Panela Proceso

Panela Proceso http://www.tecnologiaslimpias.org/html/central/311802/311802_ee.htm ETAPAS Y EQUIPOS DEL PROCESO.

Regresar a Procesos de Producción. A continuación se mencionan las etapas y los equipos involucrados en cada etapa del proceso de la "Fabricación de la Panela". Regresar a Proceso de Producción. Etapa1. CORTE Y TRANSPORTE DE LA CAÑA DE AZUCAR .  

Descripción. Equipos.

Regresar al Diagrama. Regresar a Procesos de Producción. Descripción Etapa1 : La caña debe cortarse cuando llega a su estado óptimo de madurez. El tiempo que demora la caña en madurar desde que es sembrada hasta el corte depende de la variedad, las condiciones climáticas y la altura sobre el nivel del mar. El período vegetativo en Colombia varía entre 10 y 36 meses ; sin embargo los más frecuentes están entre 16 y 20 meses. Generalmente después de los 18 meses de sembrada se inicia la inversión de la sacarosa, ( hidrólisis o rompimiento de la molécula de sacarosa ), la cual origina los azucares reductores, como la glucosa y la fructuosa. Las cañas faltas de madurez o sobremaduradas afectan la calidad de la panela.

Los agricultores cuando no están presionandos por el mercado, usan métodos empíricos para determinar la madurez y el momento del corte de la caña. Los métodos técnicos para determinar el punto de madurez se basan en la uniformidad de la concentración de los sólidos solubles o Brix a lo largo del tallo de la caña, o mediante la determinación del contenido de humedad en ciertos puntos específicos del tallo. Se utiliza un refractómetro para conocer el contenido de azúcar en la caña, en el cual se coloca una gota de jugo en el aparato y se lee en una escala graduada la cantidad de sólidos solubles que hay en el jugo (Grados Brix). Una vez cortada la caña inicia su descomposición, la cual es acelerada por la alta temperatura y se transporta del lote al trapiche empleando mulas, camiones o carros cañeros halados con tractor, aunque generalmente se utilizan las mulas por la topografía del terreno. Esta caña debe molerse dentro de las 24 horas siguientes del corte. Si se requiere almacenar la caña, debe apilarse en montones en un lugar cubierto, se debe humedecer con agua dos veces al día, para retardar la descomposición y deshidratación. De esta manera se puede conservar hasta por ocho días. Regresar a Etapa1. Regresar al Diagrama. Regresar a Procesos de Producción. Etapa 2. EXTRACCIÓN DE JUGOS.  


Regresar al Diagrama. Regresar a Procesos de Producción. Descripción Etapa2 : La caña pasa a través del molino y se obtiene un jugo o guarapo crudo como producto principal y el bagazo verde (húmedo), usado como combustible para la hornilla. Existen variados tipos de molinos. Más del 60% de los trapiches del país, tienen molinos con tres mazas de hierro distribuídas triangularmente, en posición vertical y son accionados por animales. Estos trapiches aportan alrededor del 15% de la producción nacional de panela. El 40 % restante corresponden a molinos de hierro, de tipo horizontal y accionados mecánicamente. Estos trapiches son los que aportan la mayor parte de la producción. El jugo o gurapo obtenido de la molienda presenta una composición promedio de un jugo de caña panelera que se observa a continuación. Composición promedio de un jugo de caña panelera. INGREDIENTES ° Brix Sacarosa Azucares Reductores Cenizas Gomas y Pectinas Albúmina Acidos libres

PORCENTAJES 19 16.5 1.9 0.3 0.12 0.03 0.05

En las siguientes figuras, se encuentran los promedios de días de molienda tanto para un trapiche de tracción mecánica, como para uno de tracción animal. En estas figuras se observa que el mayor porcentaje de trapiches de tracción animal (68%), utilizan un día para moler, mientras que solo el 29% de los trapiches de tracción mecánica muelen un solo día; también se observa que los de tracción mecánica llegan a utilizar más seis días.

En la siguiente figura se observa una comparación de la cantidad de moliendas que se realizan al año de los trapiches de tracción mecánica y animal. Frecuencia de moliendas al año.

El porcentaje de extracción en peso tiene un promedio nacional de 51%, y para la Hoya del Río Suárez del 54%. Se puede decir que una extracción en peso del 60 al 65% da buenos resultados en jugo y panela desde el punto de vista cuantitativo y cualitativo. Porcentajes superiores afectan la calidad del jugo por el aumento de pectinas, gomas, ceras, grasas, etc. porque dificultan la clarificación y generan coloraciones indeseables. El jugo que sale del molino contiene agua y azúcar, está además acompañado por partículas gruesas (tierra, bagazo y cera), iones (constituyentes minerales : Ca, P, K, Na, Mg, Fe, azúcares, etc.) y coloides (partículas de tierra, ceras, grasas, proteínas, vitaminas, gomas, pectinas, taninos y material colorante) con un porcentaje entre 0.05 a 0.3 %. El contenido de azúcar en el jugo de la caña esta entre un 13 % para cañas nuevas de primer corte y un 20 % para cañas de varios cortes. Los sólidos solubles, son los azúcares totales (sacarosa, azúcares reductores y otros carbohidratos), fluctúan entre 15 y 24 °Brix. El porcentaje de sacarosa (Pol) y azúcares reductores influyen en la calidad de la panela, los reductores no deben tener porcentajes mayores a 1%. La relación entre el porcentaje Pol y el porcentaje de sólidos solubles da una idea de la calidad del jugo. Si es cercano a uno, el contenido de azúcares reductores es bajo y casi todos los sólidos solubles son sacarosa. El mínimo contenido de fosfatos para producir panela de buena calidad es 250 ppm. El Indice de Atenuación determina el color de los jugos y la turbiedad, el contenido de impurezas. Del molino también sale el bagazo verde que en la mayoría de los trapiches se usa como combustible y requiere un proceso de secado el cual generalmente se realiza en forma natural almacenándolo en cobertizos llamados bagaceras. El tiempo requerido para que el bagazo sea óptimo (30 % de humedad) para el uso en hornillas tradicionales está entre 20 y 40 días dependiendo de la altura de arrume, condiciones climáticas del sitio, humedad con que sale el bagazo del molino y características de la construcción de la bagacera. La humedad del bagazo suministrado a la hornilla es un factor importante en la eficiencia de la misma. Algunas hornillas aceptan bagazo con porcentajes de humedad entre 40 y 48%

de humedad, disminuyéndose el tiempo de almacenamiento y los costos de producción, aumentando el número de moliendas en el año. Regresar a Etapa2. Regresar al Diagrama. Regresar a Procesos de Producción. Equipos : Molino : los molinos se clasifican según la fuerza que los mueve, ésta es determinada por la posición de las mazas que realizan la molienda. Los molinos pueden ser de tracción animal y de tracción mecánica. 

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Molinos de tracción animal : están constituidos por tres mazas de hierro, madera o piedra, colocadas en forma vertical. Las mazas en piedra en éste momento están sin uso. Los molinos de tres mazas en madera, funcionan por medio de un madero acoplado a la maza central y a su vez va atado al animal que lo mueve. La maza central recibe el movimiento rotatorio y lo transmite a las otras dos mazas, que están colocadas a lado y lado por piñones. Los molinos de tres mazas de hierro son accionados por la misma fuerza y sistema; pero las mazas están colocadas formando un triángulo, quedando la caña mejor molida y sin necesidad de repasarla. Molinos de tracción mecánica : las mazas van colocadas horizontalmente y pueden ser accionados por diferentes tipos de fuerzas como tractores estacionarios, motores diessel, ruedas hidráulicas, turbinas pelton o motores eléctricos. Con estos molinos se han encontrado capacidades superiores de molienda por hora. Molinos de Madera:   

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De un madero vertical clavado en tierra : modelo muy primitivo, conocido en el Valle de Cauca como "vieja" y en los llanos y Huila como "quijada" o "cumbamba", generalmente se usa para obtener jugo directamente o para la fabricación de melados. De dos maderos superpuestos : son los que siguieron a la "vieja", con extracciones muy bajas ; pero superior al anterior. Accionados manualmente y requieren un constante esfuerzo humano, pues se repasa hasta tres veces el bagazo, extrayendo menos del 35% del jugo. De tres mazas verticales : construidos de madera muy fuerte y movidos por animales de tiro y ruedas hidráulicas.

Molinos de Hierro: 

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Verticales : el sistema de engranajes que transmiten el movimiento se encuentra en la parte superior de las tres mazas y son movidos por animales, mediante un madero horizontal que se fija en una plancha acanalada en la parte saliente del eje de la maza principal, ésta es la que transmite el movimiento a las otras dos. Este modelo es muy popular y empleado en la pequeña industria panelera del país. Horizontales : Generalmente estos molinos son de tres mazas ; pero ahora se encuentran de cinco mazas o más. Las dos primeras son quebradoras o machacadoras para facilitar la extracción del jugo en las mazas siguientes. Estas se fabrican en diferentes tamaños y capacidades.

En los molinos se deben tener en cuenta parámetros para obtener una buena eficiencia como : la velocidad, ajuste y diámetro de las mazas y potencia necesaria para el molino. La velocidad es un factor importante en el rendimiento de la molienda, pues está relacionada con la capacidad y extracción del jugo de la caña, ya que al aumentar la velocidad aumenta la capacidad pero disminuye la extracción. El ajuste consiste en determinar las posiciones más favorables para los tres cilindros y a la cuchilla central, para obtener mejores resultados de alimentación y extracción. Comprende ajustar las aberturas de entrada y salida y el ajuste de la cuchilla central. El cilindro de entrada es un elemento de alimentación y el de salida de presión, por ésto, la abertura del elemento de entrada debe ser mayor a la de salida Se dice que cuando las mazas adquieren velocidades rotacionales constantes, los molinos que presentan diámetros mayores tienen ventajas en la extracción y menores costos por tonelada de caña molida. En la siguiente figura, se observa un molino de cinco mazas.

Los parámetros para determinar la eficiencia de un molino son : la capacidad, extracción y potencia. La capacidad de un molino se determina por la cantidad de caña que pasa por unidad de tiempo y ésta capacidad es inversamente proporcional a la extracción, para ésto se busca un punto donde se pueda equilibrar la capacidad con la extracción. Los factores que determinan la capacidad son la preparación y contenido de fibra de la caña, dimensiones, velocidad, número y abertura de las mazas. La extracción, tiene dos definiciones ; es la cantidad de sacarosa que se recupera del total de la caña, dando una idea de eficiencia del proceso de panela; y la otra es la cantidad de jugo extraído de la caña, dando una idea de eficiencia del molino. La potencia es la fuerza necesaria para accionar el molino y depende de como se prepare la caña y de la variedad. La potencia del molino está integrada por potencia consumida por : la compresión del bagazo, fricción entre los muñonez y cojinetes de las mazas, fricción entre el bagazo y la cuchilla central, fricción entre raspadores y las mazas, conductores intermedios, por engranajes y poleas, etc. Los molinos que trabajan con cañas con altos porcentajes de fibra están en desventaja, porque hay mayor pérdida de sacarosa en el bagazo. Regresar a Etapa2. Regresar al Diagrama. Regresar a Procesos de Producción. Etapa 3. PRELIMPIEZA DE LOS JUGOS DE CAÑA .  


Regresar al Diagrama. Regresar a Procesos de Producción. Descripción Etapa3 : Eliminación por medios físicos de las impurezas con que sale el jugo de caña del molino. Algunos trapiches usan el pozuelo, tanque de tamaño variable ubicado a la salida del molino. Los pozuelos eliminan pocas impurezas, favorecen la degradación microbiana causando pérdidas de sacarosa y disminuyendo la calidad de la panela.

El CIMPA diseñó unos prelimpiadores los cuales retienen las impurezas dispersas en el jugo, constituidas principalmente por restos de bagazo, bagacillo, tierra, material flotante, lodos y agentes precursores de color. Su funcionamiento se basa en la separación de material extraño del jugo, por la diferencia de la densidad existente entre las impurezas y el mismo. Al separarlas antes de empezar el proceso, se evita que las sustancias precursoras de color, se liberen en la presencia de calor dando un mal aspecto a la panela. Los prelimpiadores se deben colocar a la salida del molino, remplazando el pozuelo tradicional y conduciendo los jugos a la paila recibidora de la hornilla o tanque de almacenamiento, como se observa en la figura .

Los prelimpiadores actúan de la siguiente forma : el jugo llega del molino al prelimpiador 1, donde se remueven las impurezas gruesas y pesadas con diferencia de densidad respecto al jugo, luego pasa por debajo de una tabla retenedora de impurezas flotantes para continuar al prelimpiador 2, que remueve las impurezas con densidades cercanas a la del jugo ( lodos , partículas más pequeñas) por láminas retenedoras para las impurezas flotantes y las pesadas que van por el fondo arrastradas por el jugo. 

Limpieza y mantenimiento de los prelimpiadores : en la molienda las impurezas que flotan se deben retirar varias veces al día, éste material se debe pasar nuevamente por el molino, para recuperar parte del jugo retenido. Cuando se realice esta operación se le debe añadir 2 cucharadas de cal, sin tener en cuenta la cantidad, pues es para disminuir riesgos de fermentación de los jugos. Cada 12 horas se deben lavar los prelimpiadores, retirando primero el tapón del jugo residual y el jugo se recibe en un balde limpio y se deposita en la paila recibidora. Los prelimpiadores se lavan con agua limpia para que salga el lodo, arena y residuos de la molienda. Luego se rocían las paredes internas con una lechada de cal para evitar deterioro por la fermentación de los residuos.

Regresar a Etapa3. Regresar al Diagrama. Regresar a Procesos de Producción. Equipos : Prelimpiadores: El prelimpiador 1 tiene una lámina retenedora para las impurezas flotantes y las más pesadas se van al fondo por decantación, y por su forma en "v" fácilmente se pueden retirar posteriormente los lodos e impurezas más pesadas. El prelimpiador 2 tiene el mismo volumen que el prelimpiador 1 pero con menor altura y mayor longitud y generalmente tiene dos láminas retenedoras de impurezas. Los prelimpiadores se construyen en ladrillo, lámina de hierro (cold rolled y galvanizada), lámina de acero, madera o fibra de vidrio. Si se construye en ladrillo, éste se pega en estampa o espandera y se pañetan con cemento. Las paredes internas deben pulirse para evitar filtraciones de los jugos y acumulaciones de residuos, se debe enchapar preferiblemente con baldosín por presentación e higiene. Los de lámina Cold Rolled se deben cubrir con una sustancia anticorrosiva. Para la fabricación de los prelimpiadores se debe tener en cuenta :

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Las láminas retenedoras de impurezas no deben tener movimiento. Debe cubrirse la parte superior de los prelimpiadores para evitar que caigan más residuos del molino. Durante su uso los tapones deben estar completamente cerrados.

Las dimensiones del prelimpiador varían de acuerdo a la capacidad del molino : 

Tracción Animal y capacidad de molienda inferior a media tonelada de caña por hora : se utiliza un prelimpiador 1 con dimensiones   

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Capacidad de molienda entre 0.5 y 1 tonelada de caña por hora : Prelimpiador 1 para cañas limpias   

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Largo = 1.00 metros Alto = 0.50 metros Ancho = 0.30 metros

Para cañas sucias : Se utiliza también el prelimpiador 2 con dimensiones :   

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Capacidad de Molienda entre 1 y 2 ton/hora :

Dimensiones Prelimpiador 1 Largo (m) 1.00 Alto (m) 0.50 Ancho (m) 0.30 

Prelimpiador 2 1.75 0.30 0.30

Capacidades de molienda superiores a 2 ton/hora : se aumenta el ancho del prelimpiador 1 en 10 cm por cada 500 Kg. de caña adicionada o colocar un tercer prelimpiador de igual dimensiones que el segundo prelimpiador.

Regresar a Etapa3. Regresar al Diagrama. Regresar a Procesos de Producción. Etapa 4. CLARIFICACION DE LOS JUGOS DE CAÑA .  


Regresar al Diagrama. Regresar a Procesos de Producción. Descripción Etapa4 : Esta etapa se lleva a cabo en la hornilla panelera u horno, donde se suministra el calor necesario para evaporar más del 90% del agua presente en el jugo y así obtener como producto final la panela. Su función es eliminar los sólidos en suspención, las sustancias coloidales y algunos compuestos colorantes presentes en los jugos.

La clarificación se lleva a cabo por flotación, pues es imposible por sedimentación ya que las pailas se encuentran a ebullición.La clarificación se realiza mediante floculación o aglutinamiento de las impurezas presentes en el jugo, debido a un efecto combinado de temperatura, tiempo y acción de los agentes clarificantes (mucílagos vegetales y/o polímeros químicos). Esta operación la podemos dividir en dos fases : Calentamiento de jugos : al salir de la prelimpieza el jugo pasa a la paila recibidora a una temperatura cercana a la del o ambiente (2 - 3°C por encima generalmente), para iniciar su calentamiento hasta 50 - 55 C. El calentamiento del jugo acelera la formación de partículas de tamaño y densidades mayores e incrementa su velocidad de movimiento facilitando su separación. Parte del material colorante y de las sustancias precursoras y generadoras de color permanecen en la solución, sin ser removidas debido a su tamaño. En algunas ocasiones se agrega una cantidad de mucílago durante el calentamiento para aglutinar las impurezas y llevarlas a la superficie permitiendo una limpieza inicial. En esta paila se toma el pH de los jugos para conocer su acidez y se adiciona el fosfato monocálcico, a una temperatura promedio de 40°C, y después de que se haya alcalinizado, a un pH = 5.8 ; se agita bien el jugo y se deja en reposo por veinte minutos, subiendo la temperatura hasta 60 - 65 °C. Se aconseja agregar máximo 80 gramos de fosfato monocálcico por cada 100 litros de jugo, esta cantidad se puede disminuir a medida que se conoce la calidad de los jugos por su contenido de fósforo, el que depende de la fertilización de la caña. El fosfato se debe diluir primero en un poco de jugo, porque si se adiciona directamente al jugo, se forman grumos y no se disuelve. Adición del Agente Clarificante : luego los jugos pasan a la paila clarificadora, donde se adicionan agentes clarificantes para aglutinar las impurezas que están presentes en la solución. Generalmente se utilizan mucílagos vegetales, que se obtienen de las cortezas del balso, cadillo o guásimo, las cuales se maceran y se depositan en un recipiente con agua, para que se forme una baba gelatinosa (Hoya del río Suárez) para luego adicionarla al jugo, o en otras regiones se adiciona el mucílago directamente en la paila clarificadora. La cantidad de solución mucilaginosa depende de la concentración de la misma, de la variedad de la caña, calidad de los jugos y condiciones climáticas de la zona. Esta solución se agrega cuando la temperatura sea superior a 50°C, agregándose inicialmente ¾ partes de la cantidad de la solución necesaria y se deja en completo reposo, para que la capa de cachaza que se esté formando no se rompa. En la Hoya del río Suárez se utilizan aproximadamente entre 15 y 30 litros de solución por cada 500 litros de jugo. Cuando los jugos tengan una temperatura entre 75 y 82°C se retiran las impurezas que flotan (cachaza negra) y se agrega el mucílago restante. Antes que los jugos lleguen a ebullición se remueve la segunda capa de impurezas o cachaza blanca (más liviana que la anterior) ; esta es llevada a las cachaceras donde se deja un tiempo de residencia o reposo, aproximadamente una hora, donde se observan tres capas : una con jugo que es recirculado a la Paila Recibidora, otra que son lodos y otra que es la Cachaza fresca. La cachaza aproximadamente es un 2.5% del peso de la caña molida y se utiliza en forma fresca como alimento para animales o en algunos trapiches se lleva a la paila melotera o melacera para concentrarla hasta 40 - 50° Brix y poder tener un tiempo más prolongado de almacenamiento y un alto valor nutricional para los animales bovinos y equinos. El exceso de mucílago es perjudicial, pues en el batido se presentarán problemas. Al agregar balso directamente al jugo ofrece menor homogeneidad de la clarificación pero disminuye el consumo de bagazo en la hornilla. Sin embargo en veranos fuertes es necesario adicionar agua al jugo sin clarificar para que suelte la cachaza totalmente. Una de las formas de adicionar los clarificantes (Valle del Cauca) es remover la cachaza negra con el guásimo y para la cachaza blanca con el cadillo. Otros agentes clarificantes son los polímeros químicos que pueden remplazar a los mucílagos vegetales. Se trabaja con poliacrilamidas aniónicas (Mafloc 975), obteniéndose resultados de turbiedad en jugos similares con dosis de 2 y 10 ppm de polímero a jugo. Adicion de la cal : en esta etapa se realiza el proceso de encalado de los jugos ya sea en adición total inicial o final. La acidez de los jugos de la caña oscila entre valores de pH de 5.2 a 5.4. Cuando el pH de los jugos sea inferior a 5.6 se debe agregar una lechada de cal para evitar la inversión de la sacarosa, pues este disacárido es más estable en medio alcalino. Este pH lo controlan algunos técnicos, pero por lo general en los trapiches se agrega una cantidad establecida por el dueño, teniendo como consecuencia un pH inferior o superior al ideal, con la posibilidad de que el producto pierda un poco de valor nutricional. No es aconsejable añadir cal sólida debido a la formación de grumos en el jugo. La cal debe ser de buena calidad, libre de tierra, piedras y demás impurezas, para evitar reacciones adversas de este material extraño en la calidad final del producto. La dosificación de la lechada de cal, es decir suspención de cal apagada en agua, en concentraciones de 100 150 gr. de cal por litro de agua, se hace de acuerdo con el pH inicial del jugo. Luego de adicionarse la lechada de cal y agitado el jugo se toma nuevamente el pH y si se observa un pH de 5.8, no se adiciona más lechada de cal, o en caso contrario, se adiciona hasta obtener el pH necesario.

La cal también se puede usar como floculante. En la elaboración de la panela, al agregar la cal en frío, según estudios del CIMPA, la acción de los floculantes vegetales es mayor pues actúan mejor cuando el pH de los jugos está cerca a 5.8 ; pero el inconveniente es que se forma cachaza menos densa y más difícil de retirar de la paila. El proceso de encalado se debe realizar cuando el jugo ha alcanzado un porcentaje de sólidos solubles superior a 40°Brix o máximo al iniciarse el proceso de concentración, punto donde la miel puede todavía recibir la cal. Factores a tener en cuenta para una buena clarificación :    

Concentración de Fósforo : los jugos deben tener una cantidad de fósforo superior a 250 miligramos por cada litro de jugo, para eliminar los compuestos polifenólicos de hierro que producen la coloración oscura del jugo. Concentración de Hierro : altas concentraciones de hierro, producen en la panela coloraciones oscuras, esto depende del tipo de suelos y variedad de la caña. Gradiente de temperatura con respecto al tiempo : es recomendable que la temperatura se eleve entre 1 y 1.5°C por minuto durante la etapa de clarificación para que se pueda efectuar la aglutinación de impurezas. Grado de Acidez del jugo : el pH es un factor importante a controlar, pues cuando le falta cal produce panela "Falta de Grano" (blanda y melcochuda) y en el caso en que el pH sea superior a 6.5 oscurece el producto.

De la eficiencia de la etapa de clarificación depende en gran parte el color y calidad final de la panela. Los jugos no se deben almacenar por períodos de tiempos superiores a seis horas porque se presentan fermentaciones por la inversión de la sacarosa. Regresar a Etapa4. Regresar al Diagrama. Regresar a Procesos de Producción. Equipos : Cachacera : tanque o filtro donde se le da un tiempo de residencia a la cachaza, aproximadamente de una hora, para luego recircular el jugo a la paila recibidora. Los principales tipos de cachaceras son :   

Cilíndrica. Casquete esférico. Prisma invertido.

Todas tienen buenos resultados y su eficiencia depende del tiempo requerido para una buena separación de las capas formadas y una mayor recuperación de jugo. La cachacera se debe ubicar entre las pailas recibidora y clarificadora, con una buena capacidad para obtener tiempos de residencia suficientes. Regresar a Etapa4. Regresar al Diagrama. Regresar a Procesos de Producción. Etapa 5. EVAPORACIÓN DE LOS JUGOS DE CAÑA .  


Regresar al Diagrama. Regresar a Procesos de Producción. Descripción Etapa5 :

El calor es aprovechado básicamente en el cambio de fase del agua (líquido a vapor), eliminándose cerca del 90% del agua presente, lo cual aumenta el contenido inicial de sólidos solubles entre 16 y 21°Brix hasta el punto de la panela, a una temperatura de 120°C. Esta etapa la realizan generalmente tres pailas, dos consecutivas que le siguen a la paila clarificadora y la última paila de la hornilla. En esta etapa se eleva el contenido de azúcar en el jugo de 20 hasta un 86% en promedio. Este procedimiento es muy importante porque incide sobre la textura final de la panela, llamada "grano". Si hay alto contenido de azúcares reductores, afectan la consistencia final de la panela hasta impedir su cristalización. En la elaboración de la panela se adiciona clarol para eliminar coloraciones oscuras del jugo, pero ésta sustancia en grandes cantidades es muy tóxica en especial para la niñez. Regresar a Etapa5. Regresar al Diagrama. Regresar a Procesos de Producción. Etapa 6. CONCENTRACIÓN DE LOS JUGOS DE LA CAÑA DE AZÚCAR .  


Regresar al Diagrama. Regresar a Procesos de Producción. Descripción Etapa6 : Esta fase final del proceso se presenta a temperaturas superiores de 100°C y se realiza en la paila concentradora o punteadora, que tiene una posición anterior a la última paila evaporadora para evitar temperaturas demasiado elevadas que pueden quemar la panela. Esta etapa es crítica pues a temperaturas entre 100 y 125°C se acelera la inversión de forma que los azúcares reductores se duplican ; por esto la concentración se debe realizar lo más rápido posible y se debe revisar que las mieles tengan un pH de 5.8. Aquí se adiciona el agente antiespumante y lubricante, para evitar que los jugos durante la ebullición rebosen la altura de la falca de la paila y evitar que las mieles se adhieran a las paredes de la paila evitando la caramelización y quemado. Los lubricantes y antiespumantes más usados son el cebo de animal, el aceite de higuerilla, la cera de laurel y la manteca vegetal. El hornero es el que añade antes de dar el punto de panela una porción aproximada de una cucharita del agente antiespumante y lubricante. El punto de la panela se obtiene entre 118 - 125°C con un porcentaje de sólidos solubles entre 88 y 94 °Brix determinándose por la consistencia, color y densidad de las mieles. Regresar a Etapa6. Regresar al Diagrama. Regresar a Procesos de Producción. Etapa 7. PUNTEO .  


Regresar al Diagrama. Regresar a Procesos de Producción.

Descripción Etapa7 : El punto de panela se da cuando las mieles adquieren una serie de características que permiten retirarlas de la hornilla. Este punto depende principalmente de la concentración de los sólidos solubles (Brix) y de la pureza de las mieles (contenido de sacarosa). El hornero opera la paila punteadora, en donde se da el punto de panela y lo determina de tres maneras :   

Sobre el remellón , cuando la miel no corre y parece que hierve. Al batir la miel con el remellón en el aire se forma una bomba o "pañuelo". Se hace una bola con la miel, y se arroja contra el suelo, si al chocar produce un sonido seco, ya está el punto.

En ocasiones se evalúan propiedades como la viscosidad y adherencia de las mieles, mediante la velocidad de escurrimiento de estas sobre la falca de la paila. La temperatura de ebullición depende de la presión atmosférica del lugar, del Brix y la pureza de las mieles. El CIMPA ha encontrado que la temperatura de ebullición de las mieles varía entre 116 y 122°C para panela cuadrada y entre 122 126°C para panela redonda moldeada con "Coco", (Para lugares con altura sobre el nivel del mar superior a 1000 metros ). El punto de panela se obtiene cuando las mieles alcancen concentraciones entre 93 y 94°Brix. Obtenido el punto, el hornero, con el remellón deposita la miel en una batea, donde se observa una ligera hinchazón de la miel y la formación de una gran cantidad de burbujas de aire. Regresar a Etapa7. Regresar al Diagrama. Regresar a Procesos de Producción. Equipos : Se aclara que la hornilla panelera se utiliza en las etapas de Clarificación, Evaporación, Concentración de los Jugos y Punteo. Hornilla Panelera : es la encargada de transformar la energía del combustible en energía calórica, para evaporar el agua de los jugos de la caña y obtener la panela. El principal combustible es el bagazo y algunas veces se adicionan otros combustibles como : leña, caucho de llanta usada, guadua, cizco de café, carbón mineral. Las partes de la hornilla panelera son : Cámara de combustión, Ducto de Humos y Chimenea. 

La Cámara de Combustión : espacio de la hornilla donde se realiza la combustión. Su forma varía de acuerdo a la calidad y tipo de bagazo o combustible a utilizar. Se ubica en la parte anterior de la hornilla y está conformada por el cenicero, la puerta de alimentación y la parrilla. La cámara se construye en ladrillo refractario que soporte cambios de temperatura en rangos variables de acuerdo al tipo de cámara, para temperaturas bajas se utilizan ladrillos semirefractarios con una composición de arena 30%, arcilla 45%, cemento 15%, cal 10%. Para temperaturas mayores a 950°C, se usan ladrillos que soporten temperaturas entre 1.200 y 1.800°C, según la clase de ladrillo.   

El cenicero : es un compartimiento ubicado debajo de la parrilla. Se encarga de almacenar las cenizas producidas al quemar el combustible, y canalizar y precalentar el aire necesario para la combustión. La puerta de alimentación : es la abertura por donde se introduce el combustible, generalmente no posee una hoja que se abra o cierre. Se construye en general en fundición de hierro gris para soportar altas temperaturas sin deformarse. La parrilla : es un enrejado que sirve de techo para el bagazo, permite la entrada del aire y el paso de las cenizas al cenicero. Se fabrica tradicionalmente en hierro gris, con diferentes tamaños y formas. Algunos trapiches tradicionales la construyen en ladrillo o rieles de ferrocarril pero no es muy resistente, además dificulta la entrada de aire y dan paso al bagazo por los orificios, por ésto se afloja el molino para sacar bagazo entero, perjudicando la extracción.

Tipos de cámara de combustión de las hornillas paneleras :

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Tradicional : el área de la parrilla es muy grande, permitiendo el ingreso de aire falso que enfría los gases causando temperaturas bajas de combustión ( 850°C con bagazo de 30% de humedad), se presentan porcentajes elevados de CO ( 6-7%). Tradicional mejorada : la parrilla se diseña para disminuir la entrada de aire falso, obteniéndose temperaturas de combustión más altas (950°C) y las pailas están más alejadas del lecho de bagazo, permitiendo una mayor combustión, con porcentajes de CO aproximados de 5%. Cámara tipo Ward : se logran temperaturas promedios de 1.100°C con bagazo de 30% de humedad en promedio y se mejora la combustión con porcentajes de CO inferiores del 4%. En esta cámara se forma una pila de bagazo sobre la que cae bagazo fresco evaporándose el agua intersticial a 100°C, luego a 250°C se van las partículas volátiles y a los 600°C se inicia la combustión parcial ; por último a 1.300°C ocurre la combustión total. El 70% del aire necesario para la combustión (aire primario) entra por la parrilla para la primera combustión ; luego los gases de combustión con las partículas volátiles en la garganta de la cámara se mezclan con el aire secundario o aire restante (30%), que entra por orificios dispuestos para ello. El espacio entre la garganta y la primera paila se denomina segunda cámara de combustión donde se completa la combustión. Este tipo de cámara puede utilizar bagazo con una humedad máxima de 45%, ya que por la forma, la radiación del arco hace un presecado del bagazo. Cámara Ward tipo CIMPA : es una subcámara de presecado de bagazo, donde se puede quemar con mayores porcentajes de humedad que el anterior.

Para seleccionar la cámara de combustión necesaria para una hornilla panelera, se tienen en cuenta : humedad y tamaño del bagazo, temperaturas requeridas, capacidad de la hornilla, aspectos socioculturales regionales, aspectos económicos. La cámara tiene gran influencia sobre la temperatura de combustión. En la tabla, se pueden ver las temperaturas de combustión en función del tipo de cámara de combustión y la humedad del bagazo. Temperaturas de combustión en función del tipo de cámara de combustión y la humedad del bagazo. Humedad Temperatura (°C) Bagazo (%) Tradicional Mejorada Ward CIMPA 15 1000 1050 1200 1200 30 900 1000 1100 1100 40 750 800 1050 1050 45 1000 1000 50 900 950 55 850 Fuente: Manual para el diseño y operación de hornillas paneleras, 1992. Para un mismo tamaño de hornilla la capacidad de producción aumenta cuando la temperatura de combustión es mayor. Para la construcción de las cámaras de combustión tipo Ward y Ward tipo CIMPA hay un incremento de costos, pero se obtiene aumento en la capacidad de producción. 

El Ducto de Humos : llamado también conducto de gases, camino y buque, entre otros. Lleva los gases de la combustión a la chimenea transfiriendo parte del calor a los jugos a través de las pailas. Las partes son las paredes y muros de soporte, piso, arcos y pailas. Los ductos varían de acuerdo con la forma y materiales de construcción, los más tradicionales son escavaciones en el sitio de construcción de la hornilla y las pailas son soportadas por muros y arcos de adobe y las más recientes con paredes, pisos, arcos y muros construidos en ladrillo refractarios.

Los ductos pueden ser de sección transversal semiesférica, trapezoidal y rectangular. La sección semiesférica se utiliza para pailas en forma de casquete esférico y las paredes laterales se construyen siguiendo la forma de la paila, creando un espacio al final llamado "seno" donde se construyen los muros de soporte para sostener los arcos donde se colocan las pailas. Para pailas semicilindricas y planas se usan ductos de sección rectangular trapezoidal.o Para la construcción de las paredes del ducto de humos en la zona próxima a la cámara de combustión (zona caliente), se utiliza ladrillo refractario que soporte temperaturas de 1.200°C ; el espesor de las pegas de los ladrillos no deben ser superiores a los 5 mm. En la zona fría de las paredes y el piso del ducto se utiliza ladrillo menos refractario que soporten temperaturas de 800°C, con pegas a base de cemento, arcilla, cal y arena. El ducto debe aislarse térmica utilizando doble pared y un doble piso. Entre las dos paredes y pisos se deja una cámara de aire estanco o cascarilla de arroz.

El área de transferencia de calor : Constituida por pailas, que son recipientes metálicos generalmente llamados fondos donde se depositan los jugos, para llevar a cabo la evaporación del agua en el proceso de la elaboración de la panela. Estas generalmente se fabrican en cobre, aluminio o hierro por procesos de fundición o deformado en caliente. Existen pailas en forma : semiesférica, semicilindrica, trapezoidales, planas y planas aletadas. El tamaño y la forma varían de acuerdo a las costumbres regionales y con la capacidad de la hornilla. Se recomienda usar pailas semiesféricas o semicilíndricas, cuando el paso de los jugos se hace manual ; cuando los jugos pasan por tubería se utilizan pailas planas o aleteadas para concentraciones menores a los 75° Brix. Para mayores concentraciones se dificulta el flujo en tubería, recomendándose pailas redondas. Las hornillas para trapiches de baja capacidad, utilizan pailas semiesféricas, pues la relación entre área de transferencia de calor y el volumen de la paila es baja y al trasladar los jugos manualmente no se requiere mayor esfuerzo humano y el costo de inversión es menor. Para hornillas de capacidad alta se recomienda utilizar pailas planas o aleteadas por lo menos en sitios de concentración baja, para disminuir el esfuerzo humano. Las pailas aleteadas son más eficientes por tener mayor relación de área de transferencia de calor, para obtener hornillas relativamente mas pequeñas. 

La Chimenea : conducto ubicado al final de la hornilla, empalmado con el ducto de humos y considerado como un ventilador que trabaja a succión, su función es crear una diferencia de presión ( tiro ) entre la presión atmosférica y la de los gases de combustión dentro de la hornilla, necesario para la combustión del bagazo y el transporte de los gases a través del ducto. Tiene forma trapezoidal, cilíndrica o cónica y sus dimensiones varían de acuerdo al tamaño de la hornilla.

Esta construido de ladrillo, metal o utilizando una combinación de los anteriores. Su sección transversal puede ser constante o variable con la altura y tener una forma circular, cuadrada o rectangular. Cuando las chimeneas son en ladrillo el espesor de las paredes puede ser sencillo, doble o triple dependiendo de la altura. El ladrillo puede ser común pues las temperaturas de los gases de chimenea son bajas. Para chimeneas pequeñas, éstas generalmente se construyen solamente en ladrillo utilizando mortero como pegamento, de sección transversal constante con la altura y una parte del espesor de las paredes doble y la otra parte sencilla. En chimeneas altas, se construyen una parte en ladrillo y la otra en canecas metálicas con el fin de disminuir el peso, se recomienda que la sección transversal disminuya con la altura, en forma de pirámide o de tronco de cono. El espesor de las paredes y las dimensiones de la base dependen de la altura de la chimenea, las velocidades de aire y el tipo de suelo. El aire para la combustión varía de acuerdo a la humedad del bagazo utilizado y por ésto el tiro debe ser regulado por una válvula tipo mariposa. Clasificación de las hornillas : Existen diferentes clases de hornillas por la forma, número y tamaño de las pailas, pero la mayor diferencia radica en la dirección de los jugos con relación a la dirección del flujo de los gases de combustión. Con esta clasificación encontramos hornillas de flujo en : contracorriente, paralelo o mixto. En la siguiente figura, se observan las diferentes clases de hornillas.  

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En flujo en contracorriente : los jugos y los gases circulan en dirección opuesta ; tiene el riesgo que se queme la panela por la ubicación de la paila punteadora. Algunas de estas pailas se encuentran en Santander y Cundinamarca. En flujo paralelo : los gases circulan en la misma dirección que lo hacen los jugos y es característico en las regiones de Antioquía, Caldas, Risaralda y Nariño. Su inconveniente es que la clarificación se realiza en forma muy rápida obteniéndose jugos muy opacos y turbios y las secciones de evaporación y concentración donde las temperaturas deben ser altas, éstas son bajas. En flujo mixto : es la combinación del paralelo y contracorriente, donde los jugos inicialmente siguen la dirección opuesta del flujo de gases y luego se mueven en el mismo sentido. Es típico en las zonas de Cundinamarca y Hoya del Río Suárez. Este manejo de jugos es utilizado por el CIMPA en la mayoría de sus diseños.

Se presentan mayores ventajas con la calidad de la panela con los flujos a contracorriente y mixto que con flujo paralelo porque la etapa de clarificación se realiza en el sector de menor temperatura de la hornilla, para que los agentes clarificantes puedan actuar por mayor tiempo, la evaporación de agua y concentración de mieles se realiza en un sector de mayor temperatura disminuyendo el tiempo de residencia de las mieles, evitando la inversión de la sacarosa y coloraciones oscuras de la panela. Regresar a Etapa7.

Regresar al Diagrama. Regresar a Procesos de Producción. Etapa 8. BATIDO Y ENFRIAMIENTO .  


Regresar al Diagrama. Regresar a Procesos de Producción. Descripción Etapa8 : Esta etapa se realiza en un recipiente llamado Batea, donde las mieles son agitadas, cuando se ha alcanzado el punto de panela y han sido sacadas de la hornilla, para cambiar la textura y estructura para hacerles perder su capacidad de adherencia. La batea con la panela en estado líquido es atendida por dos obreros llamados batidores, quienes la agitan constantemente mediante una especie de grandes espátulas llamadas "mecedores" y con el tiempo el producto se va aclarando, luego parece que fuera a hervir y finalmente se seca. Este proceso es un agitado intensivo e intermitente de las mieles durante unos 10 a 15 minutos. Al contacto con aire, los cristales de la sacarosa crecen en las mieles, adquiriendo porosidad y al enfriarse se convierten 3 en un sólido compacto, llamado panela ; la densidad de las mieles baja de 1.5 a 1.34 g/cm en la panela. En la mayoría de los trapiches se le agrega agua a las mieles para acabar de enfriarlas, con un tiempo de batido aproximado de cinco minutos ; sino se les agrega agua, el tiempo de batido es aproximadamente de quince minutos y algunos trapiches tendrían que frenar el proceso. El tiempo de batido y la altura alcanzada por las mieles esta relacionado con el Brix y la pureza. Regresar a Etapa8. Regresar al Diagrama. Regresar a Procesos de Producción. Equipos : Batea : es un recipiente construido en madera o lámina metálica, en donde se agitan las mieles cuando se ha alcanzado el punto de panela. Las formas y dimensiones de las bateas varían por regiones :    

Canoas construidas con troncos de arboles de 2 metros de largo por 0.4 m de diámetro. Cajas de 2 m de largo, por 0.7 m de ancho y 0.6 m de alto. Bateas bajas en forma de cono invertido de pirámide rectangular, de aproximadamente un metro de largo por 0.7 m de ancho y 0.15 m de altura. Estas bateas trabajan tres pasando las mieles de una a otra durante el batido. Bateas de lámina galvanizada o de hierro pintada y pocas veces de acero. Al desprenderse la pintura se oscurece la panela por la oxidación del metal, por ésto las más adecuadas son las de acero inoxidable.

Regresar a Etapa8. Regresar al Diagrama. Regresar a Procesos de Producción. Etapa 9. MOLDEO .

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Regresar al Diagrama. Regresar a Procesos de Producción. Descripción Etapa9 : La panela "remasada" la recibe un obrero, encargado de moldearla. Los moldes más populares son divisiones hechas en madera, llamadas "Gaveras", que se presentan en diferentes formas : cuadrada, rectangular, redonda, pastilla con cresta redonda, pastilla con cresta triangular. La panela remasada se deposita sobre las gaveras y un obrero se encarga de distribuirlas a lo largo de ellas, para que tengan igual altura. Regresar a Etapa9. Regresar al Diagrama. Regresar a Procesos de Producción. Equipos : Zona de Batido y Moldeo : en general consta de las mesas para las gaveras, mesón de enfriamiento, la batea y los depósitos de lavado y escurrido de las gaveras. De la batea las mieles pasan a las gaveras, donde se enfría y solidifica la panela. Las gaveras se colocan sobre mesas de madera o cemento y ambas se humedecen antes de depositar las mieles en ellas, para evitar que se peguen al molde. El gavero distribuye la panela en los moldes con la ayuda de palas de madera y lo que sobra se regresa a la batea. Cuando la panela está lista se desarman las gaveras y se llevan a un deposito con agua, se lavan y se dejan escurrir para la siguiente cochada. Las gaveras cambian de forma según la forma en que se requiere la panela, si es cuadrada, rectangular, pastilla de cresta redonda o triangular, redonda o granulada. Regresar a Etapa9. Regresar al Diagrama. Regresar a Procesos de Producción. Etapa 10. EMPAQUE .  


Regresar al Diagrama. Regresar a Procesos de Producción. Descripción Etapa10 : La panela se deja enfriar en las gaveras o sobre la mesa en caso de ser redonda y luego el empacador quita la armazón de las gaveras y la empaca. Los tipos de empaques utilizados generalmente son : cajas de madera, cajas de cartón, hojas de caña o de plátano para la panela cuadrada ; la panela de forma redonda se empaca en costal de fique ; para el empaque de varias panelas o panela molida se usan bolsas de polietileno transparentes; para panela rectangular envolturas de celofán, colocadas a su vez en cajas de cartón.

La panela se comercializa por bultos o cargas ; una carga son dos bultos o dos cajas. Se sabe que el 69% de los productores empacan en bultos y el 31% en cajas. La carga de dos bultos de 96 unidades cada uno, pesa entre 80 y 100 Kg. y la caja de 40 unidades entre 16 y 18 kg. Regresar a Etapa10. Regresar al Diagrama. Regresar a Procesos de Producción. Etapa 11. ALMACENAMIENTO .  


Regresar al Diagrama. Regresar a Procesos de Producción. Descripción Etapa11 : Cuando la panela se conserva por períodos de tiempo largos se deben tener en cuenta tres factores : grado de higroscopicidad del producto, temperatura y humedad relativa del ambiente en el cual se deposita. Si la panela se va a almacenar por períodos inferiores a un mes, ésta se puede guardar en cajas de cartón corrientes a una humedad relativa de 70%, a cualquier temperatura si el contenido de humedad inicial de la panela es inferior a 7%. Si el almacenamiento es superior a los tres meses, la humedad relativa de la bodega debe ser de 65% y entre más alta sea la temperatura (inferior a 30°C), mejor se conserva la panela, se procura que la humedad de la panela sea del 5%. La manera adecuada para el almacenamiento de la panela es recubriendo el producto previamente empacado con carpas de polietileno negro de 0.003 pulgadas de espesor ; en bodegas con aire acondicionado. La carpa permite conservar la panela, en buenas condiciones hasta ocho meses. Regresar a Etapa11. Regresar al Diagrama. Regresar a Procesos de Producción.

Panela Proceso

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