CAPITULO 1 INGENIOS AZUCAREROS
Introducción La producción de azúcar es una de las industrias más antiguas en nuestro país, su historia se remonta a los primeros años de la conquista, es decir cuenta con 500 años de antigüedad. El cultivo y la molienda de azúcar fue una de las primeras aportaciones de la cultura europea; desde entonces, la industria del azúcar ha ocupado un papel muy importante en nuestra economía. Pese a ello, esta industria no fue objeto de una política decidida al fomento por parte del estado ni en la época colonial, ni durante buena parte del siglo XIX. Un ingenio azucarero se encuentra dividido por las siguientes áreas:
Batey Todo Todo ingeni ingenio o azucar azucarero ero cuanta cuanta con con bascul basculas as de plataf plataform orma a de difere diferente ntes s tonelajes, para el pesaje y destare de los camiones y carretas cañeras, la caña es mane maneja jada da a gran grane e en terc tercio ios s enca encade dena nado dos, s, la desc descar arga ga,, esti estiba ba y alim alimen enta taci ción ón pued puede e ser ser por por medi medio o de grúa grúas s radi radial ales es auto autoes esta table bles s de 6 toneladas de capacidad.
La alimentación del batey se lleva a cabo cuando las tres grúas descargan la caña sobre las mesas alimentadoras, las que las su vez descargan sobre un conductor, que es denominado conductor No.1 del tipo de cadena fuera de borda, el que a su vez entrega la caña al conductor No. 2
Molinos La extracción de jugo de caña se realiza por medio de un tandem de molinos el cual consiste en 4, 5 o 6 molinos marca Farval o Fulton, alineados por medio del cuerpo cuerpo del del molino molino que es llama llamado do virgen virgen,, todas todas las alinea alineacio ciones nes son realizadas con extremo cuidado, teniendo no mas de 1/16” de tolerancia en posición horizontal entre vírgenes de bagacera a bagacera o de bagacera a cañera. Así mismo cuentan con las mazas las cuales son las que extraen el jugo de la caña al comprimirse entre ellas, estas se encuentran sobre las chumaceras de la virgen, dependiendo del sentido de giro de cada molino es la denominación de la masa, para molino izquierdo ( la alimentación es por el lado izquierdo), se denomina a la primera maza cañera, a la que se encuentra de lado derecho bagacera y a la ultima como su nombre lo indica se denomina superior, algunos ingenios cuentan con un sistema de cuarta, quinta o sexta maza, esto con el fin de lograr una mejor extracción. Los molin molinos os son accionad accionados os por medio medio de turbin turbinas as y reduct reductore ores s de baja baja velocidad, los cuales pueden tener hasta una relación de 6:1, 91.4:1 o 595:1.
Desp Despué ués s de habe haberr pasa pasado do por por cada cada uno uno de los los moli molino nos s a trav través és de conductores llamados donellys, la fibra de caña es llevada a la desfibradora, el jugo (guarapo) que es extraído en cada uno de los molinos cae sobre unas char charol olas as o bate bateas as de lami lamina nas s de acer acero o inox inoxid idab able le,, las las cuale cuales s llev llevan an por por gravedad el jugo de la caña, el cual cae a un colador tipo pachaquil de lamina de acero inoxidable, con perforaciones que eliminan gran cantidad de sólidos y fibras arrastrados en el jugo de los molinos 1,2 y3, el jugo extraído en los molin molinos os 4, 5 y 6 es reci recicl clad ado o por por bomb bombas as inas inasta tasc scab ables les para para real realiz izar ar la ambición de agua, esto con el fin de disminuir el contenido de sacarosa en el
guarapo, es decir, en el tandem demoliendo se añade agua de ambición al sexto molino y el jugo exprimido de este se recicla al quinto molino, del quinto molino, se recicla la cuarto y del cuarto al tercero, de esta manera el jugo del babaco se diluye siempre antes de la trituración. Es jugo mezclado es bombado a unos coladores DSM para eliminar el bagacillo y sóli sólido dos s finos finos del del guar guarap apo o y esto estos s por por grav graved edad ad pasa pasan n a las las basc bascul ulas as automáticas, calibradas para descargar 4 toneladas y que sirven como base para el control del proceso. El bagacillo que queda en los coladores de pachaquil No. 1 2, es arrastrado por un rastrillo con raspadores de madera, que descarga en un gusano helicoidal y este a su vez descarga en el conductor antes del segundo y quinto molino respectivamente. El guarapo que sale de los molinos es un líquido ácido opaco de color verdoso que contiene impurezas solubles e insolubles tales como tierra, proteína, grasa, ceras, gomas y materia colorante. El bagazo que sale del sexto molino, con determinada humedad y contenido de sacarosa cae a un conductor formado por dos hilos de cadena y duelas de fierro inclinado y transversal, que a su vez descarga en un conductor general que alimenta a las calderas donde el gabazo se utiliza como combustible, los tres conductores son accionados por su motor respectivo. Es importante observar que la velocidad es determinante en la cantidad de extracción que se pudiera tener, y mientras mas seco queda el bagazo, el porcentaje de humedad humedad disminuye, disminuye, también es importante importante la forma del corte, la cantidad de cenizas y tierra que pudiera contener la caña, ya que todo esto es relevante para obtener mayor poder calorífico, y por ende es necesario menos cantidad de combustoleo para todos el proceso de extracción del azúcar. Las plantas de vapor cuentan con generadores de vapor con tubos curvos para quemar bagazo y/o petróleo con parrilla basculante, y ventilador forzado con motor eléctrico, así mismo con chimeneas de concreto o auto soportable de lámina y bombas de alimentación.
Clarificado del jugo Para la clarificación del jugo es necesario el uso del gas sulfuroso, este se produce quemando azufre en lajas, en un horno rotativo y se pasa por una cámara de enfriamiento antes de entrar a las torres. El uso de azufre produce azucares blancos. El jugo jugo es mezc ezclado lado,, pesa pesado do y tami tamiza zado do se bomb bombea ea a un sist sistem ema a de depuración química que comienza por la sulfatación, esta se lleva a cabo haciendo pasar una corriente de gas sulfuroso a través del jugo mezclado, esto con el fin de la decoloración del jugo, esto se realiza en las torres, una circular de acero inoxidable con interior de entrepaños verticales perforados colocados con inclinación, y otra de fibra de vidrio que donde circula el jugo. El gas gas sulf sulfur uros oso o entr entra a por por el prim primer er entr entrep epañ año o infe inferi rior or,, circ circul ulan ando do a contracorriente por la acción de una chimenea, situada en la parte alta de la torre que induce a tiro forzado por medio de un chorro de vapor que obliga la circulación del gas.
Así mismo se utiliza cal para neutralizar los jugos, del cual se forma un flóculo, compuesto de proteínas, gomas, algunos coloides y compuestos metálicos, que que se elim elimin inan an por por la form formac ació ión n de sale sales s o comp compue uest stos os inso insolu lubl bles es de combinación básica de de calcio. A fin de acelerar esta reacción se calienta hasta temperatura de ebullición (100 – 105°C) con lo que se asegura la buena reacción de la cal y la mejor vía para facilitar la separación de los lodos y demás materiales insolubles, en un compuesto conocido como cachaza. El cale calent ntam amie ient nto o a que que se some somete ten n esto estos s jugo jugos s se llev lleva a a cabo cabo en los los calentadores, que son intercambiadores de calor de superficie, donde el jugo circula por el interior de varios haces de tubo de cobre y el vapor circula por el exte exteri rior or cale calent ntan ando do el jugo jugo,, esto estos s trab trabaj ajan an en seri serie, e, y lo usua usuall es dar dar calentamiento primario con vapor extraído del doble efecto y un calentamiento sectario con vapor de escape de las turbinas.
Una vez sulfatado, alcalinizado y calentado, se envía a los clarificadores los cuales son tanques cilíndricos provistos de charolas cónicas de asentamiento y fondo fondo cónico cónico,, donde donde se localiz localiza a el espes espesado adorr de cachaz cachaza, a, se encuen encuentra tran n prov provis isto tos s de una una flec flecha ha cent centra rall que que se enca encarg rga a del del movi movimi mien ento to de los los barred barredore ores s de cachaz cachaza a de los platos platos,, consis consisten tentes tes en paleta paletas s dotada dotadas s de rastri rastrillos llos tangenci tangenciale ales s que facili facilitan tan el arrast arrastre re de la cachaz cachaza a al fondo fondo del del clarificador. Cuando se ha concentrado se evacua por medio de bombas de diafra diafragm gma, a, envian enviando do la cachaz cachaza a al mingle mingles s de los filtros filtros de vacio vacio para para su agotamiento por filtración y lavado. El precipitado floculado o lodo que se sedimenta en el clarificador contiene aproximadamente 25% de materia sólida, de este lodo se recupera azúcar por medio de los filtros ya mencionados. El filtrado turbio se regresa al sistema de clarificación y la cachaza seca se descarga por medio de una escrepa de hule enviándola por una corriente de agua al campo donde sirve de abono. El jugo jugo clarifi clarificad cado o fluye fluye de forma forma consta constante nte hacia hacia unos unos tubos tubos colec colector tores es situados en la parte mas baja de cada compartimiento que lo descarga hacia una bandeja colectora. El tiempo de retención del calificador se procura que sea los mas corto para evitar perdidas de sacarosa por el contacto prolongado con el calor, después de que sale de los dos clarificadores para por un coladora para la eliminación de partículas que pudieran salir con el efluente.
Evaporación El jugo clarificado y colado colado es enviado enviado a evaporación. Durante Durante este proceso proceso se elim elimin ina a apro aproxi xima mada dame ment nte e 75% 75% de agua agua,, qued quedan ando do el jugo jugo con con 60% 60% de concentración de sólidos, a este producto se le denomina meladura.
El jugo caliente es circulado del primer hasta el ultimo cuerpo, cediendo el agua a expensas del calor aplicado al primer cuerpo enviado, durante la evaporación fraccionada a los demás. Los mejores resultados se obtienen manteniendo el nivel del jugo en contacto con la superficie de calor un 30% de la altura de la calandria.
Clarificación de meladura. La meladura que sale de los evaporadores se envía a un segundo proceso de clarificación, depositándose primeramente en un tanque receptor. De allí pasa por unos calentadores donde se eleva su temperatura a 85°C, seguid seguidam ament ente e la melad meladura ura calent calentada ada entra entra a unos unos reacto reactores res donde donde se le adic adicio iona na ácido ácido fosf fosfóri órico co al 85%, 85%, saca sacara rato to de calc calcio io,, deco decolo lora rant nte, e, aire aire y floculante. Y por ultimo entra al clarificador de meladura. La clar clarif ific icac ació ión n en este este equi equipo po se reali realiza za por por flot flotac ació ión n de part partíc ícula ulas s por por espumado. Este proceso tiene como finalidad fundamental la reducción de la turbidez. La meladura clarificada para al área de tachos donde se realiza la cristalización del azúcar.
Cristalización Se conoce como tacho al aparato de simple efecto, que se usa para procesar la meladura y mieles. Su propósito es producir azúcar cristalizada, mediante la aplicación de calor procedente del vapor de escape de turbinas. Los tachos necesitan para su funcionamiento algunos equipos auxiliares como son: A) Tanques Tanques de meladu meladura ra y mieles mieles B) Canales Canales de de descarga descarga de masa masa cocida cocida C) Sem Semille illero ro para para guar guarda darr el gran grano o de azúc azúcar ar de pequ pequeñ eño o tama tamaño ño,, preparado en forma de magma. D) Graneros para guardar pies pies de templa a desarrollar posteriormente. posteriormente. E) Agotad Agotador or tipo tipo Morf Morfin in F) Estaci Estación ón de de bomb bombas, as, etc. etc. Los tachos tachos se alime alimenta ntan n con el pie de templa templa proced procedent ente e del semillero semillero o graner granero o corres correspon pondie diente nte,, llenán llenándol dole e hasta hasta cubrir cubrir el nivel nivel de a caland calandria ria.. Previamente se le ha hecho vació. A continuación se admite vapor en la cala caland ndria ria para para prov provoc ocar ar la ebul ebullic lició ión n de la masa masa coci cocida da,, que que en buen buenas as condiciones de vacio (23” de Hg), tendrá lugar alrededor de 60°C. Se alimenta la melad eladur ura a o miel iel corr corres espo pond ndie ient nte, e, que que por por evap evapor orac ació ión n alca alcanz nza a la sobresaturación necesaria para depositar la sacarosa sobre los cristales de azúcar, para su conveniente desarrollo. En esta área se usa el sistema de tres templas con una de envase también conocido como “de doble semilla”. La semillas de “C” se usa como o pie de templa para las masas “B” y la semilla de “B” se usa como pie de templa para las masas “A”. Los tres tipos de masas cocidas (o templas) se denominan masa “A”, masa “B” y masa “C”, respectivamente, y una vez elaboradas se envían al departamento de centrifugas. La descarga del tacho se hace cerrando el vapor de la calandria y las válvulas de alimentación de meladura, desconectando el sistema de vacio (cerrando el agua de condensadores y alimentando el vacio del tacho) y abriendo la válvula de descarga a los canales que conducen la templa al mezclador. Terminada esta operación, el tacho se lava con vapor de escoba (vapor saturado entre 80 y 100 lbs/pg2) y queda listo para reiniciar la operación.
El mezclador tiene como función mantener el movimiento la masa cocida por medio de un eje con paletas o aspas, para la alimentación de las centrifugas que son aparatos diseñados para separar los cristales de la miel madre de donde provienen.
Centrifugación La masa se carga a las centrifugas cuando se tiene una velocidad moderada de 60 a 120 rpm por medio de compuertas situadas en el fondo del mezclador que, en operación semiautomática alimentan a la canasta. Una vez cargada la maquina se aumenta la velocidad hasta 700 u 800 rpm, dando margen a que la masa cocida permita fácilmente la salida de la miel. Hecho esto, la velocidad de régimen (1200 o 1800 rpm) se utiliza para el lavado y semisecado del azúcar. Para el lavado se utiliza agua pura de condensador manejada a través de un precalentador con bomba que la pasa, controlada por una válvula selenoide y un sistema neumático, a unas toberas de riego que garantizan un buen lavado. Después de lavar el azúcar se seca parcialmente con ayuda de la fuerza centrifuga. El freno para parar la maquina es de aplicación electroneumatica y se le ayuda con unas balatas montadas sobre los brazos del cabezal de la centrifuga para frenar sobre el tambor de la misma maquina; el tambor es enfriado por agua en la parte inferior. El azúcar (aun húmeda) se descarga por medio de los descargadores llamados arados a un conductor helicoidal (gusano) que lleva el azúcar a un elevador que la lleva a una tobera que alimenta el granulador o secador. La miel desprendida en la centrifugación se envía a los tachos donde se recibe en tanque para continuar en una segunda cristalización. Los lavados también son son bomb bombea eado dos s al mism mismo o piso piso para para una una post poster erio iorr utili utiliza zaci ción ón,, apli aplica cado dos s generalmente a las templas de B y C. La miel que sale de las centrifugas provenientes de la purga de las masas “C” se llama miel final y es un sub-producto muy importante de la elaboración de la azúcar, ya que la misma se usa como materia prima de otras producciones, entre ellas para la fabricación del alcohol etílico.
Secado y envasado El secado de azúcar se lleva a cabo por medio de aire caliente procedente de una estación de radiadores, los cuales son alimentados con vapor directo. El granulador gira por medio de motor eléctrico y reductor de velocidad y una transmisión de sprocket y corona que se encuentra montada sobre el tambor de secador, y por el centro de la parte posterior se alimenta el azúcar húmedo procedente de las centrifugas, y circula lentamente dentro del cilindro (tambor) entre las loubre por las cuales pasa el aire caliente secando dicha azúcar. Una vez que sale del secador o granulador pasa al gusano transportador que recibe el azúcar seca, este gusano transporta el azúcar a un elevador de canciglones que sube el azúcar, la deposita en la criba o zaranda (situada en la parte superior de la tolva) la cual evita el paso del azúcar de grano grueso (granza) a la tolva, y esta recibe el grano fino teniendo una capacidad de 100 toneladas. En el extremo inferior de la tolva de almacenamiento se tienen una báscula doble automática para el pesado y envasado de azúcar en sacos de 50 kg. Para coser los sacos se cuenta con una máquina cosedora instalada en un pedestal de altura graduable. Los sacos circulan sobre un transportador de banda, hasta ubicarse ante la maquina donde es cerrado el bulto con una costura en cadena. Después de cosidos los sacos, se descargan en un transportador que los conduce a la bodega de azúcar para ser estibado y/o embarcado en camiones para ser llevados a las diferentes bodegas distribuidoras del país.
