a poco 250 ml. De agua agitar hasta su disolución total.

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Transferir las dos soluciones par lavar los dos vasos. Mezclar, enfriar a temperatura ambiente y aforar.

E. Solución de azul metileno (indicador), 1 grs. De indicador de azul de metileno, pasarlo a un matraz de 100 ml. Agregar agua destilada poco más de la mitad hasta disolución total, aforar y mezclar.

F. Solución de Dextrosa.

Pesar 0.5 grs. De Dextrosa, anhidra Q. P, disolver y aforar con agua destilada en un matraz de 100 ml. Se prepara esta cantidad con el fin de no desperdiciar la disolución.

VALORACIÓN D ELA SOLUCIÓN FEHLING

1) En un matraz Erlenmeyer medir con una pipeta 5 ml. De solución Fehling “a” y 5 de “b”.

2) Agregar de 20 a 30 ml. De agua destilada, para evitar decrepitaciones.3) En una bureta colocar la solución de dextrosa, después de haberla enjuagado

varias veces.4) Colocar el matraz sobre la parrilla, dejar en ebullición 2 minutos.5) Agregar 3 ó 4 gotas de la solución de azul de metileno.6) Iniciar la titulación con la solución de dextrosa hasta lograr el vire de azul

turquesa o rojo ladrillo.

CÁLCULOS PARA FACTOR FEHLING

Estos cálculos se realizan para determinar el factor Fehling que son las soluciones sulfato cúprico y tartrato de sodio potasio tomando en cuenta los milímetros gastados de la solución de dextrosa.

Mls. Gastados de la solución de destroxa = 11.0 ml.

0.5 gs. --- 100 ml.X --- 1 mX = 0.005

F.F= Mls. Gastados x 0.005F.F= 11.0 x 0.005= 0.055+

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PRACTICA No.4

DETERMINACIÓN DE AZUCARES REDUCTORES EN ANÁLISIS DE POL-RATIO

En una pipeta se miden 5 ml. De la solución de tartrato de sodio y potasio y se llevan a un matraz de erlenmeyer de 250 ml. Con otra pipeta se miden 5 ml. De la solución de sulfato de cobre y se ponen en el mismo matraz, agregando unos mililitros de agua destilada, se calienta hasta ebullición en una parrilla eléctrica durante dos minutos, se agregan 3 o 4 gotas de solución de azul metileno y se procede a su titulación hasta que el color azul desaparezca y de un viraje a rojo ladrillo, anotando los mililitros gastados en la titulación.

CÁLCULOS

% AZÚCARES REDUCTORES = Factor de licor de Fehling x (1400 – peso de la fibra) x 100 ml. gastados en la xp. Especifico x 400

titulación

El peso especifico se obtiene con el Brix corregido del jugo diluido interpolando el brix entero con su decimal en la tabla para pesos específicos, sacadas del manual de caña de azúcar de Spencer Mead. (ver anexos col.2)

Ejemplo.

Se gastaron en la titulación 40 ml.Brix del jugo diluido =5.0 P.E. 1.01680Peso de fibra en 400 gramos =50.0 gramos

Azúcares reductores = 0.518 x (1400 – 50.0) x 100 = 6.993 = 0.43% 40 x 1.011680 x 400

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PRACTICA No.5

DETERMINACIÓN DE SÓLIDOS APARENTESGRADOS BRIX (BX)

FUNDAMENTO

Esta basado en la medición aparente dada por la concentración de los sólidos disueltos y en suspensión, empleando para el efecto, un hidrómetro con escala en grados Brix y calibrado a 20ºC.

EQUIPO

Probetas con capacidad de 500 ml. Embudos de tela de centrífuga. Areómetro Brix de 0 – 10º, 10 - 20º y 20 – 30ºC Calibrados a 20ºC, con termómetro integrado. Tabla par la corrección de las lecturas por temperatura.

PROCEDIMIENTO

1) Con la muestra preparada, llenar la probeta colando el jugo con un embudo de tela centrífuga, esta debe llenarse hasta que se derrame, para eliminar las partículas de fibra y otras materias en suspensión.

2) Dejar en reposo hasta la eliminación total de las burbujas de aire hayan llegado a la superficie.

3) Introducir cuidadosamente el areómetro Brix, de tal manera que el vástago no se sumerja más de un centímetro de la posición en que debe permanecer estable, flotando libremente sin tocar las paredes de las probetas. Al introducir el areómetro, soplar el jugo mientras se desborda para el derrame de la espuma.

4) Tome la lectura, en la lectura en la parte inferior del menisco al nivel del liquido, ya que esta varia de acuerdo con la viscosidad. Se anotan unidades y décimas.

5) Dejar reposar el areómetro dentro de la solución para que estabilice el nivel de flotación y para que el termómetro adquiera la temperatura del líquido.Tomar las dos lecturas al mismo tiempo.

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PRACTICA No. 6

DETERMINACIÓN DE % DE HUMEDAD EN LA SECCIÓN 8 – 10MÉTODO GRAVIMETRICO

FUNDAMENTO

Las materias volátiles y el agua en una muestra pesada, se eliminan calentando sobre una estufa bajo condiciones específicas de tiempo temperatura y vacío.La perdida de peso se calcula como humedad.

La eliminación de agua de una muestra requiere que la presión parcial de agua en la fase de vapor, sea inferior a la que alcanza en la muestra, de ahí que sea necesario cierto movimiento de aire.

EQUIPO

Balanza granataría eléctrica con sensibilidad o.1 gr. Estufa de desecación con capacidad para 50 a 80 muestras de acuerdo a las

necesidades del manejo del numero de muestras diarias a manejar en cada ingenio, deben de estar provistas de circulación de aire-ventilador con termostato para regular la temperatura con oscilación de 1 a 3 grados centígrados, corriente 125 – 220 volst con arrancador especial e independiente del ventilador y los demás contactos eléctricos.

MATERIAL

Tarjetas de cartón. Bolsas de polietileno. Charolas cuadradas o rectangulares de aluminio o tela metálica de centrífuga

de medidas adecuadas ya conocidas en los ingenios.

Ejemplo.

22 x 22 x 4 cm, 15 x 15 x 6cm, 15 x 15 x 4 cm, 23 x 23 x 4 cm.

NOTA: Ajustándose a los compartimientos de su estufa.

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PRACTICA No.7

DETERMINACIÓN DE LA FIBRA EN MUESTRAS DE CAÑA DE AZÚCAR

MATERIAL

A. Recipiente para lavar y secar la fibra.B. Recipiente para pesar la picadura de caña.C. Probeta de 1000 ml.D. Brocha de pelo de camello de 2.5 cm.

APARATOS

A. Balanza con sensibilidad de -+ 0.1 gramo

B. Desfibradora de laboratorio (picadora).

La velocidad de entrada de las cañas a la picadora debe ser uniforme par que no haya perdida de jugo y como consecuencia pérdida de sacarosa y tener así una muestra de picadura de caña homogénea, evitando trozos de caña grandes mal picadas.

C. Licuadora con velocidad de 15,500, 18,300 y 20,000 R.P.M. provistos de cuchillas afiliadas y hélice de turbulencia, adaptado a un vaso de 4 litros de capacidad.

Las cuchillas de la picadora deben de estar bien afiladas para obtener una picadura fina de 1 cm. Y las aspas de licuadora deben estar bien afiladas para obtener un buen licuado y buena extracción de sacarosa.

D. Horno de desecación con termómetro.

PROCEDIMIENTO

1) Tarar el recipiente para la muestra.2) Pesar 400 gramos tomada de la parte media de la muestra homogénea.3) Transferir cuantitativamente el vaso del desintegrador, añadiendo un

litro de agua.4) Hacer funcionar el desintegrador por 5 minutos.5) Pasar cuantitativamente toda la fibra contenida en el vas del

desintegrador al recipiente para lavar y prensar.6) Lavar la fibra contenida con agua hasta que una prueba de esta no de

reacción positiva con alfa naftol.7) Escurrir el exceso de agua y colocar el recipiente en el horno de

desecación durante 24 horas (125ºC).8) Al cabo de este tiempo, pesar el recipiente en caliente, este paso n

debe prolongarse mas de un minuto.9) Con la ayuda de la brocha, limpiar el recipiente de cualquier residuo de

fibra y pesarlo solo, para obtener la tara.

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CALCULO

Fibra = w1 - w2 x 100 Peso de la muestra

DONDE:

W1= Es el peso del recipiente con fibra expresada en gramos.W2= Es el peso del recipiente limpio, expresado en gramos.

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UNIDAD IV

CLARIFICACIÓN Y LIMPIEZA DEL JUGO.

INTRODUCCIÓN.

El jugo proviene de los molinos, una vez pesado en básculas, pasa al tanque de alcalización donde se neutraliza su acidez y as evitar la inversión de la sacarosa, proceso que ayuda a precipitar la mayor parte de las impurezas que trae el jugo. El jugo alcalinizado se bombea a los calentadores donde se eleva su temperatura hasta un nivel cercano al punto de ebullición y luego pasa a los clasificadores continuos en los que se decantan y sedimentan los sólidos, mientras el jugo clarificado continua al proceso de la evaporación. Los sólidos decantados en forma de torta de filtros, pasa a los filtros rotativos al vacío que permiten el paso del jugo, y retienen la cachaza que luego de separadas es utilizada como abono en las plantaciones de cada propia por su alto contenido de materia orgánica.

El producto de esta cuarta unidad es el de conocer los tratamientos que se realizan para la eliminación de las impurezas. Conocer los formas en que pude realizarse la sustitución y alcalinización así como identificar los objetivos del calentamiento, dilatación y filtración del jugo.

OBJETIVOS Y CRITERIOS DE APRENDIZAJE

1. Discutir los tratamientos que se realizan para la eliminación de impurezas.1.1 Resumir sobre los tratamientos que se realizan para la eliminación de impurezas.

PRESENTACIÓN DE HABILIDADES PARCIALES (RESULTADO DEL APRENDIZAJE)

1.1.1 Analizar los tratamientos que se realizan para la eliminación de impurezas.

OBJETIVOS Y CRITERIOS DE APRENDIZAJE

2. Analizar las formas en que puede realizarse la sulfitación y alcalinización.2.1 Concluir sobre las formas en que puede realizarse la sulfitación y alcalinización.

DEMOSTRACIÓN DE HABILIDADES PARCIALES (RESULTADO DE APRENDIZAJE).

2.1.1 Verificar las formas en que puede realizarse la sulfitación y alcalinización.

EVIDENCIAS FINALES.

Ta-3. Realizar una investigación sobre el proceso de clarificación y limpieza del jugo.

Ta-4. Elaborar un diagrama de flujo del proceso de clarificación y limpieza del jugo.

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OBJETIVOS Y CRITERIOS DEL APRENDIZAJE

3. Identificar los objetivos del calentamiento, decantación y filtración así como los equipos utilizados para este proceso.

3.1 Explicar cada uno de los equipos utilizados para el proceso de calentamiento, decantación y filtración.

3.1.1 Mediante visitas a un ingenio azucarero estudiar e identificar cada uno de los equipos utilizados para el proceso de calentamiento y filtración.

ALCALIZACIÓN

Después de haber sulfitado y pesado el jugo, la siguiente etapa es alcalizarlo, cual se utiliza en forma de lechada de Hidróxido de Calcio. La alcalización tiene como finalidad neutralizar la acidez del jugo e impedir la inversión de la sacaros formando compuestos insolubles que pueden eliminarse fácilmente.

Una buena alcalización tiene como resultados: la separación rápida y clara del precipitado (cachaza), jugo claro y brillante con un pH alrededor de 7.0 y un mínimo de sales en solución. Cuando se alcaliza la precipitación de fosfato de calcio de inicia.

El procedimiento de encalado en frío tiene las siguientes ventajas:

Se obtiene menos espuma. El jugo claro es mucho más brillante. La cachaza filtra mejor y produce tortas secas y porosas. Las ceras eliminan en mayor proporción.

REACCIONES DE LA CAL EN EL JUGO.

La cal con el jugo, reacciona de tres formas diferentes.

Forma sustancias insolubles (no son reversibles). Las sustancias que se producen quedan en solución. Las sustancias dispersas en suspensión son coaguladas.

Las mejoras que se pretenden con la alcalización están basadas en ciertas eliminaciones parciales de:

Iones hidrogeno, minimizado el riesgo de inversión.Sales inorgánicas disueltas generalmente llamadas cenizas que ocasionan altas viscosidades y una producción excesiva de miel.Sustancias que dificultan la filtración del jugo y que con su eliminación se mejora el brillo del producto final.Materia en suspensión cuya eliminación mejora la calidad de la meladura y por consiguiente la calidad del grano.

CALENTAMIENTO.

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Después de que jugo ha sido alcalizado con el fin de acelerar esta reacción se elimina todos los cuerpos insolubles del jugo en forma de lodo. El jugo se calienta en calentadores que entra a una temperatura de 35°C y sale a una temperatura de 100 – 103°C, la presión de operación de estos calentadores es de 14 – 21 lbs/pulg2.

Con esto se asegura la buena reacción de la cal y mejor forma para facilitar la

separación de los lodos y demás materias insolubles.

Los calentadores trabajan en serie, ya que lo usual es dar un calentamiento primario con vapor extraído de una pre-evaporador y calentamiento secundario con vapor de escape de los meleadores.

En todo los procesos que alcalizan o calientan se busca inducir la coagulación o la precipitación en etapas buscando la formación de floculo de mayor diámetro posible con el máximo de densidad en cada etapa para que se asienten rápidamente.

Los calentadores más conocidos y usuales son los de superficie, donde el jugo circula por el interior de uno o varios haces de tubos y el vapor se condensa al contacto del mismo jugo con el exterior de los tubos calentando a la vez el mismo.

CLARIFICADO.

El jugo ha sido sulfatado, alcalizado, calentado se le adiciona un floculante de poli-

electrolitos por medio de una cámara de floculación, cuya función de este, es

aumentar tanto el diámetro como la densidad de la partícula, esto se le adiciona

antes de entrar al clarificador.

El jugo llega al clarificador por medio de bombas, estas pasan el jugo a través de los calentadores y luego al tanque flash situado arriba del clarificador.

En el tanque flash se separa el vapor, aire, gases incondensables que fácilmente desalojan por una chimenea, descargando el liquido caliente.

Para la clarificación se utiliza las de operación continua, a la que se hace llegar de manera regular y continua el jugo a decantar y este debe ser suficientemente grande para que la velocidad de escurrimiento y circulación del jugo sea de una velocidad lenta que no impida que la decantación se realice.

La clarificación continua, presenta las siguiente ventajas:

Se eliminan perdidas de tiempo y de capacidad que se originan en el llenado y vaciado de los tanque.

Menos mano de obra. Regularidad en la calidad del jugo. Separación de la cachaza espesa al provenir del fondo del clasificador.

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Cuando la clarificación se realiza, el jugo con más alta densidad se concentra en la parte inferior del clasificador y en la superficie el más ligero. EL jugo claro se extrae por medio de válvulas localizadas en la parte lateral y a todo lo ancho del aparato conduciendo al jugo a un tanque colector.

Los clarificadores continuos son tanques cilíndricos con charolas y fondo cónico, donde está colocado el espesador de cachaza. Los clarificadores están provistos de una flecha central que se encargan de los movimientos de los barrenadores de cachaza que consisten en brazos giratorios con paletas o rastras que facilitan el arrastre de la cachaza al fondo del aparato.

El tiempo de retención en el aparato debe ser el más corto posible para evitar pérdidas de sacarosa, por el contacto prolongado del jugo con el calor. El tiempo del jugo dentro del clarificador debe ser de dos horas como máximo.

El control de trabajo del clarificador se realiza observando la calidad del jugo claro por tiempo determinación de análisis de purezas, pH glucosa y turbidez. La clarificación se puede decir que es el paso más importantes en la elaboración de azúcar y también el mas difícil, si la clarificación es mala todas las operaciones siguientes serán malas, porque no pueden remediarse en los pasos siguientes.

La producción de azúcar de buena calidad con mala clarificación es imposible, por lo que este paso merece mucha atención.

FILTRACIÓN

En la clarificación propiamente se separa el jugo dos parte:

Jugo claro que queda en la superficie. Cachaza que se reúne en el fondo y es enviada al departamento de filtración para

que se le extraiga el jugo contenido.

El jugo claro continúa el proceso de fabricación, mientras que la cachaza debe

filtrarse por alto contenido de sacarosa que tiene.

La filtración es una operación que consiste en la separación de sólidos, esto se hace pasando el liquido a través de los poros al vacío que retiene las partes sólidas. Un filtro al vacío está constituido por cilindro hueco que gira dentro de un deposito lleno de cachaza, el cilindro se encuentra revestido de telas de cobre o acero inoxidable, perforadas que se asientan en bastidores de latón o plástico.

La cachaza una vez fija en el cilindro por la acción del vacío, se agota con agua caliente que se bombea a altas presiones por medio de toberas especiales de lavado. La torta se seca por la misma acción del vacío que se suspende a través de un bloque ajustable.

La cachaza seca se desprende de la superficie por medio de raspadores de hule o neopreno. Esta es de consistencia pastosa, color negruzco y que arrastra la mayor parte de impurezas que traen los jugos como tierra, sólidos insolubles, ceras, etc. Y parte de sacarosa que hay que separar.

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El jugo extraído de cachazas se envía a los tanques de alcalización para ser nuevamente procesados, mientras que la cachaza la llevan a un transporte de desechas o captándose en una tolva para conducirse al campo donde sirve como abono.

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UNIDAD V

CONCENTRACIÓN DE JUGOS.

INTRODUCCIÓN.

El propósito de esta quinta unidad de la asignatura de tecnología azucarera es la de analizar los principios, composición y funcionamiento de los evaporados.

Además también el de conocer los tipos, principios y funcionamientos de lo condensadores.

En este punto se comienza a evaporar el agua del jugo. El jugo claro que posee casi la misma 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 %.

Éste proceso se da en evaporadores de múltiples efectos al vacío, que consisten en una solución de celdas de ebullición dispuestas en serie. El jugo entra primero en el preevaporador y se calienta hasta el punto de ebullición. Al comenzar a ebullir se genera vapores los cuales sirven para calentar el jugo en el siguiente efecto, logrando así un menor punto de ebullición en cada evaporador. En el proceso de evaporación se obtiene el jarabe o meladura. La meladura es purificada en un clarificador. La operación es similar a la anterior para clarificar el jugo filtrado.

OBJETIVOS Y CRITERIOS DE APRENDIZAJE

1. Analizar los principios, composiciones y funcionamiento de los evaporadores.1.1 Identificar los principios, composición y funcionamiento de los evaporadores.

DEMOSTRACIÓN DE HABILIDADES PARCIALES (RESULTADOS DE APRENDIZAJE)

1.1.1 Demostrar la aplicación del funcionamiento de los evaporadores.

EVIDENCIAS PARCIALES

Ta-3. Realizar la investigación de los diferentes evaporadores y condensadores en la industria azucarera.

2. Conocer tipos, principios y funcionamiento de los condensadores.2.1 Explicar el principio y funcionamiento de los condensadores.

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DEMOSTRACIÓN DE HABILIDADES PARCIALES (RESULTADOS DE APRENDIZAJE)

2.1.1 Demostrar la aplicación del funcionamiento de los condensadores.

TEMA 1

OBJETIVOS DE APRENDIZAJE.

Analizar los principios, composición y funcionamiento de los evaporadores.

CRITERIOS DE APRENDIZAJE.

Identificar los principios, composición y funcionamiento de los evaporadores.

DIDÁCTICA DE ENSEÑANZA.

El profesor expone el tema impartido en base a los objetivos de la presente unidad.

TEMA 2.

OBJETIVOS DE APRENDIZAJE.

Conocer los tipos, principios, funcionamiento de los condensadores.

CRITERIOS DE APRENDIZAJE.

Explicar el principio y funcionamiento de los condensadores.

DIDÁCTICA DE ENSEÑANZA.

El profesor expone el tema impartido en base a los objetivos de la presente unidad.

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CARACTERÍSTICAS DE LOS PRINCIPALES DEL EQUIPO EN EL PROCESO DE CONCENTRACIÓN

TANQUE DE JUGO CLARO:

Este tanque es de tipo vertical cilíndrico que cuenta con una capacidad de 24 mil litros, en su parte exterior está forrado con un aislante térmico para evitar pérdidas de calor.

CALENTADORES DE JUGO CLARO 1 Y 2:

El calentador es un recipiente de hierro cilíndrico de tipo horizontal que aloja en su interior tubos de cobre sujetos a un cabezal, que siendo a la vez el espejo donde se expansionan los tubos, lleva consigo las celdas por donde se llevará a cabo la circulación del jugo. En su exterior cuenta con un envolvente o aislante térmico de asbesto.El jugo para por el interior de los tubos y el vapor que entra por la parte superior del cilindro se condensa al hacer contacto con el exterior de los tubos, cediendo así su calor latente al jugo, (Ver anexo No.I).

PRE-EVAPORADORES:

Un pre-evaporador, es un evaporador de un solo efecto que cuenta con las siguientes partes:

CUERPO: Es el recipiente donde circula el jugo claro y los vapores del mismo, es un cilindro vertical que está montado sobre un recinto de calefacción o calandria, el cuerpo termina en la parte superior de un separador.

SEPARADOR: Evita los arrastres de jugo que pueden llevar los vapores que ahí se forman.

CALANDRIA O UNIDAD DE CALEFACCIÓN: Es un recipiente comúnmente cilíndrico formado por dos placas a las que están roladas tubos de cobre por los cuales fluye el jugo y por lo exterior de los mismos se condensa el vapor después de ceder su calor latente, también esta dotada de un tubo central más grande por el cual se descarga el jugo concentrado. (Ver anexo No. II).

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MIRILLAS DE OBSERVACIÓN: Sirven para examinar visualmente el funcionamiento del pre-evaporador.

REGISTRO HOMBRE: Sirve para realizar operaciones necesarias.

CUÁDRUPLES O EVAPORADORES:

Son equipos muy similares a los pre-evaporadores, solo que a diferencia de estos, el equipo de evaporación está compuesto por cuatro vasos o efectos conectados en serie que usan el vapor para la evaporación en forma múltiple, calentando con las evaporaciones del primer cuerpo las del segundo y con las de este las del tercero, hasta llegar al cuarto vaso, multiplicando de esta forma su efecto calórico y por lo mismo acelerando en cada evaporación la concentración del jugo hasta alcanzar la consistencia de meladura. (Ver anexo No. III).

TANQUES DE MELADURA:

Son tanques de tipo horizontal rectangulares, actualmente se cuenta con 7 tanques de diferentes capacidades los cuales suman un total de 203,815.92 litros.

CONDENSADORES:

A) CONDENSADORES O CONTRACORRIENTE DE CASCADA:Estos aparatos están constituidos por un tanque metálico grande, cilíndrico vertical, en el cual el vapor se desprende de la ebullición del jugo, entra por una amplia entrada colocada en la parte cilíndrica inferior y el agua fría que lo va a condensar entra por la parte superior, descendiendo de modo que se forme dos corrientes, la del vapor que trata de ascender y la del agua que baja; para que el agua y los vapores entren en íntimo contacto se procura que la corriente del agua fría forme cascadas por medio de mamparas transversales de modo tal que sea lo más eficiente del intercambio de energía de los vapores con el agua fría.Estos condensadores forman un excelente vacío de 25 a 27 pulgadas de Hg. Realizando de esta manera dos funciones muy importantes. (Ver anexo No. IV).

B) CONDENSADORES MULTIJET: Tiene forma de un cilindró vertical rematado en el fondo por un cono, que conecta su parte más angosta por una tobera venturi (tobera de descarga). En el centro tiene una caja de agua a una presión de 7 a 10 p.s.i.g. donde están insertadas unas toberas o boquillas que producen un conjunto de chorros de agua a relativamente alta velocidad, estos chorros convergen hacia una tobera de descarga más grande que se conecta a la columna barométrica. Los chorros de agua arrastran consigo el aire y los gases incondensables que salen con el agua por la “pierna” o columna barométrica, formando con esta caída del agua un alto vacío. (Ver anexo No. V).

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BOMBA PARA LA GENERACIÓN DE VACÍO:

Son bombas rotativas de vacío que se emplean como auxiliares para extraer los gases incondensables de los condensadores o contracorrientes y para producir el vacío necesario para la operación de los cuádruples en los vasos 3 y 4.

INSTRUMENTOS

VACUÓMETROS:

Es un instrumento para medir presiones inferiores que la de la atmósfera, se utiliza para medir el vacío al que trabajan los vasos 3 y 4 de cada equipo de evaporación.

MANÓMETROS:

Son indicadores de presión efectiva en libras por pulgada cuadradas, y en atmósfera o kilogramos por centímetro cuadrado.

TERMÓMETROS:

Son termómetros bimetálicos de carátula circular, propios para indicar la temperatura del jugo que se encuentra en el cuerpo.

INDICADORES DE NIVEL:

Son instrumentos auxiliares que sirven para visualizar el nivel de jugo dentro de la calandria.

VÁLVULAS NEUMÁTICAS.

Estas válvulas son reguladoras de flujo de jugo, las cuales están calibradas a 15 libras por pulgada cuadrada, llenando hasta 1/3, de altura en la calandria.

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PROCEDIMIENTO DEL TRABAJO REALIZADO

El jugo claro se obtiene a través de la clarificación. Este jugo es azúcar disuelto en agua junto con ciertas impurezas. Cuando se ha quitado ya la mayor cantidad posible de impurezas queda por eliminar el agua, este es el objeto de la evaporación.

METODOLOGÍA

El jugo clarificado tiene una temperatura de aproximadamente 90 – 95ºC, con una concentración de 15 – 17 Grados Brix, este se hace pasar por los calentadores de jugo claro, los cuales deben trabajar con una temperatura de 100 - 115ºC a una presión de vapor de 2.5 kg./cm2.

Enseguida el jugo calentado para por otra etapa de calentamiento, llevada a cabo en los pre-evaporades con el fin de eliminar parte del agua contenida en el jugo y de esta manera aprovechar los vapores generados para el abastecimiento de los calentadores de jugo alcalizado (clarificación) o bien a los primeros vasos de los cuádruples. Los pre-evaporadores deben trabajar con una temperatura de 115 - 118ºC y con presiones de 1.2 - 1.3 Kg./cm2 en el vaso y 2.0 Kg./cm2 en la calandria. El nivel de jugo debe alcanzar hasta 1/3 de altura de la calandria.

El jugo se hace pasar a los cuádruples iniciando en el primer vaso o efecto, haciéndolo circular por la calandria donde el jugo entrará por toda la fluxería y saldrá por un tubo bajante con una concentración mayor a la inicial, de esta manera alimentará a los siguientes vasos.

A) Revisar el nivel del jugo en los cuatro vasos a través del indicador de nivel o

por las mirillas de observación.

B) Tomar muestras de jugo en cada salida de los vasos para determinar la concentración, la cual debe encontrarse entre los siguientes valores.

Cuando la concentración del jugo en el último vaso o melador alcance los 60-65ºBRIX se puede decir que ya alcanzó las condiciones favorables para continuar con el siguiente proceso, que es la formación de cristales o cristalización.

Por último, se envía el producto final de la evaporación por medio de un sistema de bombeo a los tanques de meladura, para poder continuar con el proceso de elaboración de azúcar estándar.

Durante el proceso debe realizarse la limpieza de los equipos.

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DIAGRAMA DE FLUJO

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JUGO CLARO

TANQUE DE JUGO CLARO

CALENTADORES DE JUGO CLARO

CONDENSADOSVAPOR

VAPOR PRE-EVAPORADORES CONDENSADOS

VAPOR VASO No. I

VASO No. II

VASO No. III

VASO No. IV

MELADURA

BOMBA TANQUE DE MELADURA

CONDENSADOS

VACÍO

VACÍO

SISTEMA DE VACIÓ

Los tachos trabajan al vacío, por lo que es necesario utilizar un sistema para producirlo y manejarlo. Para crear un vacío inicial dentro del tacho, hay que extraer de él, todo el aire y todos los gases incondensables, siendo esta función de la bomba de vacío. Como resultado de la cocción de los materiales se producen vapores, los cuales deben ser condensados, con el propósito de mantener el vacío dentro del tacho. El mantener este vacío es función del condensador. Se puede decir entonces, que el vacío se produce y mantiene mediante un sistema de bomba de vacío y condensador barométrico.

El condensador tiene comunicación directa con el tacho.

Diferentes sistema de vacío.

1. Condensador y bomba de vacío centrales. Funciona con uno solo de cada uno de los siguiente aparatos:

Bomba de vacío. Bomba de inyección de agua fría al condensador. Condensador barométrico.

Este sistema es poco usado por las grandes desventajas que tiene, ya que al

presentarse algún problema, se resiente en todos los aparatos.

2. Condensadores individuales y bomba de vacío individual. Este sistema funciona con condensador y bombas de vacío para cada tacho.

3. Condensadores individuales con bomba central de vacío. En este sistema, se cuenta con condensador para cada tacho pero todos los condensadores están conectados a una sola bomba central de vacío.

El condensador es un equipo que consta de:

Una cámara cilíndrica, cerrada, con fondo cónico. Un sistema de toberas o mamparas, colocadas en el interior de la cámara y que

distribuyen convenientemente el agua fría que entra. Una columna barométrica, que sirve de desalojo a los condensadores y que

descarga en un bache lleno de agua, que sirve de sello. Una tubería que lo comunica directamente con el tacho. Una válvula para entrada de agua fría. Bomba de vacío acoplada, para extraer el aire seco y los gases incondensables.

Los vapores procedentes del tacho pasan al condensador a través de una tubería. El agua fría es bombeada y entra a través de una válvula. Una vez dentro, el agua es conveniente distribuida por las toberas o mamparas. El punto de entrada del vapor y del agua, así como el sistema mediante el cual se ponen en contacto es variable. Sin embargo, una vez que el vapor y el agua se juntan, el vapor se enfría hasta volverse líquido, o dicho de otro modo el vapor calienta al agua fría, obteniéndose como

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resultado; agua caliente y aire seco. El aire seco se extrae mediante la bomba de vacío. Esta agua caliente baja a presión por la columna barométrica y descarga en un bache lleno de agua, de donde se envía comúnmente a un enfriadero para después recircularla.

La bomba de vacío tiene la función de extraer del tacho, para formar vacío en su interior antes de que el tacho se ponga en marcha; así como de mantener este vacío durante su operación, mediante el desalojo del aire y de los gases incondensables.

El granero es un dispositivo cilíndrico o en “U”, que puede tener o no movimiento y que está conectado al sistema de vacío central, u operar con un sistema propio de vacío. Sirve para almacenar pies de templa que después se desarrollarán en los tachos. Tiene comunicación, por medio de válvulas, con los tachos y con los otros graneros. Debe contar con válvula de rompe – vacío. Cuenta con lunetas de observación.

El semillero es un dispositivo cilíndrico o en “U”, generalmente abierto, que se usa para guardar el magma que se preparo en el mingler, antes de que sea utilizado en los tachos.

Los mezcladores son depósitos cilíndricos o en “U”, generalmente horizontales y abiertos. Constan de un eje horizontal, provisto de un agitador que gira lentamente. La rotación del agitador mantiene la masa cocida en movimiento, e impide que los cristales de azúcar se depositen en el fondo. Están situados arriba de las centrifugas. En ellos se descarga y mantiene las masas cocidas, hasta el momento de ser purgadas en las centrifugas. Constan, según el número de centrifugas, de una o varias compuertas de corredera, las cuales deben ajustar perfectamente. Al abrirse la compuerta, la masa cocida cae por gravedad a las centrifugas, debe existir un mezclador para cada tipo de masa cocida.

GENERALIDADES

MUESTRA Y MUESTREO

Antes de analizar una muestra en el área de recepción es necesario obtener la técnica de muestreo ya establecido por el laboratorio de fábrica, es recomendable hacer un muestreo para obtener resultados correctos, en caso contrario, los análisis de la muestra darán resultados erróneos.

El muestreo, dentro de la determinación de los diferentes análisis de mieles; es importante, ya que es la acción de recolectar una porción de materia (muestra representativa). Seleccionada de tal forma, que presente las características esenciales del volumen total del material. También puede definirse como el punto d partida para iniciar el control del proceso de fabricación de azúcar y así como el control de calidad de esta.

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El control de calidad, se define como la acción por medio de la cual se vigila la calidad de un material, cuidando que sus características se encuentren dentro del rango previamente establecido.

RESPONSABILIDAD DE MUESTREADOR

La persona deber ser capacitada adecuadamente para que tenga la facilidad de tomar las muestras, que sean necesarias y analizarlas en el laboratorio.

Es muy importante que el muestreador tenga la responsabilidad de reconocer e informar cualquier caso extraño dentro del área.

Los requisitos de un sistema de muestreo son, que el muestreador, sepa seleccionar los equipos con que va a muestrear y los procedimientos para tomar eficaz y correctamente las muestras.

La buena toma de una muestra y el tratamiento que se le dé durante los análisis, tiene una gran importancia en el control del proceso de elaboración.

Por medio de los resultados de los análisis, los encargados de elaboración deciden, si es necesario hacer alguna modificación en las operaciones del proceso.

LUGAR Y PROCEDIMIENTO PARA OBTENER LA MUESTRA PARA EL ANÁLISIS

Al término de la molienda se obtienen dos productos guarapo y bagazo (jugo de caña mezclado).

El guarapo se bombea a unas básculas en donde es pesada con el propósito de mantener un control sobre la cantidad que entra a la fabrica, pasando después al departamento de clarificación, que tiene por objeto la eliminación química a alta temperatura entre el jugo y el carbonato de calcio, que se añade en forma de lechada.

A la salida de clarificado se obtiene 2 productos jugo claro (libre en gran parte de impurezas), en donde el muestreador toma cierta cantidad de muestra y lo traslada al laboratorio para proceder al análisis.

El jugo claro, continúa hacía el área de evaporadores y cachaza es enviada a filtros especiales, donde por medio de lavado se recupera el azúcar que todavía contiene. Para su envío al área de clarificación. El jugo claro es llevado al departamento de evaporadores, en donde se le elimina gran parte de agua que contiene, obteniéndose una solución de azúcar más espesa denominada meladura, ya que esta muestra para al departamento de cristalización.

La meladura que proviene de los evaporadores se concentra en los tachos, se aplica agua al condensador, se aspira la meladura hasta cubrir la calandria.

A continuación se aplica vapor, concentrando la meladura, hasta una sobresaturación, en esta fase (cristaliza la meladura y crece el grano), cuando los

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cristales tienen el tamaño adecuado, se manda la masa a las centrífugas y se obtiene azúcar, esta masa se le llama miel “A” y con la misma purga manufactura una templa “B”, dando azúcar y miel agotado en forma tal, que permite hacer una templa “C” final.

El azúcar procedente de ella tendría que ser procesada, por no estar en condiciones de ir al comercio y sus mieles no permiten mayor agotamiento.

Estas cuando se han agotado al máximo, se envían a los tanques de depósito del ingenio llamados tanques de miel fina, donde se toman para fabricar alcoholes, aguardiente y alimento para ganado. Todo el agotamiento se rige por la pureza de los niveles de la meladura.

Una vez obtenida la masa cocida (mezcla de cristales) miel madre, esta es enviada al área de centrífuga donde se obtiene por un lado, cristales de azúcar y por otro material incristalizable denominado miel fina.

El azúcar de “C” se mezcla con otras soluciones azucaradas formando una magna que se envía a depósitos denominados semilleros.

Este material que contiene sacarosa en forma de cristales, sólo que muy pequeños, sirve como base o pie para otras templas de mayor pureza, en donde esos cristales adquieren un tamaño apropiado.

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PRACTICA No.8

DETERMINAR EL REDUCTOR PARCIAL

MATERIALES Y EQUIPO

1. Soporte universal (1)2. Pinzas para matraz 81)3. Pinzas para bureta (1)4. Matraz Erlenmeyer de 250 ml (4 o 5)5. Vaso de precipitado de 250 ml (5 o 6)6. Probeta de 40 ml. (2 0 3)7. Parrilla eléctrica (1)8. Pipeta graduada de 10 ml (1 o 2)9. Muestra de la miel (50 ml)10. Meladura, miel final, desmenuzado, jugo claro.

REACTIVOS

Solución de sulfato de cobre 10 ml. Solución de tartrato de sodio y potasio 10 ml. Azul de metileno (2 a 3 gotas). Agua destilada 50 ml.

METODOLOGÍA

1. Tomar un matraz Erlenmeyer de 250 ml.2. Agregar 5 ml de sol. Sulfato de cobre y 5 ml de tartrato de sodio potásico.

Agitarlo perfectamente.3. Medir 10 ml de agua destilada, en la probeta y agregarlo con la solución.4. Agitarlo perfectamente bien.5. Luego agregarle 2 o 3 gotas de azul de metileno.6. Colocarlo en la parrilla eléctrica, hasta hervir.7. Luego tomar la muestra de la miel y pipetear junto con la solución.8. hasta que nos dé un color amarillo.9. Se checa la cantidad de muestra miel que se gasto y se determina el

resultado.

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PRACTICA No.9

DETERMINAR EL % DE BRIX PARA OBTENER (PUREZA)

MATERIAL DE LABORATORIO

1. Dos vasos de acero inoxidable (1000 ml)2. Dos Brixómetro de cáp. (10 a 20) (40, 60)3. Probeta de 250 ml (3 o 59 de acuerdo al análisis que se realiza4. (1 o 2) Espátula5. (1) Agitador de madera.6. (4 o 6) Vaso de plástico.7. (1) Maestreado de madera.8. Balanza granataria.

MUESTRA

Miel final Meladura Desmenuzado Jugo Claro Mezclado

METODOLOGÍA

1. Equilibrar los vasos de acero inoxidable, con la balanza granataria (vacía).2. En un vaso se coloca 350 ml de la muestra de miel y equilibrar en agua

destilada.3. Ya que estén equilibrados se mezclan perfectamente bien, la miel y el agua

con una agitador de madera o manual.4. Se deja cierta cantidad de miel para la doble.5. De otro vaso que contiene la muestra, se le agrega más agua, para hacer la

dilución.6. En una probeta de 250 ml, se le agrega la miel de la doble y se coloca el

brixsómetro (Cáp. De 20, 60) y se determina el % Brix y Tº y se corrige con la tabla de temperaturas.

7. La muestra de disolución se coloca en una probeta de 250 ml y se determina el % de Brixsómetro (10 a 20) X Tº y se corrige con la table de Tº

8. Determinar los resultados.

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PRACTICA No.10DETERMINAR LA POLARIZACIÓN

MATERIAL Y EQUIPO

Polarímetro Vaso de precipitado de 250 ml. Papel filtro Agitador de acero inoxidable

REACTIVOS

Subacetato de plomo

Muestras. (Miel final, meladura, desmenuzado, masas cocidas)

METODOLOGÍA

1. Tomar 50 ml. De la muestra de la división.2. Se coloca en un vaso la cafetera de vidrio.3. Se coloca cierta cantidad de subacetato de plomo, para clarificar

perfectamente bien.4. Se agita la muestra.5. Luego se coloca alrededor de la boca del aso un papel filtro, y esperar que

filtre perfectamente bien.6. Ya filtrado se coloca en el polarímetro.7. Se observa y se toma la lectura.8. Se procede a corregir en la tabla.

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PRACTICA No.11

DETERMINAR EL % DE POLARIZACIÓN DE LA (CACHAZA)

MATERIAL Y EQUIPO

1. Matraz aforado de 200 ml (1)2. Vaso de precipitado de 250 ml (2 o 3)3. Papel filtro (1 o 2)4. Polarímetro (1)5. Agitador de madera (1)

MUESTRA

Cachaza (50 gr)Agua destilada (50 ml)

METODOLOGÍA

1. Se pesa 50 gr de la muestra.2. Diluir con agua destilada.3. Agorar con un matraz de 200 ml.4. Se coloca en un vaso de precipitado de 250 ml.5. Se le agrega subacetatos de plomo.6. Se filtra y se clarifica.7. Se polariza y el dato obtenido es el resultado.

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UNIDAD VI

AGOTAMIENTO DE MIELES Y CRISTALIZACIÓN

El propósito de esta unidad es la de conocer las operaciones que se realicen en el área de cristalización.

Además identificar los factores que influyen en la velocidad de cristalización.

La cristalización es la producción y desarrollo de cristales a partir de neladura y/o bienes que se alimentan a un tacho. Dependiendo del tipo de azúcar que se vaya a fabricar debe ser el genero de templas que se debe realizar antes de alcanzar el producto deseado.

Sin embargo, todas las templas siguen un patrón que consiste en alimentar a un tacho con una cantidad de cristales que servirán de focos para el deposito de la sacarosa que contiene melasa y/o mieles, dado que al depositarse la sacarosa sobre los pequeños cristales estos comienzan a crecer, regulándose este crecimiento con el control de alimentación de meladura y/o miel. Este proceso se hace al vació para que la temperatura no sea muy alta, evitando perdidas por la inversión sacarosa.

Cuando el volumen de la templa ha ocupado la capacidad del tacho, se cierra la alimentación permitiendo la concentración final del brix deseado.

OBJETIVOS Y CRITERIOS DE APRENDIZAJE

1. Enlistas las operaciones que se realizan en el área de cristalización.1.1. Indicar las operaciones que se realizan en el área de cristalización.

DEMOSTRACIÓN DE HABILIDADES PARCIALES (RESULTADO DE APRENDIZAJE)

1.1.1. Demostrar como las operaciones que se realizan en el área de cristalización son fundamentales en la elaboración del azúcar.

OBJETIVOS Y CRITERIOS DE APRENDIZAJE

2. Conocer los factores que fluyen en la velocidad cristalización.2.1. Explicar cada uno de los factores que influyen en la velocidad de

cristalización.

DEMOSTRACIÓN DE HABILIDADES PARCIALES (RESULTADO DE APRENDIZAJE)

2.1.1. Analizar cada uno de los factores que influyen en la velocidad de cristalización.

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Ta.4. Investigar el fenómeno de cristalización.

OBJETIVOS Y CRITERIOS DE APRENDIZAJE

3. Elaborar un diagrama de los sistemas de temples y describir las condiciones de operación de los mismos.

3.1. Identificar cada una de las condiciones de operación.

DEMOSTRACIÓN DE HABILIDADES PARCIALES (RESULTADOS DE APRENDIZAJE)

3.1.1. Ilustrar en el diagrama el sistema de templas y las condiciones de operación.

TEMA 1 AGOTAMIENTO DE MIELES Y CRISTALIZACIÓN

OBJETIVOS DE APRENDIZAJE

Enlistar las operaciones que se realizan en el área de cristalización.

CRITERIO DE APRENDIZAJE

Indicar las operaciones que se realizan en el área de cristalización.

OBJETIVOS DE ENSEÑANZA

El profesor hará la clase en base a las actividades realizadas en un ingenio azucarero.

TEMA 2

OBJETIVOS DE APRENDIZAJE

Conocer los factores que influyen en la velocidad de cristalización.

CRITERIO DE APRENDIZAJE

Explicar cada uno de los factores que influyen en la velocidad de cristalización.

DIDÁCTICA DE ENSEÑANZA

El profesor dará una exposición mediante el empleo de diapositivas.

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TEMA 3

OBJETIVO DEL APRENDIZAJE

Elaborar un diagrama de los sistemas de templas y describir las condiciones de operación de las mismas.

CRITERIO DE APRENDIZAJE

Identificar cada una de las operaciones de operación.

DIDÁCTICA DE ENSEÑANZA

Los alumnos expondrán el diagrama de los sistemas de templas y las condiciones de operación.

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INTRODUCCIÓN

Al termino de la molienda se obtiene dos productos; el guarapo (jugo de la caña mezclado con agua) y el bagazo (parte fibrosa de la caña). El bagazo generalmente se envía al área de calderas en donde sirve como combustible. El guarapo se bombea a unas báscula en donde es pesado con el propósito de mantener un control sobre la cantidad de él que entra a la eliminación de impurezas del jugo y se lleva a cabo favoreciendo una reacción química a la alta temperatura, entre el jugo y el carbonato de calcio, que se añade en forma de lechada. En esta etapa interviene el siguiente equipo: tanque alcalizador, calentadores, tanque flash y clarificador. A la salida del clarificador se obtiene dos productos: el jugo claro (libre en gran parte de impurezas) que continua hacia el área de evaporadores y la cachaza (mezcla densa de sacarosa e impurezas) que es enviada a filtros especiales, donde por medio de lavado s se recupera el azúcar (sacarosa) que todavía contiene. Este lavado o filtrado se envía nuevamente al área de clarificación. El jugo claro es llevado al departamento de evaporadores, donde se elimina gran parte de agua que contiene y obteniéndose una solución de azúcar más espesa, denominada meladura. Posteriormente esta meladura para al departamento de cristalización.

CRISTALIZACIÓN

El objetivo de este departamento es convertir en cristales de azúcar mediante una cocción adicional, las meladuras procedentes del departamento de evaporación. Esta operación se verifica mediante la concentración de la meladura hasta convertirse en una masa viscosa, con aumento de densidad, cambiando físicamente de estado líquido a semisólido, siendo este estado donde se cristaliza el azúcar, la mezcla de cristales y azúcar procedente de esta cristalización se le llama “masa cocida”, llevándose a una concentración final de 92.0º a 96.0º Brix.

En el área de cristalización se recibe y maneja diferentes soluciones de azúcar.

Meladura Magna de semilla Mieles de primera y de segunda Lavados Licores, siropos, y mieles altas o “run off”, en el caso de que el ingenio cuente

con refinería.

Estas soluciones de azúcar se almacenan en diferentes tanques inclusive en diferentes áreas, separándose la estación de tachos de crudo de la de refinado. Para cada templa se utiliza cierta cantidad de algunos de dichos materiales, según cálculos predeterminados. El propósito del área de cristalización es lograr que la sacarosa que contiene las soluciones de azúcar que se recibe, se convierta en cristales de un tamaño y dureza apropiados. Esto se logra mediante el trabajo que se efectúa en los tachos y en los cristalizadores.

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En los tacos, se realizan cuatro fases, antes de descargar una templa:

Concentrar el material original recibido, este pude ser meladura, miel de “A”, etc. En el caso de las templas de crudo; y licor y siropes en el caso de templas de refinado.

Cristalizar: es decir, obtener granos de azúcar; ya sea por espera (a un alto nivel de sobresaturación), o por semillamiento.

Desarrollar los granos de azúcar. Dar punto a la templa.

En los cristalizadores se persigue que la mayor parte de la sacarosa que contiene todavía las mieles que acompañan a los cristales, se deposite en estos.

RAZONES DE CRISTALIZACIÓN DEL COCIMIENTO EN UN SOLO EFECTO AL VACÍO

El cocimiento se verifica en un solo efecto al vacío, con objeto de concentrarlo eficientemente mediante operaciones cíclicas. El vacío a que se somete la cocción al final tiene por objeto hacer la cocción a una temperatura mas baja, ya que se disminuye el punto de ebullición de las soluciones con menor destrucción de azúcar y mejor aprovechamiento del calor necesario para la evaporación, conduciendo a una sobresaturación del material a baja temperatura que permite la cristalización del azúcar.

FENÓMENO DE LA CRISTALIZACIÓN

La cristalización se presente en las soluciones sobresaturadas como resultado natural de su estado inestable; los no azucares pueden influir en forma positiva o negativa en la velocidad de cristalización. La sobresaturación puede aumentar en una solución por evaporación o enfriamiento. El punto de cristalización se localiza durante la operación, por la existencia de un momento crítico en la misma fase de evaporación, donde sin dejar de alimentar vapor, el vacío del aparato que forzosamente baja por la fuerte evaporación procede a la cristalización, sube al disminuir la evaporación, por aumento de la sobresaturación del mismo, al aumentar vacío se provoca un enfriamiento en la masa que facilita la cristalización natural. Se va que esta es ayudada por los arrastres del aire del exterior que contiene polo atmosférico necesario para realizar el fenómeno de la cristalización, ya que esta probado que aún soluciones muy saturadas y puras no cristalizan aunque se les agiten frecuentemente sin la incorporación de pequeñas cantidades de aire, cuyo polvo en suspensión sirve como germen cristalino. Por otra parte el azúcar al contacto con agua lleva consigo partículas de impurezas llamadas “cristalonas” por favorecer la formación de cristales y su crecimiento y otras de carácter coloidal que no son adecuadas para generar cristales ni favorecer su crecimiento, (las primeras llamadas cristalonas si pueden favorecer una cristalización en ausencia de aire).

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En la practica la cristalización se realiza por:

Cristalización natural o espontánea, por aumento de sobresaturación y enfriamiento natural o provocado.

Por choque, por acción mecánica de agua, aire o cristales que pueden o no ser azúcar misma.

Ensemillamiento, sistema basado en la introducción de núcleos que representan el grano necesario para la o las templas a elaborar. Se selecciona la sobresaturación adecuada de la solución para introducir los núcleos a la solución azucarada sin peligro de que se disuelva o provocar por una alta sobresaturación de 1.10 a 1.15 es un punto crítico aceptable para este propósito, dependiendo de la pureza y calidad de material.

Si introducimos un cristal de azúcar con defectos a una solución sobresaturada, éste crecerá y desaparecerán esos defectos, adquiriendo al cabo de cierto tiempo figura perfecta. Cuando se producen cristales en soluciones concentradas y muy próximos entre sí, se juntan soldándose unos con otros, formando machas o conglomerados. Este fenómeno también se realiza si durante la cristalización hay una baja brusca temperatura. Cuando se producen maclas el color del azúcar producido es alto y la centrifugación es difícil. Cuando se introduce un cristal de azúcar en una solución no saturada se disuelve poco a poco desprendiendo pequeñas partículas que pasan a la solución (saturándola) hasta disolverse totalmente, los granos chicos se disuelven primero que los grandes. Esta circunstancia es aprovechada por los tacheros para borrar algunas cantidades de grano pequeño que se forman durante el proceso. En la practica para favorecer el crecimiento de los cristales se necesita que exista una sobresaturación; esta sobresaturación del licor disminuye conforme crecen los cristales y para conservarla se necesita evaporar el agua y proveer a la solución de material azucarado.

VELOCIDAD DE CRISTALIZACIÓN

La velocidad de cristalización se define como la cantidad de azúcar cristalizada por minuto por metro cuadrado de superficie de cristales. La velocidad de cristalización se afecta por cristalización aumenta hasta un valor máximo crítico después del cual permanece constante aún aumentando la agitación. Cuando se tiene buena agitación, la película de miel madre que envuelve el cristal se hace mas delgada aumentando la difusión del azúcar de la miel madre hacia el cristal. Esta difusión es necesaria para el crecimiento del mismo a través de la película inmóvil de espesor variable y que lo acompaña durante todo el proceso.

La temperatura tiene gran influencia en la operación de tachos, ya que experimentos han comprobado que un aumento de temperatura conduce a mayor velocidad de cristalización cuando la sobresaturación se mantiene constante. Algunos expertos opinan que un aumento de 10ºC dentro del rango de operación duplica la velocidad de cristalización; se considera como bueno cristalizar alrededor de 90ºC continuando la cocción con una temperatura de 80ºC y llegar al término de la misma 76ºC.

La siguiente tabla nos indica las variantes de sobresaturación a distintas temperaturas manteniendo la misma velocidad de cristalización.

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TEMPERATURA SOBRESATURACIÓN

ºC ºF70 158 1.2560 140 1.3050 122 1.3550 104 1.40

Estos valores se determinaron en as masas agotadas de pureza 58.0 - 60.0

La sobresaturación es factor muy importante, ya que se ha demostrado que la velocidad de cristalización es proporcional al cuadrado de la sobresarutación; ésta no debe excederse de un valor crítico (estimado en 1.44), después del cual la cristalización queda fuera de control produciéndose falso grano. Cuando decrece la pureza del licor madre por formación de cristales o alimentación de mieles pobres a las masas, baja considerablemente la velocidad de cristalización; por esta razón, las masas cocidas de bajo grado necesitan mas tiempo que una templada de mayor pureza, además de tenerse que trabajar por la misma razón a temperaturas mas altas (ver cuadro anterior).

EFECTOS DE LA ELEVACIÓN DEL PUNTO DE EBULLICIÓN

Los líquidos azucarados cambian de punto de ebullición según su grado Brix (densidad), y también con la presión. El punto de ebullición de una solución de azúcar es de 103ºC aproximadamente tratándose de jugo de 20 Brix más o menos. La temperatura de ebullición de una solución azucarada, además se ve influenciada por las purezas.

VISCOSIDAD

En general la viscosidad se define como una resistencia al movimiento del líquido, considerándose como un rozamiento interno. En la industria azucarera este fenómeno se observa en el manejo de cocimiento de mieles y masas en el departamento de tachos y su efecto posterior en cristalizadores y centrífugas. La velocidad de cristalización es inversamente proporcional a la viscosidad, de ahí la importancia de ésta. Los cristales están rodeados de una película de miel “r”, que lógicamente tiene “n” viscosidad. Las mieles de remolacha cristalizan mas difícilmente por la viscosidad proporcionada por las sales presentes en ellas, ya que éstas influyen en la viscosidad en forma decisiva. En las mieles procedentes de caña, la viscosidad es proporcionada generalmente por no azucares orgánicos y la destrucción del azúcar es más controlable.

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UNIDAD VII

SEPARACIÓN Y ACONDICIONAMIENTO DE AZUCARES

El propósito de este sistema unidad de la asignatura de tecnología azucarera es la descripción de la operación de la centrífuga y analizar las condiciones de operación.

Se entenderá a cabalidad el proceso de acondicionamiento, transporte de azúcar, secado y separación del fino.

Entre otras cosas se estudiara lo siguiente:

Los cristales formados del tamaño y pureza de secado una vez concluido el proceso de cocimiento, se separan de la miel restante en las centrífugas, que giran a gran velocidad y los cristales quedan atrapados dentro de las centrífugas y luego se lavan con agua. El azúcar de primera calidad retenido en las mallas de las centrífugas se disuelve con agua caliente y se envía a la refinería para continuar el cocimiento o dependiendo de un grano de sacarosa, se utilizan como materia prima para producir alcohol o etanol en la destilería.

OBJETIVOS Y CRITERIO DE APRENDIZAJE

1. Describir la operación de las centrífugas, elaborar el diagrama de flujo.1.1. Explicar la operación de las centrífugas y analizar el diagrama de flujo.

DEMOSTRACIÓN DE HABILIDADES PARCIALES (RESULTADO DE APRENDIZAJE)

1.1.1. Registrar la operación de las centrífugas.

OBJETIVOS Y CRITERIO DE APRENDIZAJE

2. Elaborar el proceso de acondicionamiento, transporte de azúcar, secado y separación de fino.

2.1. Identificar en el proceso cada una de las operaciones.

DEMOSTRACIÓN DE HABILIDADES PARCIALES (CRITERIOS DE APRENDIZAJE)

2.1.1. Ilustrar mediante un diagrama de flujo cada unas de las operaciones de acondicionamiento, transporte de azucares, secado y separación de fino.

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TEMA I OPERACIÓN DE LA CENTRÍFUGA

OBJETIVO DE APRENDIZAJE

Describir la operación de las centrífugas y analizar el diagrama de flujo

CRITERIOS DE APRENDIZAJE

Explicar la operación de la centrífuga y analizar el diagrama de flujo.

DIDÁCTICA DE ENSEÑANZA

El profesor dará una exposición mediante el empleo de diapositivas o acetatos.

TEMA 2

Transporte de azúcar, secado y separación del fino.

OBJETIVOS DEL APRENDIZAJE

Identificar en el proceso cada una de las operaciones.

DIDÁCTICA DE ENSEÑANZA

El profesor dará una exposición mediante el empleo de acetatos y habrá un sesión de preguntas y respuestas en busca de tareas correspondientes.

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PROPIEDADES DE CRISTALES DE AZÚCAR

Se ha comprobado que el cristal de azúcar absorbe fácilmente los colores, forma normalmente cristales de gran brillo y transparencia, y cuando se rompen emiten una luz azulosa propia del cristal de azúcar. El cristal conduce mal la electricidad. El peso específico del azúcar (C12H22O11) ES DE 1.5879 A 1.6. Calentados los cristales a 160ºC se funden con producción de una mezcla de glucosa (C6H12O6) y levoluzana (C6H10O5); a la temperatura de 190ºC se obtiene una masa oscura, amarga, amorga, conocida como caramelo de fórmula variable. Quemada al vacío desprende algunos gases, dejando residuo de carbón poroso, al aire produce flama y no deja residuo. Es muy soluble en agua disolviéndose con descenso de temperatura y contracción de volumen, la solubilidad aumenta con la temperatura. Es insoluble en alcohol etílico puro, poco soluble en alcohol metílico y se disuelve en ambos alcoholes diluidos, no es soluble en éter, cloroformo o gasolina. Sus disoluciones son dextrógiras y a 20ºC su poder rotatorio específico es de 66.5º (grados de desviación angular los álcalis y sus sales disminuyen su poder rotatorio.

SISTEMAS DE COCCIÓN

La meladura que proviene de los evaporadores se concentra en los tachos; para esto se cierra el tacho, se aplica agua al condensador, se levanta al vacío en él, con el equipo convencional al respecto, se aspira la meladura hasta cubra la calandria. A continuación, se aplica vapor (de preferencia procedente del escape de las máquinas del ingenio o vapor vivo de las calderas saturándolo) concentrando la meladura hasta Sobresaturación; en esta fase cristaliza la meladura y crece el grano; cuando los cristales tienen el suficiente tamaño, consecuentemente se manda la masa a las centrífugas donde por centrifugado se obtiene azúcar y miel aún más rica. A esta masa de le llama “A” y con parte de esta masa en proceso y mieles procedentes de la purga de la misma templa “A” se manufactura una templa “B” con agotamiento de las mieles; esta masa “B” se centrífuga dando azúcar y miel agotada en forma tal, que permite hacer una templa “C” final. El azúcar procedente de ella tendría que ser reprocesado por no estar en condiciones de ir al comercio y sus mieles no permiten mayor agotamiento. Estas, cuando se han agotado al máximo, se envían a los tanques de deposito del ingenio llamado tanques de miel final, donde se toman para fabricar alcoholes, aguardientes y alimentos para ganado. Todo el proceso de agotamiento se rige por la pureza de las mieles. De la meladura, licores de refinería, mieles “A” y “B” y miel fina.

- mediocre o malo 40- Normal o bueno 35- Muy bueno 30-

El termino de pureza no es el mas indicado, aunque es el mas común para juzgar la eficiencia del proceso de una fábrica; una fábrica que procesa material altamente viscoso o salino puede ser mas eficiente con 35º 40 de pureza en miel fina que otra con mieles finales de 30 ó 32. esto depende de la curva de agotabilidad de cada meladura.

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Podemos resumir los pasos principales de la operación:

1. se cierra el tacho2. se levanta el vacío3. se alimenta meladura4. se evapora hasta sobresaturación5. se abate la sobresaturación por alimentación de meladura o agua6. se calienta7. concentración final

PRINCIPALES MÉTODOS DE CRISTALIZACIÓN

CRISTALIZACIÓN DE MELADURA O LICOR

La cristalización estándar de meladura o licor se realiza por evaporación hasta sobresaturación del material con pureza superior a 96 en licor o a 80 en meladura; se obtendrá cristal en forma espontánea con sobresaturaciones de 1.05 y 1.15. las cristalización se presenta por el cambio de condiciones que se tiene en el tacho, ayudando a producir el fenómeno o provocándolo por una baja de temperatura; en ocasiones se alimenta agua a la solución sobresaturada , a fin de provocar un cambio que acelere la cristalización. A continuación se verifica la cantidad y calidad de cristales que se presentan. Debe precisarse la cantidad de cristales deseados, alimentando a la solución de meladura o agua en cantidad suficiente para disminuir la sobresaturación debajo de 0.9 a fin de no permitir la formación de cristales (cortar el punto). A continuación se calienta la templa a 90ºC – 95ºC a fin de acelerar la velocidad de cristalización y se junta el grano. Después del periodo de recalentamiento citado se mantendrá la temperatura de la templa alrededor de 70ºC con un vacío de 26” al nivel del mar o equivalente, alimentando la templa con licor o meladura para mantener una sobresaturación que permita el crecimiento de los cristales sin que se formen otros nuevos.

CRISTALIZACIÓN POR CHOQUE Y ENSEMILLAMIENTO (SISTEMA DE CRISTALES ESTIMULANTES)

Se llama así al sistema de cristalización que usa siembra para estimular la cristalización, esto se realiza evaporando las soluciones azucaradas (licores, meladuras o mieles9 hasta una sobresaturación adecuada 81.05 – 1.30) donde se aplica la acción estimulante de la semilla. En este sistema se distinguen dos modalidades cristalización por choque y por ensemillamiento. La cristalización por choque puede realizarse por la acción de choque con cristales que puede o no, ser de azúcar la cristalización más usual en nuestro sistema es por choque de cristales de azúcar, considerándolo una sobresaturación buena como 1.10 para 90.0 de pureza, 1.20 para purezas de 70.0 – 80.0; 1.30 – 1.40 para purezas de 65.0. Los cristales obtenidos por este sistema no son uniformes y se presentan a menudo gemelizaciones maclas por chocar sobre altas concentraciones y verificar los cortes del punto de sobresaturación según el criterio del tachero al considerar que existe el número deseado de cristales. Este sistema es usado cuando se trata de purezas altas (refinado o meladura) usado el tacho de su perica o bien notando con el auxilio de indicadores de sobresaturación (saturoscopio o cuitómetro), siendo menos efectivo en bajas purezas.

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Una vez obtenido la masa cocida (mezcla de cristales con miel madre), esta es enviada al área de centrífugas, donde se obtiene por un lado, cristales de azúcar de “C”, se mezcla en un gusano, con otras soluciones azucarada, formando una magna, que se envía a depósitos de nominados semilleros. Este material, que contiene sacarosa en forma de cristales, solo que muy pequeños, sirve como “pie” o base para otras templas de mayor pureza en donde esos cristales pequeños, adquieren un tamaño apropiado. Las templas de mayor pureza a la salida de los tachos generalmente se envina directamente a las centrífugas, donde se separan los cristales de las mieles. Las mieles se envían en un secado de azúcar, o a un almacén, dependiendo del tipo de azúcar de que se trate. Los azucares que pasan por el secador, se pesan después en báscula automáticas, se envasan en sacos y se estiban en un almacén.

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UNIDAD VIII

ENVASADO Y ALMACENAMIENTO

INTRODUCCIÓN

El propósito de esta unidad es que el educado explique el funcionamiento del equipo de envasado, indicando condiciones de operación.Además deberá reconocer las características que debe reunir los almacenes de azúcar.

En esta unidad el alumno comprenderá el proceso de secado y envasado y almacenamiento del azúcar, es decir analizará lo siguiente:

El azúcar húmeda, que sale de las centrífugas (1.0% de humedad) se transporta por elevadores y bandas para alimentar a las secadoras, que son tambores rotatorios inclinados en los cuales el azúcar se coloca en contacto con el aire caliente que entra en contra corriente. El aire se calienta con vapor en intercambiadores tipo radiador y se introduce a la secadora con ventiladores, el azúcar seco sale por el extremo opuesto de la sacarosa, donde se enlista una malla clasificadora para remover los terrones de azúcar.

El azúcar seca (0.035% de humedad) con temperatura cercana a 60ºC se para por las enfriadoras en donde se disminuye su temperatura hasta 40-45ºC para conducirlas a las tolva.

El azúcar seca y fría se empaca en ------ de diferentes pesos y presentaciones dependiendo del mercado y se despacha a la bodega de producto terminado para us posterior venta al comercio.

OBJETIVOS Y CRITERIOS DE APRENDIZAJE

1. Explicar el funcionamiento del equipo envasado.1.1. Identificar el funcionamiento del equipo de envasado.

DEMOSTRACIÓN DE HABILIDADES PARCIALES (RESULTADO DE APRENDIZAJE)

1.1.1. Ilustrar el funcionamiento del equipo de envasado.

OBJETIVOS Y CRITERIOS DE APRENDIZAJE

2. Conocer las características que deben reunir los almacenes de azucares.2.1. Explicar las características que deben reunir los almacenes de azucares.

DEMOSTRACIÓN DE HABILIDADES PARCIALES (RESULTADO DE APRENDIZAJE)

2.1.1. Conocer mediante la visita a un ingenio las características que debe reunir los almacenes de azúcar.

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AZÚCAR CRUDO

El azúcar crudo es el producto cristalizado obtenido del cocimiento del jugo de la caña de azúcar, constituido esencialmente por cristales sueltos de sacarosa cubiertos por una película de su miel madre original, no debe presentar impurezas que indiquen una manipulación inadecuada el producto.

EMPACADO

Los empaques deben ser de un material adecuado que no altere las características del producto y lo preserven durante su transporte y almacenamiento, el transporte a granel debe cumplir las mismas, los empaques o el documento remisorio cuando es distribuido a granel, deben llevar la información siguiente:

La leyenda <<Azúcar crudo>> La leyenda <<Producto alimenticio, trátese con cuidado>> El contenido neto expresado en unidades del Sistema Internacional. Nombre del fabricante o marca registrada. Nombre del país de origen. Registro sanitario. Identificación del lote de producción.

AZÚCAR BLANCO

El azúcar blanco es el producto cristalizado obtenido del cocimiento del jugo de caña de azúcar, constituido esencialmente por cristales sueltos de sacarosa obtenidos mediante procedimientos industriales apropiados y que no han sido sometido a proceso de refinación.

Los empaques deben ser de un material adecuado que no altere las características del producto y l o preserven durante su transporte y almacenamiento.

ROTULADO

Los empaques, o el documento remisorio cuando es distribuido a granel, deben llevar la información siguiente:

La leyenda << Azúcar blanco>> Forma de presentación (granulado, moldeado, polvo etc.) La leyenda << Producto alimenticio, trátese con cuidado>> El contenido neto expresado en unidades del sistema internacional. Nombre del fabricante y marca comercial. Nombre del país de origen. Registro sanitario. Identificación del lote de producción.

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REQUISITOS

El azúcar blanco debe cumplir los requisitos indicados en las tablas siguientes. Los requisitos microbiológicos se pueden verificar por los métodos de numero más probable y recuento en placa (NMP) o de filtración por membrana (FPM).

AZÚCAR BLANCO ESPECIAL

DEFINICIÓN

El azúcar blanco especial es el producto cristalizado obtenido del cocimiento del jugo de la caña de azúcar (Saccharum officinarum L) o de la remolacha azucarera (Beta VULGARIS l), constituido esencialmente por cristales sueltos de sacarosa obtenidos mediante procedimientos industriales apropiados y que no han sido sometidos a proceso de refinación, los empaques deben ser un material adecuado que no altere las características del producto y lo preserven durante su transporte y almacenamiento.

ROTULADO

Los empaques, o el documento remisorio cuando es distribuido a granel, deben llevar la información siguiente:

La leyenda <<Azúcar blanco especial>> Forma de presentación (granulado, moldeado, polvo, etc.) La leyenda <<Producto alimenticio, trátese con cuidado>> El contenido neto expresado en unidades del Sistema Internacional. Nombre del fabricante y marca comercial. Nombre del país de origen. Registro sanitario. Identificación del lote de producción.

AZUCARA REFINADO

DEFINICIÓN

El azúcar refinado es el producto cristalizado constituido esencialmente por cristales sueltos de sacarosa obtenidos a partir de la fundición de azúcares crudo o blanco y mediante los procedimientos industriales apropiados, debe tener color blanco, olor y sabor característico y no debe presentar impurezas que indiquen una manipulación inadecuada del producto.

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EMPACADO

Los empaques debe ser de un material adecuado que no altere las características del producto y lo preserven durante su transporte y almacenamiento. El transporte a granel debe cumplir las mismas condiciones.

ROTULADO

Los empaques o el documento remisorio cuando es distribuido a granel, deben llevar la información siguiente:

La leyenda <<Azúcar refinado>> Forma de presentación (granulado, moldeado, poolvo, etc). La leyenda <<Producto alimenticio, trátese con cuidado>> La masa neta expresada en unidades del Sistema Internacional. Nombre del fabricante y marca comercial. Nombre del país de origen. Registro sanitario. Identificación del lote de producción.

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UNIDAD IX

CALDERA Y MOTORES DE VAPOR

INTRODUCCIÓN

En esta unidad el alumno comprenda los tipos de calderas que existen en la industria azucarera así como los combustibles usados para su funcionamiento.Además comprenderá las partes de una caldera, y desarrollara la puesta en marcha y paro de una caldera.En esta misma unidad el alumno elaborara un diagrama de flujo del funcionamiento de una caldera anotando las condiciones de operación.

OBJETIVOS Y CRITERIOS DE APRENDIZAJE

1.- Analizar los tipos de calderas en un ingenio azucarero1.1 Identificar el tipo de caldera usada con mayor frecuencia en un ingenio azucarero

DEMOSTRACIÓN DE HABILIDADES PARCIALES (RESULTADO DE APRENDIZAJE)

1.1.1 Conocer la caldera más usada mediante la visita en un ingenio azucarero.

OBJETIVOS Y CRITERIOS DE APRENDIZAJE

2.- Analizar el funcionamiento de una caldera.2.1Explicar el funcionamiento de una caldera.

DEMOSTRACIÓN DE HABILIDADES PARCIALES (RESULTADO DE APRENDIZAJE)

2.2.2 Conocer el funcionamiento de una caldera.

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TEMA 1

OBJETIVO DE APRENDIZAJE

Analizar el funcionamiento de una caldera.

CRITERIO DE APRENDIZAJE.

Identificar el tipo de caldera usada con mayor frecuencia en un ingenio azucarero

DIDÁCTICA DE ENSEÑANZA

El profesor expondrá el tema impartido en base a los objetivos de la presente unidad.

CALDERAS.

Se entiende por caldera un recipiente cerrado destinado a producir vapor de agua a mayor a mayor presión que la atmosférica, absorbiendo el calor que desarrolla en el hogar de la combustión.

En una caldera se distinguen las siguientes partes:1.- El hogar, cámara de combustión.2.- La caldera propiamente dicha, compuesta de un cuerpo cilíndrico de chapa de acero herméticamente cerrado y expuesto a la acción de as llamas y de los gases calientes.3.- El conducto de humos, que conduce a los productos de la combustión desde el hogar hasta la base de la chimenea.

La producción de carga horaria en kg de vapor que produce una caldera por hora, Como la cantidad de vapor que puede producir una caldera, quemando la misma cantidad horaria de combustible, depende de la presión del vapor y de la temperatura con que se introduce el agua en la misma, al expresar la producción horaria de vapor de una caldera deberán mencionarse estos últimos datos. Ai por ejemplo, se dirá que una caldera produce 2 000 kg de vapor saturado por hora a 20 Kg/cm 2 abs. De presión, alimentada con agua 1 30°C.

La forma más correcta de establecer la capacidad la capacidad o potencia de una caldera es referirse a su producción de vapor horaria, fijando también la presión de dicho vapor, y su temperatura si es sobrecalentado, y la temperatura del agua de alimentación.

Antes se hablaba de la potencia de una caldera diciendo que tenía un cierto numero de HP, por ejemplo 50 HP. Con ello se quería expresar que era capaz de alimentar a una maquina de vapor de 50 HP de potencia.

Esta manera de expresar la capacidad de una caldera no es del todo rigurosa, puesto que dos maquinas de igual potencia podrán consumir cantidades muy distintas de vapor, lo cual dependerá del esmero de su construcción, de su rendimiento, fugas, etc. Extremando las cosas, podría suceder que una caldera fuese capaz de alimentar una maquina de una potencia dada, y no alcanzará a proveer el vapor necesario a otra maquina de igual potencia, pero de rendimiento muy inferior.

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CLASIFICACIÓN DE LAS CALDERAS.

LAS CALDERAS PUEDEN CLASIFICARSE ASÍ :

1.- Calderas cilíndricas de gran volumen de agua con hogar exterior o interior2- Calderas con tubos de humo de hogar exterior o interior.3.- Calderas con tubos de agua o acuotubulares.4.- Calderas con tubos de agua de circulación forzada.5.- Calderas con tubo de agua de paso forzado.

I.- Calderas cilíndricas de gran volumen de agua.a) De hogar exterior.- Estas calderas están constituidas por un cilindro formado de

chapas de acero y cerrado, en sus fondos, por bases ligeramente convexas o remachadas. Aunque hoy en día no se instalan calderas de este tipo, se las describe a título informativo y como breve reseña histórica, las calderas de este tipo pueden construirse de varios cuerpos cilíndricos, en cuyo caso reciben el nombre de calderas de hervidores, las que estuvieron, años atrás, muy difundidas en Europa.

b) De hogar interior.- Para mejorar el rendimiento de la caldera y aprovechar mejor el calor, se instala el hogar en el interior del cuerpo cilíndrico de la caldera, así, todo el calor que atraviesa las paredes del hogar indefectiblemente pasa al agua.

2.- CALDERAS CON TUBOS DE HUMO

En estas calderas, el caudal de gases de la combustión se reparte en un gran número de tubos de pequeño diámetro que atraviesan el agua. Su superficie de calefacción es elevada con respecto al volumen de agua que contiene la caldera.Se dividen en:

a) De hogar exterior.- Una parte de su cuerpo cilíndrico estas calentado directamente por las llamas: luego los gases pasan por un primer grupo de tubos de diámetro grande, llegan a la caja de humo, cambian de dirección y se dirigen a la chimenea pasando a través de un segundo grupo de tubos de diámetro menor que los anteriores.

b) De hogar interior.- Consta esencialmente de un cuerpo cilíndrico cerrado por medio de dos placas que se unen entre si con barras de esfuerzo para evitar las deformaciones que originan los grandes esfuerzos.Por ejemplo una caldera de este tipo cuyo diámetro fuese de 4 m, su presión de funcionamiento 15 Kg/cm2, el esfuerzo ejercido por el vapor sobre los fondos sería de aproximadamente 1 800 000 kg valor bastante apreciable.Los hogares interiores, en número de dos o más, del tipo de tubos de fuego son de chapa corrugada, sistema Fox o Morrison. Estos tubos se encuentran fijados, por un lado, a la chapa frontal de la caldera y por la otra extremidad a la cámara de humo donde desembocan los gases de la combustión.Los gases que llegan ala cámara de humos deben atravesar el haz tubular antes de llegar a la base de la chimenea situada en el frente de la caldera. Como en los tubos de humo los gases se mueven en sentido contrario a los del hogar, estas unidades se conocen con el nombre de calderas de retorno de llama o más correctamente de retorno de humo..

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En estas calderas el nivel normal de agua debe fijarse de modo que a pesar de los movimientos de la nave no quede al descubierto la parte superior de la cámara de humos, que es el punto más elevado de la superficie de calefacción.

3.- CALDERAS DE TUBOS DE AGUA O ACUOTUBULARES

En estas calderas la masa de agua se reparte en un gran número de tubos de pequeño diámetro, sometidos exteriormente a la acción de los gases de la combustión y por el interior de los cuales circula el agua; esta unidades pueden considerarse como calderas provistas con hervidores de diámetro reducido. En ellas la rotura de los tubos es más difícil, pero si llega a producirse, sus consecuencias no son de temer como la explosión de una caldera cilíndrica o del tipo de locomotora, por tal motivo se les llama, calderas inexplosivas. Debido al pequeño contenido relativo de agua, a su gran superficie de calefacción y ala circulación eficiente del agua, estas calderas pueden llevarse rápidamente a las condiciones normales de marcha. Se recomienda emplear no menos de una hora para lograr este propósito, pues con ello se prolonga la vida del material refractario del hogar y la vida de la caldera misma. El principio de circulación del agua es como sigue: Sola una rama de este tubo es calentada, mientras que la otra no llega el calor por existir una pantalla aisladora. Al recibir calor, el agua de la rama izquierda se calienta disminuyendo su peso especifico y transformándose parte en vapor de peso especifico aún menor, es decir, que toda esa mezcla de agua caliente y de vapor va a moverse hacia arriba para penetrar en el colector de vapor o domo, siendo reemplazado, por el agua más fría que desciende por la rama derecha del tubo. Se establecen así las corrientes convectivas que producen la circulación del agua en las calderas acuotubulares.

Una parte muy importante del cual constan las calderas son sus accesorios, dentro de estos mencionamos:

Manómetros .- Este es un aparato destinado a medir la presión que reina en la caldera. El conocimiento de esa presión es de interés desde el punto de vista de la seguridad y del funcionamiento económico de la caldera.

Indicadores de nivel.- Los indicadores de nivel permiten apreciar la altura a que se encuentra el agua en el interior de la caldera. Estos aparatos constan esencialmente de un tuvo V de vidrio, dispuesto verticalmente y en las extremidades se comunican mediante uniones apropiadas, respectivamente con la cámara de vapor y con la cámara de agua de la caldera, de tal modo que el agua de la caldera y la que se encuentra en el tubo se halle al nivel. Los grifos permiten independizar el tubo del nivel de la caldera ya para limpiarlo o para cambiarlo en caso en caso de rotura.

Inyectores.- El inyector es un accesorio de la caldera que sirve para suministrarle agua utilizando el mismo vapor que ella produce. El agua penetra en la caldera donde existe la misma presión que la del vapor que se utiliza para hacer funcionar el inyector.

Válvulas de seguridad.- La misión de la válvula de seguridad es evitar que la presión de la caldera sobrepase el valor normal de operación para la cual ha sido construida, es decir, protege a la caldera contra las presiones excesivas. Las válvulas cargadas con pesas tienen el inconveniente de que el operario puede

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modificar la presión a que se abre o sopla la válvula, corriendo la pesa. Puede también el foguista aumentar la presión de soplado agregando pesos sobre el brazo de la válvula, pudiendo llegar a ser tan grande esta presión que la caldera explote. En las de resorte, por su construcción misma y por existir un candado de seguridad no pueden ocurrir estos inconvenientes.

Bombas.- Las calderas pueden ser alimentadas también mediante bombas de estos tres tipos.a) Bomba de pistón de movimiento alternativo.b) Bomba centrifuga.c) Bomba rotativa, de engranaje, de lóbulo que engranan entre si o de lóbulo

deslizantes u oscilante.

Regulador automático del nivel de agua en las calderas.- En el caso de pequeñas instalaciones de vapor, con calderas de gran volumen de agua, no es tarea difícil para el fogonero mantener el nivel de la caldera aproximadamente constante. Basta que se fije periódicamente en la indicación suministrada por el tubo de nivel y que de acuerdo con ello y con la demanda de vapor se ajuste el funcionamiento de las bombas para restablecer el nivel de su valor normal. La ventaja que reporta que reporta la alimentación automática, pueden resumirse en estos tres puntos fundamentales:1.- Mayor seguridad2.- Mayor rendimiento.3.- Menor gasto de mantenimiento.

Separadores de vapor.- Cuando la caldera no esta provista de sobrecalentadores el vapor que ella sumistra lleva agua en suspensión , es decir , es vapor húmedo. Como es sabido, la humedad del vapor es inconveniente para el funcionamiento de algunas maquinas , es necesario instalar entonces aparatos para eliminar esa humedad ; estos son los separadores de vapor que se instalan en la cañería de conducción de vapor lo más cerca posible de las maquinas primarias. Los separadores de vapor han de inspeccionarse regularmente , retirándose todos los depósitos de grasas y de materias extrañas que han llegado hasta ellos. Conviene proveer a estos aparatos de u tubo de nivel para cerciorarse de su funcionamiento.

Trampas de vapor.- Son aparatos que sirven para extraer el agua que se acumula en un separador de vaporo en las cañerías que conducen vapor

Sopladores de Hollin y aparatos para eliminar las incrustaciones.- Durante el funcionamiento de la caldera se depositan sobre sus tubos hollín y cenizas, y como estas sustancias son malas conductoras del calor deben eliminarse. La remoción de los depósitos de hollín debe hacerse frecuentemente. El tiempo entre dos limpiezas depende del combustible quemado. Cuando los depósitos son recientes y no han tenido tiempo de coquizar y formar una capa adherente y fuerte, pueden eliminarse por medio de los sopladores de hollín.

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TEMA 1

OBJETIVO DE APRENDIZAJE

Analizar el funcionamiento de una caldera.

CRITERIO DE APRENDIZAJE.

Explicar el funcionamiento de una caldera.

DIDÁCTICA DE ENSEÑANZA

El profesor expondrá el tema impartido en base a los objetivos de la presente unidad.

FUNCIONAMIENTO DE LA CALDERA

El objetivo principal que debe perseguirse al conducir una caldera es la seguridad, pues se trata de un elemento sometido a presiones y a temperaturas relativamente grandes cuya explosión es de consecuencias graves para el personal a su cargo y para los edificios en los cuales esta instalada.

Cuando se adquiere una caldera nueva, las superficies internas de la misma están generalmente sucias de aceite o de grasa, o recubiertas con sustancias protectoras aplicadas durante su fabricación o su estacionamiento. Estas capas de aceite deben eliminarse, pues son malas conductoras del calor, y su presencia puede ocasionar recalentamiento del lugar donde están depositadas. La existencia de aceite en un caldera, aún en pequeñas cantidades, contribuye al arrastre de agua por el vapor.

Existen diversos procedimientos para limpiar las calderas nuevas y ponerlas en condiciones de funcionamiento:

1.- Método de limpieza de una caldera nueva utilizando Carbonato de sodio y sosa cáustica (INVESTIGAR).

Cuando las calderas no han de funcionar durante un largo periodo , deben preparase de modo que no sufran deterioro y se encuentren en buen estado cuando sea necesario ponerlas nuevamente en funcionamiento. A tal efecto la caldera se limpia perfectamente tanto en su interior como en su exterior, eliminándose todos los depósitos de incrustaciones , barros, cenizas, hollín.

Se verificaran también las roblonaduras y las juntas de los tubos para comprobar que no hay perdidas , reparándose todo desperfecto.

Luego es necesario tratar las superficies internas y externas para que no se corroan. Si la caldera ha de permanecer fuera de servicio durante menos de tres meses, se le llenará completamente de agua, disolviendo en ella 1 kg de carbonato de sodio por cada m3 de capacidad de la misma.

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Manténgase luego un fuego lento, hasta que comience a producirse vapor para eliminar así el aire contenido en el agua. A continuación se apaga o se retira el fuego y se llena completamente la caldera. Si el periodo de para ha de ser mayor de tres meses se llenará la caldera. Luego se la vaciará, limpiará y secará perfectamente para poder recubrir sus superficies exteriores e interiores con una capa de aceite mineral crudo. Puede usarse también aceite crudo para recubrir las superficies interiores y aceite de linaza cocido para las superficies exteriores. Este aceite forma una capa mucho más duradera que el aceite crudo. Como alternativa, puede pintarse la superficie exterior con minio o alquitrán.

Puesta en marcha de la caldera después de su limpieza (INVESTIGAR)Como se apaga una caldera (INVESTIGAR)

La corrosión es una destrucción de las chapas, tubos, roblones, etc, de la caldera producida por las impurezas ácidas contenidas en el agua de alimentación y por el oxigeno del aire disuelto en esa misma agua. La corrosión puede evitarse, en muchos casos, totalmente y en otros casos en buena parte, tratando el agua de alimentación con sustancias que neutralicen los ácidos. El aire se elimina del agua calentándola en aparatos llamados desgasificadores o desaereadores.

También puede evitarse la corrosión introduciendo en una caldera chapa de zinc bien asegurada a una chapa de aquella. El Zinc es atacado entonces con preferencia, preservándose así el metal de la caldera. Cuando la corrosión se produce el desgaste uniforme de la chapa en una extensión relativamente grande, es difícil localizarla.

Otras incrustaciones adquieren el aspecto de pequeñas cavidades; éstas se encuentran por debajo del nivel normal del agua y algunas veces también por encima. Pueden presentarse en forma aislada o agrupadas en áreas más o menos extensas. En general, estas pequeñas cavidades están recubiertas de una capa de forma esférica que contiene un polvo constituido por hierro y sustancias minerales y orgánicas que se han precipitado. Si se deja inactiva una caldera conteniendo agua se corroe tanto la superficie en contacto con el agua como la que no lo ésta, y, específicamente la línea correspondiente al nivel del agua.

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REFERENCIAS BIBLIOGRAFÍCAS

TECNOLOGÍA AZUCARERA

BÁSICA

Hugot, E.Manual para Ingenieros Azucareros, 4ª impresión. C.E.C.S.A. México, 1978.

Spencer M.B.Manual de Fabricación de Azúcar de Caña y Químicos Azucareros. Editorial John Wiley Sons, Inc. 1967.

Honing P.Principios de Tecnología Azucarera, 3 tomos. Editorial C.E.C.S.A.

COMPLEMENTARIA

García E.A.Manual de Campo en Caña de Azúcar. Serie divulgación técnica. IMPA, LIBRO No. 24 3ª edición, México, 1984.

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