MAQUINARIA Y EQUIPOS PARA LA PRODUCCION DE AZUCAR ING. SONIA POMAREDA
ALUMNAS:
GERALDINE CARRION GALINDO 08 - 32011 YAISSE DEPAZ NINA 09 - 33750
MAQUINARIAS Y EQUIPOS PARA LA PRODUCCION DE AZUCAR
El azúcar de caña es el azúcar producido a partir de la caña de azúcar. El proceso de fabricación de azúcar refinado de alta pureza de la caña de azúcar utiliza procesos físico-químicos naturales para quitar las impurezas. La caña de azúcar ha sido sin lugar a dudas uno de los productos de mayor importancia para el desarrollo comercial en el continente americano y europeo. El azúcar se consume en todo el mundo, puesto que es una de las principales fuentes de calorías en las dietas de todos los países. El azúcar puede obtenerse principalmente a partir de la caña de azúcar y la remolacha Azucarera. Para su obtención se requiere de un largo proceso, desde que la semilla de caña germina hasta que el azúcar se comercializa nacional e internacionalmente. A
cont inuación se describe más detalladamente el proceso en la fábrica. LAS PRINCIPALES ETAPAS Y EQUIPOS UTILIZADOS DURANTE EL PROCESO DE FABRICACIÓN DEL AZÚCAR SON:
1. CORTE, ALCE Y TRANSPORTE DE LA CAÑA DE AZUCAR : La maduración de la caña de azúcar comienza por su parte baja y termina por la porción superior, la mayoría de las veces la parte inferior alcanza su madurez e inicia un proceso de inversión antes de que la parte superior haya madurado. Por tal razón se recomienda realizar pruebas periódicamente, con el fin de establecer el rendimiento de la caña y de ésta manera determinar el momento más favorable para su corte. La caña debe molerse fresca, por tal razón se debe transport ar tan rápido como sea posible hasta la fábrica, evitando su exposición al sol durante periodos de tiempo muy prolongados; la caña húmeda se deteriora con mayor facilidad.
El corte se realiza manual o mecánicamente, el cogollo se corta y es utilizado para el reacondicionamiento del suelo, ya sea quemado, práctica muy difundida pero no muy recomendada debido al efecto contaminante, o picado, el cual se distribuye por toda la superficie del terreno. El principal inconveniente de éste método radica en la necesidad de un equipo de características especiales para tal fin. La parte de la caña que se utiliza en la fabricación del azúcar es el tallo, de características muy particulares según la variedad de caña sembrada.
El transporte de la caña desde los campos hasta las fábricas se realiza en tractores, camiones o ferrocarriles dependiendo de la distancia, las características del terreno y de la capacidad económica de la empresa. El cargue de la caña en los vehículos se realiza mecánica o manualmente dependiendo de las facilidades con que se cuente. MUESTREO Y PESAJE DE LA CAÑA : Toda la caña que llega a la fábrica debe ser muestreada representativamente, el muestreo se realiza con una sonda mecánica automática, con el fin de evitar tendencias. El laboratorio se encarga del análisis de las muestras tomadas con el fin de determinar las características de la caña, en especial el rendimiento, el cual es la base para el pago a los proveedores. Toda la caña también es pesada para efectos de control y contabilidad, para tal fin, se utilizan básculas de diferentes tipos y capacidades. DESCARGUE, LAVADO Y PREPARACION DE LA CAÑA: La mayoría de los ingenios realizan la descarga de los vehículos mediante aparatos mecánicos muy diversos. Entre los más usados se tienen la grúa de cañas, el puente rodante, la plataforma basculante y el rastrillo; el sistema de descarga se debe adaptar a la clase de vehículo que transporta la caña. En la mesa de alimentación se lava la caña con el fin de retirar la mayor cantidad de materia extraña (tierra, piedras, pedazos de hojas, polvo, pedazos de metal, y otros) presente en la caña, proveniente de las etapas de corte y transporte. El lavado de la caña no es una práctica generalizada y depende de la época del año. La mesa de alimentación descarga la caña a un conductor, el cual la lleva a los molinos. Antes de que la caña pase a la etapa de molienda se debe preparar adecuadamente para facilitar el trabajo de los molinos, utilizando para tal fin cuchillas corta cañas, desfibradoras, desmenuzadoras o una combinación de las anteriores.
GRÚA DE CAÑAS: Muchas veces la misma grúa se utiliza para descargar los vehículos, y luego para llevar la caña a las mesas de alimentación; la grúa más empleada consta de un mástil de entramado metálico, el cual lleva a cierta altura un brazo horizontal sobre el que rueda un carro con dos poleas por las que pasa el cable que sostiene la carga. La grúa tiene una capacidad de 3 a 5 ton, y un radio de acción de 18 a 25 m. PLATAFORMAS DE DESCARGA: Existen dos modelos; en el primero el vehículo entra sobre la plataforma, la cual se inclina lo suficiente y descarga por uno de los extremos; en el segundo de báscula lateral, la plataforma se inclina sobre uno de sus costados, muy utilizada para transporte férreo. Al terminar el recorrido del conductor, la caña cae en una tolva y de ahí pasa a las cortas cañas. Esta caída se debe diseñar con una curva progresiva que facilite la alimentación a los molinos. La inclinación en esta parte es de 40 a 50°. CORTA CAÑAS: Ejercen una acción niveladora y ordenadora de la masa de caña presente en el conductor, la cual se debe ordenar para que la entrada de la caña al molino sea uniforme; consta de una serie de cuchillas fijadas a un eje horizontal. El material de construcción de las cuchillas generalmente es acero de alta calidad, deben resistir un afilado constante, y se deben poder cambiar con facilidad. Desfibradoras: Cumplen una doble función; la primera es la de asegurar la alimentación a los molinos; y la segunda preparar la caña, aplastándola para facilitar su toma y la extracción del jugo. Generalmente consta de dos cilindros, los cuales poseen una superficie diseñada para agarrar la caña, dicha superficie se debe construir de manera que rasgue y desfibre la caña. Su velocidad debe ser mayor (25 o 50 %) que la de los molinos debido a que la caña que recibe es difícil de agarrar.
La fuerza necesaria varía de 17 a 21 caballos de fuerza por tonelada de fibra y hora. Existen varios tipos de desfibradoras, los más importantes son: Desfibradora Krajewski: Consta de dos cilindros, con ranuras longitudinales en forma de zig-zag, construidos de fundiciones endurecidas, las cuales conservan las características de los cilindros por un mayor tiempo.
Desfibradora Fulton: Las ranuras de esta desfibradora tienen forma de V, y están dispuestas en espiral; se construyen de hierro fundido o de fundiciones de acero. Para quitar el bagazo que se adhiere a los cilindros se emplean rasquetas (una especie de cepillos limpiadores). Existen otros tipos de desfibradoras de uso menos extendido tales como: Doble desfibradora: Es un conjunto de dos desfibradoras, de velocidad variable.
Molino desfibrador: Es una desfibradora de tres cilindros, la cual es muy parecida a un molino, pero su función es la de desgarrar la caña con la ayuda de ranuras en forma de V.
Desmenuzadoras: Son equipos, que como su nombre lo indica, desmenuzan la caña y la preparan para el trabajo posterior de los molinos, facilitando su extracción e imbibición. Existen cuatro tipos de desmenuzadoras: la desmenuzadora de discos, la desmenuzadora Searby, el desintegrador Morgan y la desmenuzadora de Maxwell. Desmenuzadora de discos: Es la más antigua, actualmente se encuentra en desuso. Constituida por dos cilindros con un ángulo de inclinación de su eje de 45°, cada cilindro está compuesto por una serie de discos dentados.
Desmenuzadora Searby: Es una trituradora de martillos que pasan entre dos barras de choque, situadas en la parte superior, contra las cuales los martillos machacan y desintegran la caña. Se ubica generalmente después de una desfibradora; la potencia requerida es de 2 caballos por tonelada de caña por hora.
Desmenuzadora Morgan: Exige la presencia de cuchillas corta cañas, se parece a una bomba centrífuga que posee un disco de acero en forma de aspas, las cuales dejan a su paso un pequeño espacio libre. La caña pasa entre las hojas desintegrándose completamente.
Desmenuzadora Maxwell: Consiste en tallado, sobre las tallas se colocan recambiables y dispuestos en zig-zag, el suministrado por máquinas de vapor o ubica luego de una desfibradora.
un cilindro de acero dientes de tres filos movimiento puede ser motores eléctricos. Se
2. MOLIENDA Y EXTRACCION DEL JUGO : Su función es la de lograr la mejor separación de los dos elementos de la caña, la fibra y el jugo. La molienda de la caña se efectúa en un tándem de 4 a 6 molinos, cada uno de los cuales realiza una extracción. La caña pasa primero entre la maza cañera (por donde entra la caña) y la maza superior, y luego, entre la superior y la maza bagacera (por donde sale la caña), con la ayuda de una pieza llamada bagacera. El paso del bagazo por esta pieza debe ser uniforme para evitar atascamientos y problemas con los molinos. Para mejorar la extracción en la etapa de molienda, se emplea la imbibición. Esta tiene como objetivo extraer parte del azúcar que queda retenida en el bagazo, que no se puede extraer por presión seca. Puede efectuarse con agua o con jugo diluido. Se puede realizar con agua fría o caliente, esta última dificulta el agarre del bagazo y disuelve la cera que ocasiona dificultades. La distribución del agua se hace por medio de tuberías
perforadas, inyectores o toberas pulverizadoras. Se pueden utilizar también canales repartidores. La cantidad de agua utilizada en la imbibición varía según la región, la capacidad de los molinos, la fuerza motriz del tren, y se ve limitada por el precio del combustible necesario para evaporar el agua de exceso.
Para evitar inconvenientes y dificultades durante el bombeo del jugo y la siguiente etapa del proceso, se recomienda remover del jugo el bagacillo y la mayor cantidad de fibra tan pronto como sea posible. Para tal fin se pueden emplear coladores y tamices, por medio de los cuales es posible remover del jugo material en suspensión; la cantidad de material removido varía considerablemente dependiendo de la cantidad de bagazo fino presente en el jugo, del tipo de molino, el ranurado de las mazas, y de la variedad y composición de la caña. El material más utilizado para la construcción de los tamices es el latón. También se pueden utilizar otros materiales como: el cobre rojo, metal monel y otras aleaciones. Para evitar pérdidas por fermentación y contaminación del jugo, se debe realizar una limpieza con vapor de todos los equipos involucrados en esta etapa del proceso dos veces por turno, también se recomienda el uso de un buen desinfectante una vez por turno. El bagazo final, el cual sale por el último molino, puede utilizarse como combustible para las calderas, o como materia prima en la fabricación de papel y cartón. Se lleva hasta el sitio donde se va a quemar por medio de un transportador, el excedente se almacena en un depósito en espera de ser utilizado.
Molinos: Inicialmente se emplearon molinos de dos cilindros, construidos de madera o piedra. Posteriormente se sustituyeron por molinos de tres o cuatro mazas, cilindros horizontales cuyos centros forman un triángulo isósceles. Dos de ellas se encuentran a la misma altura y giran en la misma dirección, reciben el nombre de maza cañera (por donde entra la caña) y maza bagacera (por donde sale) o maza de descarga; la otra recibe el nombre de maza mayor o superior, la cual gira en dirección opuesta. Las mazas inferiores se encuentran generalmente fijas, mientras que, la superior puede subir o bajar según las necesidades de alimentación del molino. Se debe reducir al máximo la distancia entre las dos mazas inferiores para minimizar el ancho de la bagacera y evitar la fricción del bagazo. La bagacera es una de las piezas más importantes de los molinos, se encarga de permitir el paso del bagazo que sale de las mazas de entrada hacia la de salida, debe facilitar el paso del bagazo y garantizar que sea a velocidad uniforme, de esta manera se evitan atascamientos y daños en los molinos. La caña triturada por un molino pasa al siguiente por medio de un transportador intermedio, el cual debe ser lo más corto posible para economizar espacio. Los transportadores intermedios pueden ser de diferentes tipos y materiales, siendo los más comunes los de tablillas de madera o acero y los transportadores de draga. Por lo general son un poco más anchos que las mazas de los molinos con el fin de evitar cualquier contacto del bagazo con las partes móviles del transportador (cadenas, rodillos, etc.). Un tipo de conductor muy utilizado cuando se practica la imbibición, es el conductor en forma de draga en el que las tablillas conducen el bagazo hasta un fondo plano fijo. El movimiento de los molinos puede hacerse independiente mediante un motor para cada molino, o reuniendo los molinos en grupos; se recomienda que cada molino tenga su motor cuando se muelen cañas de diferente composición; los molinos pueden funcionar con máquinas de vapor, con motores eléctricos o con turbinas de vapor. Los molinos electrificados tienen un mayor costo de instalación.
Entre los factores más importantes que influyen en la capacidad de un tren de molinos están: Dimensiones y velocidad de los cilindros, número de cilindros del tren, preparación previa de la caña, imbibición, ranurado de las mazas, presión hidráulica, alimentadores y alimentación del tren.
3. PREPARACION DEL JUGO : Para efectos de control y contabilidad en la planta, se pesa todo el jugo extraído por los molinos en básculas mecánicas o electrónicas. La preparación del jugo se efectúa con la ayuda de compuestos químicos (ácido fosfórico, cal y azufre), los cuales facilitan la clarificación y sedimentación de las impurezas presentes en el jugo. El tratamiento con cal se ha constituido a través de los años en el primer paso para la depuración química del jugo tamizado. Generalmente se añade en forma de lechada de cal. Puede ser añadida al jugo por un método manual (intermitente), en el cual se forman zonas de alta alcalinidad. También puede ser añadida por medio de dispositivos mecánicos automáticos o por medio de un equipo controlado electrométricamente, flexible y capaz de aumentar o disminuir la cantidad de lechada según los requerimientos del proceso. Para controlar la alcalización del jugo se mide el pH, el cual debe ser superior a 7,5, logrando una buena clarificación para valores de pH entre 8 y 9. En la sulfitación se emplean la cal y el bióxido de azufre (líquido o gaseoso) como agentes clarificantes. La cal neutraliza los ácidos presentes en el jugo. El bióxido de azufre tiene como función neutralizar el exceso de cal añadida y decolorar el jugo. Se pueden sulfitar los jugos, los jarabes y las mieles. Se recomienda sulfitar los jugos debido a que la acción decolorante del bióxido no es inmediata, razón por la cual al sulfitar los jugos, la decoloración continúa durante la evaporación, ventaja que no se aprovecharía al sulfitar los jarabes. Otras ventajas de la sulfitación son la sustitución de los carbonatos alcalinos por sulfitos alcalinos menos solubles y la disminución de las posibilidades de fermentación en los evaporadores.
La sulfitación generalmente ocasiona problemas de incrustaciones en los calentadores, debido a la formación de sulfitos de calcio y otras sales que se depositan en la superficie de los tubos ; para evitar tales incrustaciones, se calienta primero el jugo hasta una temperatura de 70 a 80°C, se sulfita, se encala, se calienta a ebullición y se decanta. Los jugos sulfitados se decantan con mayor rapidez, se produce una mejor cristalización de la masa cocida y mejora notablemente el color del azúcar producido. Los mejores resultados del proceso de sulfitación del jugo se obtienen cuando el jugo se encala y sulfita al mismo tiempo, en el mismo equipo.
4. CALENTAMIENTO Y CLARIFICACION DEL JUGO : El calentamiento de los jugos puede efectuarse antes, después o durante el encalado del jugo; se realiza como complemento del encalado, facilitando la precipitación de las impurezas presentes para obtener jugos más puros. Esta operación se realiza con la ayuda de calentadores de tubos, y si el rango de calentamiento es muy grande, el calentador requiere un mayor número de pasos. Para aumentar la temperatura del jugo, se utiliza vapor proveniente de las calderas o de la etapa de evaporación.
Los métodos más comunes para clarificar y calentar el jugo son : Cal - calor, calor - cal, cal - calor - cal, calor - cal - calor y cal calor - cal – calor La clarificación de los jugos tiene como propósito la precipitación, coagulación y el asentamiento de la materia en suspensión. La decantación de las partículas se puede realizar en defecadores o en decantadores, intermitentes o continuos, denominados clarificadores. La sedimentación debe ser rápida y completa para evitar incrustaciones en los evaporadores y en los tachos; cuando la separación de la materia en suspensión no es completa durante la clarificación, se producen azúcares de baja calidad y con un gran contenido de cenizas. La clarificación depende de la coagulación, del volumen de sedimentos, del tamaño, forma y
densidad de las partículas, del área disponible para sedimentación y de la velocidad del jugo en el clarificador.
la
Existen varios tipos de clarificadores, los más comunes son: Clarificador Dorr, Clarificador Graver, Clarificador de Le Fortier y Clarificador de Le Bach. Las pérdidas de jugo en los lodos de los clarificadores equivalen aproximadamente al 5 % del total del jugo tratado. Clarificador Dorr: Es esencialmente un tanque cilíndrico de acero, cuyo fondo es cónico. Compuesto por una cámara de floculación, un compartimiento concentrador de cachaza y varios compartimientos clarificadores. La elección del diámetro del clarificador y el número de compartimientos depende de la capacidad requerida y del espacio disponible. Está provisto de un tubo central con divisiones para la entrada del jugo y aberturas de salida para los sólidos sedimentados (lodos) en todos los compartimientos, en cada uno de los cuales dos brazos unidos al tubo central rotan.
El jugo alcalizado caliente entra a la cámara de floculación, en la que permanece el tiempo necesario para completar las reacciones de clarificación (defecación) y la formación del floculó. El jugo claro se retira por la parte superior de cada compartimiento y se recoge en un tanque localizado sobre el equipo.
Una bomba de diafragma extrae continuamente los lodos acumulados en el fondo del clarificador que arrastran cerca del 5 % del jugo total. El clarificador posee una máquina de vapor o un motor eléctrico, el cual se encarga con la ayuda de un reductor de velocidad de proporcionarle el movimiento al tubo central. Clarificador Graver: Es un tanque cilíndrico de fondo cónico de gran capacidad, provisto de bandejas con sus respectivos raspadores accionado por un motor eléctrico. El jugo entra al clarificador por la parte superior, los sólidos de mayor tamaño descienden a través del espacio dejado entre los aleros de las bandejas y las paredes del tanque. Las partículas más pequeñas ingresan con el jugo al interior de los compartimientos, en los que son retiradas. El jugo claro se recoge y es retirado por la parte superior del clarificador. Los lodos acumulados en la parte inferior del equipo se extraen con la ayuda de una bomba. Existen otros tipos de clarificadores menos difundidos y menos empleados tales como el Clarificador de Le Fortier (rectangular) y el Clarificador de Le Bach.
5.
FILTRACION Y CLARIFICACION DEL JUGO FILTRADO
La clarificación divide el jugo en dos porciones: el jugo clarificado y los lodos precipitados. El jugo clarificado va directo a los evaporadores y los lodos, localizados en la parte inferior de los clarificadores, se filtran con la ayuda de filtros prensa o filt ros de vacío para recuperar el jugo presente. A estos lodos se les puede añadir el bagacillo retirado en los tamices y cribas. El jugo recuperado en los filtros se somete a un proceso de clarificación con cal, ácido fosfórico y un coagulante. Luego se lleva a un decantador, en el cual se sedimentan las impurezas. El jugo clarificado y recuperado de ésta forma se retorna al proceso. El residuo sólido de la filtración denominado cachaza, se lleva a un tanque de almacenamiento para posteriormente ser utilizado como abono en las plantaciones.
Filtro prensa: Constituido por platos separados por marcos de igual espesor construidos de hierro, y ajustados entre sí por presión hidráulica o por un mecanismo de tornillo. El jugo fluye a través de la parte central de los platos, cada uno de los cuales posee un grifo que vierte a un canal por el que sale el jugo filtrado. Los marcos presentan vacía su parte central, en esa concavidad se acumulan los sólidos retenidos. Filtro rotatorio al vacío: Se conoce comúnmente como filtro Oliver - Campbell, consta de un tambor móvil parcialmente sumergido en el líquido a filtrar cubierto con platos de cobre perforados. Dicho tambor está dividido en 24 secciones, cada una de las cuales se comunica con una tubería de vacío que comprende tres sectores. El primero comunica a la atmósfera, el segundo a un vacío reducido y el tercero comunica con la sección de mayor vacío. Filtros Eimco de cachaza: Es un filtro rotatorio continuo de vacío, en forma de tambor en donde el medio filtrante se coloca uniformemente sobre la superficie exterior del tambor, el cual gira lentamente alrededor de su eje. El tambor está dividido en secciones, las cuales al sumergirse completamente se ponen en contacto con la bomba de vacío por medio de una válvula automática, que succiona la solución, separando de ésta manera los sólidos que se adhieren al medio filtrante.
Filtro Taylor: Es un filtro de talegas compuesto por una caja de fundición de hierro, cuya parte superior es perforada. Cada agujero tiene una pinza sujetada por dentro, de donde se encuentran suspendidas las talegas, cada una de las cuales está compuesta por una cubierta externa hecha de cuerda suavemente tejida, y por una talega interior de tela de algodón. Una vez agotada la capacidad de filtración de las talegas, se retiran del equipo para luego someterlas a lavado con agua caliente en repetidas ocasiones. Este tipo de filtros presenta altos costos de operación, problemas de pérdidas de azúcar y condiciones de limpieza que no son las más adecuadas. Filtro Vallez: Consta de una serie de discos montados sobre un eje hueco que gira lentamente dentro de un tanque horizontal. En su parte inferior hay un tornillo sinfín que evacua la espuma por una compuerta especialmente adoptada para tal labor. Los discos filtrantes están formados por dos aros, separados una cierta distancia, en donde se colocan las telas filtrantes. El jugo sucio entra por la parte inferior del tanque, se reparte uniformemente y pasa del exterior al interior de cada disco. El material retirado se acumula sobre la superficie de los discos formando una torta de espesor tal que no haya contacto entre las tortas de discos sucesivos. La espuma formada se distribuye uniformemente sobre las telas.
6.
EVAPORACION Y CLARIFICACION DE LA MELADURA : El jugo clarificado que entra a los evaporadores tiene de 12 a 15°Brix aproximadamente. Para poder extraer por cristalización el azúcar que contiene el jugo, se debe concentrar hasta obtener un jarabe entre 55 y 65°Brix. Para calcular la cantidad de agua que se va a retirar, es necesario conocer el ° Brix del jugo y del jarabe, y la cantidad de jugo que entra a los evaporadores. El agua a evaporar por tonelada de caña será: Agua a evaporar = Cantidad de jugo (1 - (°Brix del jugo/°Brix del jarabe)).
La concentración del jugo se efectúa en evaporadores de múltiple efecto, generalmente de cuatro o cinco efectos, los cuales funcionan como una caldera de doble fondo, calentada con vapor, en la que se introduce el jugo que se desea hervir. Para hacer hervir el jugo, se debe introducir en el doble fondo de la caldera vapor a una temperatura mayor que la temperatura de ebullición; el vapor desprendido del jugo en esta caldera, se conduce al doble fondo de una segunda caldera, igual a la anterior, en donde se condensa sobre la pared del doble fondo y cede su calor al jugo. Para que éste ebulla es preciso establecer el vacío sobre el jugo para disminuir su punto de ebullición. Para las demás calderas o cajas la operación es similar.
La temperatura de ebullición aumenta desde la última a la primera caja la presión varía en sentido inverso, disminuyendo desde la primera a la última. El primer efecto se calienta con vapor directo, o con vapor de escape, los demás efectos se calientan con el vapor procedente del jugo del efecto anterior; el vacío se produce mediante la condensación de los vapores del último efecto, en el condensador, con agua fría. Por este hecho, es necesaria una bomba para extraer constantemente el aire y los gases incondensables que se acumulan en el condensador. La evaporación se regula de tal forma que el jarabe salga de los evaporadores con una concentración entre 50 y 60°Brix cuando se quiere producir azúcar blanco, y de 60 a 70°Brix cuando se produce azúcar crudo.
Cuando se produce Azúcar Blanco Especial, el jarabe o meladura que sale del sistema de evaporación, se pasa a un clarificador donde se le adiciona cal, ácido fosfórico y un floculante para retirar las impurezas presentes. Los lodos sedimentados en el clarificador se llevan a los filtros de la cachaza, para su disposición final. Evaporadores: En la Industria del Azúcar se utilizan evaporadores de múltiple efecto, con lo cual se disminuye el consumo de energía. En un evaporador de múltiple efecto, el vapor procedente de la caldera se condensa en el elemento calefactor del primer efecto, si la alimentación al primer efecto está a una temperatura cercana a la temperatura de ebullición. Un kilogramo de vapor hará que se evapore cerca de un kilogramo de agua; el primer evaporador trabaja a una temperatura de ebullición suficientemente alta como para que el agua evaporada sirva de medio de calentamiento al segundo efecto. Allí se evapora cerca de otro kilogramo de agua que puede ir a un condensador, o servir de medio de calentamiento al siguiente efecto, dependiendo del número de efectos del sistema de evaporación de la planta. Evaporador de calandria: Consiste en un haz de tubos verticales, corto, colocado entre dos placas remachadas al cuerpo del evaporador; este conjunto constituye la parte inferior del equipo. El cuerpo del evaporador está compuesto por un cilindro de fundición de hierro o de acero, el cual constituye la parte superior del equipo, denominado comúnmente calandria, situado sobre el haz tubular. La calandria termina en una cúpula en forma de casquete esférico construida a una altura suficiente para disminuir el arrastre del líquido con los vapores. El vapor fluye por fuera de los tubos, existe un gran paso circular de derrame en el centro del haz de tubos donde el líquido a menor temperatura recircula hacia la parte inferior del haz tubular. Los tubos son grandes para disminuir la caída de presión y facilitar la circulación del líquido, están construidos generalmente de acero o de latón, por ellos circula el jugo a concentrar.
7. COCIMIENTO Y CRISTALIZACION DEL JARABE : La cocción se realiza en aparatos independientes de los evaporadores, en los que el jarabe se transforma en una mezcla de cristales y jarabe sobresaturado, denominado comúnmente masa cocida. Esta concentración modifica la naturaleza y estado físico de la meladura, aumenta la viscosidad y, a medida que se produce la cristalización, el jarabe se transforma en una mezcla de productos semilíquidos y semisólidos cuya consistencia no permite su concentración en espacios de diámetro reducido, ni su circulación de un equipo a otro. Por esta razón la cocción se debe realizar en equipos individuales de efecto sencillo, denominados tachos en donde la superficie de calefacción debe ser la suficiente para evaporar el agua en la cantidad necesaria. Una superficie de calefacción mayor permite una evaporación rápida, con vapor de baja presión. La tacha debe estar construida de tal manera que permita el movimiento de la masa cocida, provocado por las burbujas de vapor, formadas por la ebullición, que se desprenden en la superficie de calefacción ; el movimiento de la masa debe ser enérgico para obtener una sobresaturación y temperatura uniformes.}
EL PROCESO DE COCCIÓN SE REALIZA EN VARIAS ETAPAS: Preparación de la tacha para la cocción, llenado parcial de la tacha con jarabe, concentración del jarabe a sobresaturación, formación del grano, desarrollo del grano y el período de agotamiento. Una vez termina el período de agotamiento, se suspende la carga de jarabe a la tacha y se procede a concentrar la masa hasta aproximadamente 94°Brix, antes de descargarla al malaxador. Esta concentración de la masa reduce la cantidad de miel producida durante la cocción. La masa cocida de primera se prepara con jarabe virgen, o con una mezcla de jarabe virgen y miel de primera. La pureza de la masa A varía entre 80 y 85 %, según la pureza del jarabe; la masa de segunda se prepara con una base de jarabe virgen, alimentándola con miel de primera y logrando una pureza de 70 a 75 %. La miel de segunda se utiliza para preparar la masa de tercera, la cual tiene una pureza de 55 a 60 %; la masa de tercera se pasa a un cristalizador donde se deja aproximadamente 16 horas, enfriándola, para aumentar la transferencia de sacarosa y de ésta manera completar el agotamiento de las mieles. Tachos: Deben reunir las condiciones para trabajar como un evaporador llevando el jarabe de 60°Brix a la concentración correspondiente a su cristalización (95 a 98°Brix), apropiados para la producción de cristales. Son muy parecidos a los evaporadores, se construyen verticales u horizont ales y la extracción de las aguas condensadas y de los gases incondensables se verifica de manera similar. Su superficie de calentamiento no tiene tanta importancia como en los evaporadores, pero debe ser la suficiente para evaporar la cantidad necesaria de agua ya que una superficie mayor de calentamiento permite una evaporación rápida con vapor de menor calidad desde el inicio de la etapa de cocción. Un tacho debe disponer siempre de los siguientes elementos : Una cámara en la que se verifica la cocción ; un sistema de calefacción ; tubería y válvulas para la entrada de la miel a la tacha ; un recuperador de las gotas de jarabe arrastradas por el
vapor ; una tubería de unión de la cámara de cocción con el condensador, provista de una válvula de regulación de vacío ; un dispositivo de cierre y descarga de la masa cocida, válvula de descarga ; un purgador para evacuar el agua condensada en el sistema de calefacción, sin pérdida de vapor no condensado ; tubería y válvulas para el lavado de los tachos con vapor al terminar la cocción ; tubería de evacuación de gases ; tubería y válvula para el vapor de calefacción ; miras, sondas y grifos, termómetros y vacúometros para regular la marcha de la cocción. Malaxadores: Reciben la masa de primera (masa A), la cual se somete a beneficio para favorecer su posterior turbinación. Son recipientes de sección vertical en forma de U, provistos de un agitador, el cual mantiene la masa en movimiento lento y continúo; dicho movimiento es proporcionado por engranajes accionados con correa. Los malaxadores más comunes son: Malaxador de hélice doble: Provisto de dos hélices y dos ejes, los cuales se mueven en sentido inverso; la hélice superior lleva una pala que rebasa la altura de la masa. Malaxador Ragot: Es un malaxador común, provisto de serpentines que giran en la masa y pueden recibir agua o vapor. Su eje de movimiento es hueco y a él van unidos los extremos de los serpentines. Este equipo permite un enfriamiento rápido, o por el contrario, la calefacción de la masa antes de la turbinación. Cristalizadores: Aparatos que reciben las masas de segunda y las de tercera o de agotamiento (masas B y C), permanecen más tiempo, durante el cual se somete la masa a un tratamiento para completar la cristalización y llevar el agotamiento de la masa al máximo. Existen diferentes clases de cristalizadores, entre los que sobresalen: El cristalizador Wekspoor y el cristalizador tubular rotativo Lafeuille. Cristalizador Wekspoor : Recipiente en forma de U o circular, según la masa a tratar ; en su interior posee un eje sobre el que se fijan los elementos de enfriamiento, discos huecos unidos entre sí, de modo que el agua recorre uno a uno todos los elementos, los discos dividen en compartimientos el recipiente. La masa se introduce por un extremo y avanza por gravedad de un
compartimiento a otro, sale por desbordamiento por el lado opuesto; el agua entra por éste lado, circula por todos los discos y vuelve por el hueco del malaxador. La circulación es en contracorriente; una de las ventajas que tiene es que la masa que llega caliente se pone en contacto con agua ya calentada, y en cualquier punto la temperatura del agua de enfriamiento desciende a medida que la de la masa también disminuye. Cristalizador tubular rotativo Lafeuille: Funciona como malaxador o como tacha; compuesto por un cilindro de eje horizontal, el cual rota sobre unos rodillos. En los fondos se encuentran dos placas tubulares de chapa, y en el interior, lleva unos tubos horizontales unidos de dos en dos, los cuales forman un tubo cónico atravesado por una corriente de agua o vapor; al iniciar su operación se llenan tres cuartas partes del volumen total disponible, la rotación mantiene la masa agitada y malaxada sin necesidad de dilución.
8. CENTRIFUGACION Y SECADO : La masa cocida resultante de la cocción y cristalización del jarabe está formada por cristales de azúcar y por las mieles que no cristalizan. La separación de los cristales de azúcar de las mieles, se realiza en equipos denominados centrífugos o turbinas, por la acción combinada de la fuerza centrífuga y la fuerza de gravedad. En la práctica se acostumbra turbinar en caliente (70 - 75°C) las masas cocidas de primera y segunda, tal como salen de las tachas. Las masas de tercera se turbinan después de que salen de los cristalizadores a una temperatura menor (50 a 60°C). La duración de la turbinación depende de la uniformidad y tamaño de los cristales, de la viscosidad y pureza de la masa, de la temperatura, de la velocidad de arranque, de la rapidez de frenado y vaciado de la centrífuga, y de la duración de los lavados con agua y con vapor. El tiempo de turbinación para las masas de primera (masas A) es de 1 a 5 minutos, 4 a 10 minutos para las de segunda (masas B) y de 10 a 45 minutos para las de tercera (masas C).
Como resultado de la turbinación de las masas cocidas de tercera o de agotamiento, se obtiene la miel final, miel que no cristaliza, denominada comúnmente melaza, con una pureza del 35 %. La melaza se pesa, envasa y se almacena en espera de ser despachada al comercio en donde se puede utilizar como alimento de ganado, en la producción de alcohol y en la industria sucroquímica. El azúcar que se separa en las turbinas pasa a la etapa de secado, la cual se realiza en secadores rotatorios, en los que se inyecta aire caliente en contracorriente. El aire se calienta con la ayuda de un recalentador. La humedad del azúcar luego del secado es menor del 0,06 %. Turbinas centrífugas: Las más importantes son las turbinas cuyo eje oscila, entre las que figuran: Turbina Weston : Es una turbina de eje dotado de oscilación, compuesta por un órgano motor colocado en la parte superior que acciona un eje vertical, que está provisto de una canasta perforada para permitir el paso de la miel. La canasta está cubierta por unas telas metálicas que retienen los cristales de azúcar, formada por hilos de cobre, arrollados en espiral y unidos uno junto al otro. Se carga por la parte superior, y se descarga al finalizar la turbinación de las masas por una abertura ubicada en la parte inferior del equipo. Las perforaciones de la canasta tienen un diámetro aproximado de 7 mm y están separados 22 mm. Secadores: El azúcar crudo no se seca, simplemente se almacena y envasa tal y como sale de las centrífugas. Los demás tipos de azúcares se secan en secadores rotatorios con aire caliente a una temperatura entre 80 y 90°C, el aire se calienta con la ayuda de un recalentador. El equipo de secado cuenta además con un ventilador, un ciclón, un separador de polvo, una chimenea, un elevador para el azúcar seco, una tolva de recibo y una báscula (mecánica o automática).
Un secador rotatorio consiste en un cilindro que gira sobre cojinetes apropiados, el cual tiene una leve inclinación sobre la horizontal para facilitar el desplazamiento lento del material dentro del secador. La longitud del cilindro es de cuatro a diez veces su diámetro, que varía entre 0,3 y 3 m. Los sólidos a secar se introducen continuamente por un extremo, mientras que el aire caliente fluye por el otro extremo. Dentro del secador, unos elevadores que se extienden desde las paredes del cilindro en la longitud total del equipo levantan el sólido y lo riegan en una cortina móvil a través del aire, exponiendo el sólido completamente a la acción secadora del gas. Esta elevación del sólido contribuye a su movimiento hacia adelante. En el extremo de alimentación del sólido, unos pequeños elevadores espirales ayudan a impartir el movimiento inicial hacia adelante antes de que el sólido llegue a los elevadores principales. El material a secar no debe ser chicloso, puesto que podría pegarse a las paredes del secador, o tendería a apelotonarse. Dependiendo del material a secar y de las características de la operación de secado, existen varios tipos de secadores rotatorios, entre los que figuran : El secador de calor directo y flujo a contracorriente en el que el gas está en contacto con el material a secar (muy utilizado en la industria del azúcar) ; el secador de calor directo y flujo a corriente paralela (utilizados para el secado de yeso, turba y alfalfa) ; el secador de calor indirecto y flujo a
contracorriente (para el secado de alimento para ganado, granos para la elaboración de cerveza) y el secador directo indirecto, el más económico (secado a altas temperaturas de lignito, carbón y coque).
9. ENVASADO Y DESPACHO A GRANEL : Una vez seco, el azúcar se envasa en sacos o bolsas plásticas, en sus diferentes presentaciones para ser despachado al comercio. En el proceso de envasado, el azúcar se pesa en básculas electrónicas. Cuando se empaca en sacos, éstos pueden ser sellados a mano o con la ayuda de una máquina. El almacenamiento del producto terminado requiere de una serie de cuidados para asegurar que la calidad del producto no se altere. Para que un azúcar pueda ser almacenado debe tener un contenido de humedad bajo (0,05 %). El azúcar de grano fino absorbe humedad más fácilmente que el de grano grueso, debido a que su higroscopicidad es mayor. Se debe contar con un depósito o bodega para almacenar el azúcar empacado antes de ser despachado al comercio. Dicho depósito debe cumplir con las disposiciones sanitarias para el almacenamiento de alimentos, las cuales le aseguran al consumidor final que el producto que está consumiendo está en óptimas condiciones.
BIBLIOGRAFIA:
http://www.academia.edu/4492751/PROCESO_DE_PRODUCCION _DE_LA_CANA_DE_AZUCAR http://www.cenicana.org/pop_up/fabrica/diagrama_obtencion. php http://www.tecnologiaslimpias.org/html/central/311801/311801_e e.htm http://prezi.com/zomyia_fkod-/proceso-de-produccion-delazucar-de-cana/
