INDICE: I.
INTRODUCCION……………………………………………………………….……………2
II.
OBJETIVOS……………………………………… OBJETIVOS…………… ……………………………………..…………..……… …………..…………..………………….3 ………….3
General
Específicos
III.
MARCO TEORICO…………………………………………………………………………..4 3.1. Conceptos Co nceptos generales………………………………………………………… generales……… ……………………………………………………………4 …………4
3.1.1.
Azúcar……………………………………… Azúcar………………… ……………………………………………… ……………………………………..4 …………..4
3.1.2.
Tipos de Azúcar…………………………………………………………………..4
3.1.3.
Remolacha………………………………………..……………………………….5
3.2 Extracción de azúcar…………………… azúcar…………………………………………..……… ……………………..………………………..6 ………………..6
3.2.1.
Descripción del proceso…………………………………...……………………..8
3.3 Ejercicio Aplicativo- Balance de materia………………………………….…………..15
BALANCE DE MATERIA A LA ETAPA DE EXTRACCION …………………….. 16
BALANCE DE MATERIA A LA ETAPA DE PRENSADO DE PULPA………….. 17
BALANCE DE MATERIA A LA ETAPA DE PURIFICACION………………….…18
BALANCE DE MATERIA A LA ETAPA DE EVAPORACION……………………19
BALANCE DE MATERIA AL CRISTALIZADOR………………………………….. .20
IV.
CONCLUSIONES………………………… CONCLUSIONES……………………………………………… …………………………………………....…… ……………………....……..21 ..21
V.
RECOMENDACIONES……………………………………………………….………………..21
VI.
BIBLIOGRAFIA………………………………………………..………………………………22
1
I.
INTRODUCCION
El proceso productivo del azúcar se inicia con la siembra de la caña de azúcar o de la remolacha azucarera, cultivos que sirven de materia prima y que contienen un alto contenido de d e sacarosa. En el caso del Perú, la industria utiliza ut iliza exclusivamente exclusivament e caña como materia prima, p rima, aunque a nivel mundial mund ial el 30% de la producción de azúcar se realiza a partir de la remolacha, principalmente principalment e en Europa y Estados Unidos. Unidos. El uso del azúcar a lo largo de la historia ha ido cambiando. Hace unos siglos este producto se utilizaba únicamente con fines medicinales o bien para “darse un capricho”.
Hoy en día, sin embargo, tanto su uso en la industria como en el ámbito doméstico, se ha normalizado, convirtiéndose el azúcar y sus derivados en elementos básicos de cualquier dieta equilibrada. Aunque en los últimos años el consumo de azúcar ha disminuido debido a la crisis mundial y a que el mercado mundial del azúcar es uno de los más distorsionados del mundo como resultado de un amplio conjunto de políticas de Protección y de subsidio a la producción y exportaciones por parte de los principales países productores y consumidores del mundo. Aun así el azúcar es un producto básico en la alimentación humana y en la industria, usándose como materia prima en diferentes sectores como la industria alimentaria, farmacéutica, producción producción de alimentos para el ganado, etc. Como consecuencia consideramos que la producción de azúcar hoy en día es viable, y por tanto el estudio del proceso de obtención del azúcar a partir de la remolacha y más en concreto, el estudio de cada una de sus etapas, es un tema interesante a desarrollar en el siguiente proyecto.
2
II.
OBJETIVOS
General Conocer y/o adquirir la capacidad, después de haber completado el estudio del presente trabajo monográfico de reconocer las etapas de producción, entre otros de la “Extracción de azúcar a partir de la remolacha”.
Específicos Dar con los parámetros óptimos para este tipo de producción. Mencionar los conceptos básicos, derivaciones, etc. sobre la extrusión de alimentos. Explicar detalladamente el proceso de extracción de azúcar. Reconocer la calidad del producto que se obtendrá, después del proceso. Para el desarrollo de esta monografía se utilizaron tesis de diversos autores, informaciones sacadas de páginas webs, y ámbitos informativos virtuales. El presente trabajo solo tomará en cuenta todo lo relacionado con el tema “Extracción de azúcar a partir de rem olacha” , sacará y recalcará los puntos más
importantes de este tema para que los lectores puedan sacar el mejor provecho e información de esta monografía.
3
III.
MARCO TEORICO EXTRACCION DE AZUCAR A PARTIR DE REMOLACHA a. Conceptos generales i. Azúcar Sustancia cristalina, generalmente blanca, muy soluble en agua y de sabor muy dulce, que se encuentra en el jugo de muchas plantas y se extrae especialmente de la caña dulce ( Saccharum officinarum) y de la remolacha (Beta vulgaris); se emplea en alimentación como edulcorante nutritivo y generalmente se presenta en polvo de cristales pequeños. El azúcar es la sustancia de sabor dulce que se forma natural mente en las hojas de numerosas plantas y se concentra en sus raíces y en sus tal l os. Es un hidrato de carbono soluble cuya fórmula química es C12H22O11 sacarosa, compuesta por glucosa y fructosa. Su nombre común es azúcar. Su poder edulcorante por definición es igual a uno. Sus cristales transparentes son solubles en líquido. Sus propiedades organolépticas dependerán de su denominación y variedad (Rodríguez J, 2015).
ii. Tipos de Azúcar • Azúcar rubio, moreno o tercio: De color amarillento o pardo, casi
totalmente soluble en agua, dando una solución amarillenta y turbia. Su contenido en sacarosa es de un 85%. • Azúcar blanquilla o blanca cristalizada: Azúcar crudo procedente
de los primeros productos de extracción. Su color va del blanco al ligeramente amarillo y es totalmente soluble en agua. Contendrá un mínimo de 99,7 % de sacarosa calculada sobre materia seca. El residuo insoluble en agua caliente no será superior al 0,15 %.
. Características nutricionales Se compone de los siguientes nutrientes: hidratos de carbono 98,02%, agua 1,34 g, proteínas 0,12g, grasas 0g, vitaminas (niacina B3 y B6) y minerales (calcio, hierro, magnesio, fosforo, potasio y sodio). El valor calórico del azúcar es de 383 calorías/ 100g.
4
iii. Remolacha La remolacha azucarera (Beta vulgaris L. subsp. vulgaris var. altissima Döll) es una variedad de la remolacha común (Beta vulgaris) de donde se obtiene azúcar de forma industrial, existiendo otras variedades como la acelga, la remolacha hortícola y la remolacha forrajera. La raíz de la remolacha azucarera se ha ido seleccionando durante años para conseguir un mayor porcentaje de azúcar en su composición y una mayor capacidad agrícola. Las remolachas limpiadas previamente en los campos de cultivo se vuelven a limpiar y se trituran en la fábrica de azúcar, antes de obtener de ellas el jugo en bruto. En este proceso, el azúcar almacenado en las células de la remolacha se separa mediante extracción del resto de elementos de la planta y a continuación tiene lugar la cristalización.
La composición tanto cualitativa como cuantitativa de la remolacha se puede ver en la siguiente tabla: REMOLACHA (100 KG) AGUA
SOLIDOS
(75 KG)
(25 KG) AZUCAR
NO-AZUCAR
(17,5 KG)
(7,5 KG) MARCO
NO-AZUCAR
(5 KG)
SOLUBLE (2,5 KG)
compuestos organicos nitrogenados:
(1,1 KG)
Proteínas Aminoácidos Amidas Amoniaco bases nitrogenadas
compuestos organicos no nitrogenados:
(0,9 KG) K2O,
azúcar invertido sust. péptidas
ác. orgánicos
grasas saponinas
Fuente: Datos suministrados por azucarera Ebro 5
compuestos minerales:
(0,5 KG) Na2O
CaO, MgO
P2O5, SO3
Al2O3, F2O3
SiO3, Cl2O5
Figura n°01: Remolacha azucarera.
b. Extracción de azúcar A continuación vamos a describir el proceso de producción de azúcar a partir de remolacha azucarera. En la siguiente imagen podemos ver un esquema de la obtención del Azúcar en la industria azucarera.
Figura n°02: proceso de extracción de azúcar
6
Diagrama de flujo para la extracción de azúcar a partir de remolacha
Recepción de la materia prima
Lavado
Corte / extracción de azúcar
Depuración del jugo
Evaporación del jugo
Cocimiento del jarabe
Cristalización del azúcar
Centrifugación
Secado
Almacenamiento
i. Descripción del proceso 1. Recepción de la remolacha
7
Las remolachas una vez recolectadas son transportadas a la fábrica, donde son almacenadas o directamente enviadas a las instalaciones de lavado. Y antes de esto se verifica que la materia prima se encuentre en perfectas condiciones, es decir que la raíz haya alcanzado su madurez optima, para evitar trabajar con remolachas en mal estado. Las fábricas reciben la remolacha en los centros de recepción donde se instalan las básculas para su pesado.
Figura n°02: Descarga de remolachas sobre una tolva:
La descarga puede ser de forma mecánica, hidráulica o manual. La descarga manual produce heridas en las raíces lo que se traduce en pérdidas de azúcar. La descarga hidráulica tiene la ventaja de no ocasionar heridas en las raíces descargadas.
2. Lavado y cortado Las remolachas pasan por captadores de piedras, captadores de raicillas y lavadores, las cuales son lavadas con hipoclorito de sodio al 1% para poder eliminar las impurezas que pueda tener. Luego de esto se cortan en porciones de sección triangular o en unas rebanadas delgadas con 2-3 mm de espesor, llamadas cosetas para obtener los mejores resultados en la siguiente fase.
Figura n°03: Cosetas de la remolacha
3. Extracción de azúcar La remolacha lavada es transportada a la etapa de extracción. En esta etapa se produce la extracción del azúcar que se encuentra en el interior de las células de la remolacha, gracias al fenómeno de la difusión. Para facilitar la difusión es necesario trocear la remolacha. Las cosetas a la salida de los cortarraíces, caen a un transportador de donde pasan a los difusores, donde se lleva a cabo la extracción del azúcar. 8
Esta extracción se realiza por difusión mediante la acción de agua en contracorriente con la masa de cosetas.
Los difusores son los recipientes en los que se cargan las cosetas de las que se extrae el jugo, y su forma más generalizada es la de un cuerpo cilíndrico terminado en dos casquetes.
Fig. n°04: Difusor
El agua entra en contracorriente con las cosetas y sale el jugo de difusión. En cabeza de difusión entran las cosetas que se encuentra con agua con alto contenido en azúcar. Por cola, las cosetas ya muy agotada, se pone en contacto con agua limpia. Así, de esta forma, se consigue que existasiempre un gradiente de concentración entre las cosetas y el agua. El residuo agotado de las cosetas recibe el nombre de pulpa agotada, para distinguirla de la pulpa obtenida a la salida de las prensas o secadero. 3.1.
Condiciones óptimas de la difusión
Trabajar a temperaturas elevadas facilita el proceso y evita posibles infecciones.
Máxima concentración del jugo para reducir la cantidad de agua a evaporar
Trabajar con un pH óptimo, ya que este influye en las infecciones y la posterior prensabilidad de las pulpas.
4. Prensado y Secado de la pulpa agotada
PRENSADO DE LA PULPA AGOTADA
La pulpa se prensa más o menos, según la utilización posterior que de ella deba hacerse.
En algunos países, en la que la pulpa se destina a la alimentación
del ganado sin secarla no es necesario llegar a un prensado demasiado enérgico. Durante el tiempo de almacenamiento de la pulpa prensada se producen fermentaciones, por ello se recomienda la adición de fermentos lácticos, produciéndose así la fermentación láctica a la butírica, evitando la aparición de malos olores.
9
Fig. 05: pulpa de remolacha prensada
DESECACIÓN DE LA PULPA
La pulpa desecada constituye un pienso excelente para el ganado y se conserva bien cuando se ha secado unifórmenle y se almacena en lugar seco. Los secaderos son de dos tipos: Secaderos de hogar, en los cuales los gases de la combustión actúan sobre la pulpa directamente. Secaderos de vapor, en los que la desecación se realiza al contacto con superficies calentadas con vapor.
5. Depuración del jugo El jugo, que procede de la etapa difusión contiene una serie de impurezas que conviene eliminar; ya que difícilmente podríamos obtener de él azúcar por evaporación o cristalización, sin una previa depuración. El procedimiento más generalizado para llevar a cabo la depuración es el denominado calco-carbónico, consistente en el tratamiento de los jugos con cal y anhídrido carbónico. El jugo de difusión, también llamado jugo crudo o verde, es un líquido de color grisáceo. Su pH varía entre 5,5 y 6,5 y posee un brix comprendido entre 15 y 18. Los componentes del jugo son: Agua Azúcar (sacarosa) No azúcar La filtración también se encuentra dentro de este proceso, el cual consiste en la separación de las materias que el jugo lleva en suspensión (trozos finos de pulpa, fibras, etc.), como una fase preliminar de la depuración del jugo. Se sabe que la adición de cal transforma estas sustancias en un precipitado gelatinoso, que dificulta la posterior filtración. Además se depositaran en los recalentadores, dificultando la transmisión del calor a través de sus paredes, originando al calentarlas productos de descomposición que rebajan a calidad del jugo. El proceso de sulfitación al jugo se hizo necesario debido a las dificultades presentadas en la cocción de los jarabes como consecuencia de su gran cantidad de cal. Siempre se evitó el uso del anhídrido sulfuroso (SO2) debido al peligro de inversión de la sacarosa. Pero como el jugo no es una disolución de sacarosa pura, sino que 10
contiene sales orgánicas e inorgánicas, el sulfuroso actúa primero sobre estas dando sulfitos insolubles. La acción depuradora del anhídrido sulfuroso es debida a su acción como antiséptico, a su poder decolorante y a la formación de sulfitos, que no tienen las propiedades melasígenas de los carbonatos. Reduce también la viscosidad del jugo y aumenta su pureza. Los no-azúcares orgánicos son descompuestos por el empleo del sulfuroso. Las fábricas que sulfitan los jugos lo hacen para evitar la formación de materias colorantes en la evaporación. El sulfuroso no solamente proporciona jugos límpidos, sino que los jugos sulfitados cambian menos de color en la evaporación.
6. Evaporación del jugo La evaporación es la fase de fabricación que sigue a la depuración y cuya finalidad es concentrar el jugo depurado, eliminando el agua mediante la evaporación de la misma. Para poder extraer por cristalización el azúcar que contiene el jugo hay que concentrarlo, llevándolo al estado de sobresaturación, operación que en la práctica se verifica en dos fases sucesivas: Evaporación, propiamente dicha, operación en la que se concentra el jugo (15 ºbrix) hasta la obtención de un jarabe (65 ºbrix), aproximadamente. Cocción, operación realizada en aparatos independientes de los evaporadores, en los que el jarabe se transforma en una mezcla de cristales y jarabe sobresaturado, denominada masa cocida. A la hora de llevar a cabo la operación de evaporación hay que tener en cuenta que la solución que vamos a evaporar está formada por agua, azúcar y no-azúcar, por lo que la temperatura de ebullición de la mezcla será mayor que la del agua sola; ya que la temperatura de ebullición de las soluciones azucaradas, a igual presión, tienen un punto de ebullición más elevado que el del agua pura. Así, el agua pura hierve a 100 ºC a una atmosfera de presión, mientras que una solución de 70 g de azúcar por 100 g de solución (70 ºbrix) hierve a 105 ºC. Trabajar a temperaturas elevadas puede provocar la formación de azúcares reductores o la destrucción de azúcar por la caramelización. Esto conlleva un aumento de la coloración y una disminución de la calidad del azúcar.
Fig. n°06: Evaporador de multiple efecto
11
Perdidas de azúcar en la evaporación Las pérdidas de azúcar en la evaporación pueden deberse a la descomposición de azúcar por la acción de temperaturas elevadas, fermentaciones en las ultimas cajas y arrastres y fugas. Las perdidas aumentan con la temperatura y el tiempo de exposición. Al trabajar con jugos alcalinos a temperaturas inferiores a 120 ºC durante breves periodos de tiempo, las pérdidas de azúcar no son importantes. Para jugos neutros o ácidos no debe trabajarse a temperaturas superiores a los 100 ºC. La proliferación de bacterias, sobre todo en las últimas cajas donde se encuentra un ambiente más favorable, produce un aumento importante en las perdidas de azúcar. Las pérdidas por arrastre producidas por la circulación del vapor del jugo pueden llegar a ser importantes por su continuidad. Dependen de la violencia de la ebullición y de la velocidad del jugo y aumentan con su viscosidad. Son menos importantes en las primeras cajas por la menor densidad y viscosidad del jugo y la velocidad moderada de su vapor. Estas pérdidas son más importantes en las últimas cajas. Otras veces se producen perdidas de azúcar por fugas del jugo a través de las juntas.
7. Cocimiento.del. jarabe Cuando se concentra el jugo, su viscosidad aumenta rápidamente al aumentar los grados Brix (cociente total de sacarosa disuelta en un líquido). Al llegar a 80º Brix comienzan a aparecer cristales, perdiendo el jarabe fluidez progresivamente. Para facilitar y provocar la formación de cristales de azúcar, cuando se ha alcanzado un grado de sobresaturación óptimo, se inyecta pequeña proporción de polvo de azúcar.
8. Cristalización del azúcar Como ya se dijo anteriormente, la concentración del jugo se verifica en dos fases sucesivas: en la primera fase, que se realiza en los evaporadores, se obtiene un jarabe. La concentración posterior del jarabe modifica su naturaleza, así como su estado físico. La viscosidad aumenta y, a medida que se produce la cristalización, el jarabe líquido se transforma en un producto semilíquido, semisólido, mucho menos fluido, cuya consistencia no permite su concentración en haces de tubos de poco diámetro, como los de los evaporadores y menos su cristalización de caja a caja. Por esta razón, la cocción se realiza en aparatos individuales trabajando en simple efecto independientemente de los evaporadores, y que se denominan tachas. El 12
resultado de esta concentración del jarabe es la obtención de un producto llamado masa cocida. El proceso de cristalización consiste en la producción de granos de azúcar a partir del jarabe. Durante la cristalización el jarabe es sometido a sucesivas cocciones y centrifugaciones. El jarabe proveniente de evaporación se somete a una primera cocción en las tachas de donde se obtiene la masa cocida de primera. La masa cocida, al salir de la tacha, esta sobresaturada y si se deja en reposo el azúcar de la miel madre continuaría depositándose sobre sus cristales pero dada la elevada concentración de la masa y la viscosidad de la miel madre al cabo de poco tiempo, en las condiciones indicadas, la cristalización se pararía. Solo una agitación de la masa puede permitir la continuación de la cristalización. Esta operación, que consiste en agitar la descarga de las tachas durante el tiempo que precede a la turbinación se lleva a cabo en unos aparatos llamados malaxadores o cristalizadores. En los malaxadores continua la cristalización como consecuencia de un descenso de la temperatura. Esta masa cocida de primera pasa a unos aparatos denominados centrifugas o turbinas, donde se produce la separación de los cristales de azúcar de la miel madre. De la turbinación de la masa cocida de primera se obtiene azúcar blanco y una miel, que se separa en dos porciones: la miel pobre, primera que purga, de menor pureza, y la de mayor pureza, que purga después, llamada miel rica. Esta última se reintegra a los cocidos de primera o en el jarabe de refundición de las masas de segunda, en la segunda carbonatación o sulfitación del jarabe. Como producto final del agotamiento se obtiene una miel, a la que se da el nombre de melaza, la cual contiene todavía una gran cantidad de azúcar, que las impurezas o el no-azúcar que la acompañan impiden cristalizar por los procedimientos corrientes; esta cantidad de azúcar “inmovilizado” en la melaza por el no-azúcar, es variable y depende
especialmente del trabajo más o menos esmerado de la depuración de los jugos y de la cantidad de no-azúcar presente en la remolacha. En esta imagen microscópica puedes ver los cristales de sacarosa y la solución que los rodea, llamada miel madre. El conjunto es lo que recibe el nombre de masa cocida.
Fig. n°07: 13
masa cocida.
Aparatos empleados en la cristalización Las tachas es donde se produce la cocción a vacío. Estos aparatos ofrecen, en general, disposiciones semejantes a las de una caja de evaporación. Se construyen, como estas, verticales u horizontales; y la extracción de las aguas condensadas y de los gases incondensables se verifica de manera semejante a la de una caja de evaporación. Las centrifugas o turbinas están constituidas esencialmente por una canasta de chapa perforada guarnecida de una tela metálica, que retiene los cristales y deja pasar la miel. La canasta gira alrededor de su eje a gran velocidad y la separación de la miel de los cristales se produce por acción de la fuerza centrífuga.
Factores que influyen en la velocidad de cristalización
Temperatura. Se admite que la velocidad de cristalización, a sobresaturación constante, pasa por un máximo a una temperatura determinada, cuando se enfría una masa cocida a partir de la temperatura de saturación de la miel madre.
Agitación. Cuanto más rápido sea la agitación más rápida será la cristalización.
Viscosidad. la viscosidad de la disolución saturada del azúcar en contacto con el cristal ejerce gran influencia en la velocidad de cristalización, siendo esta inversamente proporcional a la viscosidad.
No- azúcar. No se conocen hasta ahora relaciones cuantitativas exactas entre la velocidad de cristalización del azúcar y la pureza de las mieles madres o la naturaleza de las materias no azucaradas. Estas materias se han clasificado en melasigenas, que retienen el azúcar en disolución, en indiferentes y en materias que facilitan la cristalización.
9. Secado y almacenamiento del azúcar Como el azúcar al salir de las turbinas presenta, por regla general, una humedad que haría peligrosa su conservación, se procede a su secado antes de envasarlo y facturarlo. El factor decisivo en la conservación del azúcar es la relación entre su humedad y la proporción de no-azúcar. El secado del azúcar se realiza en secaderos rotativos. Como el polvo fino de azúcar es explosivo mezclado con el aire, debe prohibirse fumar en el recinto del secadero. Por la misma razón, debe realizarse en este departamento el tiro por aspiración, para evitar la dispersión de dicho polvo. 14
La conservación del azúcar en el almacén depende de su composición y condiciones. El azúcar almacenado caliente y en montones está expuesto a alteraciones. Envasado en sacos, la conservación es más segura. La conservación del azúcar es por tanto peor cuanto mayor sea la temperatura y más elevada la humedad atmosférica. Los locales de los almacenes deben ser secos y frescos. Y los sacos deben colocarse a cierta distancia de las paredes, sobre un suelo bien seco.
3.3 Ejercicio Aplicativo- Balance de materia 3.3.1 balance general de materia: A continuación realizaremos el balance de materia global a cada una de las diferentes etapas que componen el proceso de obtención de azúcar. De forma simplificada estas etapas son: EXTRACCIÓN DEPURACIÓN EVAPORACIÓN CRISTALIZACIÓN Para realizar los balances conocemos el caudal de remolacha/cosetas a tratar, igual a 225 tm/h (225000 Kg/h) y el brix y pureza de las diferentes corrientes, lo que se corresponde con una composición en agua, azúcar y noazúcar de cada corriente . Estos valores son:
Corriente
ºBrix
Pureza (%)
Azúcar (%)
No-azúcar
Agua (%)
(%) Jugo difusion
16
85
13,6
2.4
84
Pulpa
6
-
2
4
94
15
91
13.65
1.35
85
Jarabe
65
90
58,5
6.5
35
Melazas
80
48
46.4
33.6
20
agotada Jugo anteevapoaracion
15
Grado Brix.─ Es la materia seca contenida en 100 gramos de producto. Es decir, que una solucion
de 25 °Brix contiene 25 g materia seca por cada100g de solucion. Dicho de otro modo, en 100 g de solucion hay 25 g de materia seca y 75 g de agua Pureza.─ Es el tanto por ciento de azúcar que contiene la materia seca. La materia seca de todo
producto azucarado podemos considerarla compuesta de una parte de azúcar (sacarosa); y el resto, que no es sacarosa y que se denomina normalmente no-azúcar.
BALANCE DE MATERIA A LA ETAPA DE EXTRACCION
El diagrama de flujo simplificado para esta etapa es: F
R
J
W
En donde: F: es el caudal de alimentación de cosetas; fijado en 225 tm/h. La composición media de la remolacha se puede considerar de: 75% agua, 17,5% azúcar y 7,5% no-azúcar. J: es el caudal de jugo de difusión en tm/h W: es el caudal de agua para la difusión en tm/h R: es el caudal de pulpa agotada en tm/h Cada corriente tendrá una composición de agua (Xw), azúcar (Xa) y noazúcar (Xna). Los valores de estas composiciones para cada corriente medidas en porcentajes son:
F
G
W
R
agua
75
84
100
94
azúcar
17.5
13.6
0
2
no-azúcar
7,5
2,4
0
4
Centrándonos en esta etapa podemos realizar un balance de materia global y un balance de materia a cada componente; azúcar y no-azúcar. Nos queda entonces: Balance global y/o general:
F +W = R +G
Balance al azúcar: (Xa) (Xa) W = (Xa) J + (Xa) R ∗
∗
∗
∗
16
Balance al no-azúcar: (Xna) F + (Xna) W = (Xna) J + (Xna) R ∗
∗
∗
∗
Sustituyendo los valores conocidos nos queda: 225 + W = J + R 0,175 × 225 + 0 × W = 0,136 × J + 0,02 × R 0,075 × 225 + 0 × W = 0,024 × J + 0,04 × R Resolvemos el sistema: J = 249,49 tm/h R = 272,25 tm/h W = 296,74 t
BALANCE DE MATERIA A LA ETAPA DE PRENSADO DE PULPA El diagrama de flujo simplificado para esta etapa es: Rp R
W2
En donde: R: es el caudal de pulpa agotada en tm/h Rp: es el caudal de pulpa prensada en tm/h
W2: es el caudal de agua en tm/h que es aprovechada para la extracción En esta etapa lo que hacemos es eliminar el agua de la pulpa agotada, consiguiendo pasar de un 6% de materia seca en la pulpa agotado a un 25% de materia seca en la pulpa prensada. Teniendo esto en cuenta podemos escribir, ya que la cantidad de materia seca no ha variado; que: 0,06 = 0,25 Rp ∗
∗
Siendo R = 272,25 tm/h nos queda que: Rp= 65,34 tm/h El caudal de agua recuperado es: W2 = R – Rp de manera que: W2 = 206,91 tm/h Del diagrama de flujo global del proceso, sabemos que: 17
W = W1 + W2 de manera que: W1 = 89,83 tm/h
BALANCE DE MATERIA A LA ETAPA DE PURIFICACION El diagrama de flujo simplificado es: A J E
CaO
CO2
Calculo de la corriente de espumas "E": Se admite que por cada parte de CaO se obtienen cuatro partes de espumas. Y que por cada 100 kg de remolacha se necesitan 3kg de CaO. Por lo tanto 100 kg de remolacha producen 12 kg de espumas. De manera que: 225 tm/h de remolacha 12 kg espumas / 100 kg remolacha ∗
Producen E = 27 tm/h. Consumo de CaO: Como una parte de CaO produce cuatro partes de espumas, entonces: CaO = E / 4 Obtenemos que: CaO = 6,75 tm/h. Teniendo en cuenta la reacción que se da en el horno: 1kg CaCO3 + 435 Kcal <==> 0,56kg CaO + 0,44kg CO2. 6,75 tm / h de CaO 1 kg CaCO / 0,56 kg CaO ∗
Corresponden con 12,05 tm/h CaCO3 Si admitimos que usamos una piedra caliza con un 97% de CaCO3, necesitamos: toneladas de piedra caliza = toneladas de CaCO 3 / 0,97 Se obtienen 12,42tm/h de piedra caliza. El coque necesario es aproximadamente el 10 por 100 del peso de la piedra caliza que se carga en el horno, por lo que coque = 1,24 tm/h. 18
Consumo de CO2:
De la reacción sabemos que 0,56 kg de CaO se corresponden con 0,44 kg de CO2 por lo que: 6,75 tm / h de CaO (0,44 kg CO / 0,56 kg CaO) ∗
Se corresponden con 5,30 tm/h de CO2.
Calculo del jugo de ante-evaporación "A": Del diagrama simplificado sabemos que: J + CO + CaO = A + E A = 234,54 tm/h
BALANCE DE MATERIA A LA ETAPA DE EVAPORACION El diagrama de flujo simplificado para esta etapa es: G A
V1
Siendo: G: el caudal en tm/h de jarabe. V1: el caudal en tm/h de agua evaporada. El jarabe que sale de evaporación "G" tiene 65 ºBrix y 90% de pureza, que se corresponden con una composición del 35% de agua, 58,5% de azúcar y 6,5% de no azúcar. Realizando un balance al sistema tenemos que: Balance al azúcar: (Xa) A A = (Xa)G G + (Xa)V + V1 ∗
∗
0,1365 234,54 = 0,584 G ∗
∗
Obteniéndose un valor de G = 54,73 tm/h Balance global: A = G + V1 234,54 = 54,73 + V 1 De igual manera se obtiene que V1 = 179,81 tm/h Del diagrama de flujo general sabemos que: V1 = V2 + W1 Dando u valor de V2 = 89,98 tm/h, siendo este un vapor para otros usos.
19
BALANCE DE MATERIA AL CRISTALIZADOR El diagrama de flujo simplificado es: V3
G
M
S la corriente "M" (melazas) tiene 80 ºBrix y un 58% de pureza, que se corresponde con un 20% de agua, un 46,4% de azúcar y un 33,6% de no-azúcar. Consideraremos que "V3" solo se compone de agua y que "S" solo es azúcar. Hacemos los correspondientes balances: Balance al no-azúcar: (Xna)G G = (Xna)S S + (Xna)V V3 + (Xna)M M ∗
∗
∗
54,73 0,065 = 0,336 M ∗
∗
El resultado es M = 10,59 tm/h Balance al azúcar: (Xa)G = (Xa)S S + (Xa)V V3 + (X ) M M ∗
∗
∗
∗
54,73 0,585 = S+= +10,59 0,464 ∗
∗
De donde obtenemos S = 27,10 tm/h Balance global: G = S + M + V Despejando obtenemos V3 = 17,04 tm/h
20
∗
IV.
CONCLUSIONES
En conclusión, hemos podido comprender
y/o entender como es el proceso de
elaboración de azúcar a partir de la remolacha, desde su cultivo de la materia prima, insumos utilizados, maquinarias hasta los métodos y parámetros óptimos para poder obtener un buen producto final que viene a ser el azúcar. También se ha observado que el proceso contamina el medio ambiente y expone la salud de los trabajadores como de las personas que se puedan encontrar cerca de la fábrica. Por tanto se debe evaluar el proceso de elaboración de azúcar para determinar cuáles son los puntos de contaminación y qué medidas se deben implementar. Ante tal magnitud de contaminación se debe desarrollar un programa de prevención, minimización y control de la contaminación ambiental que permita mejorar la gestión ambiental de las Industrias Azucareras.
V.
RECOMENDACIONES
Emplear materias primas, en este caso sería la remolacha, el cual debe de encontrarse en perfectas condiciones para su debido uso en producción.
Aplicar los parámetros óptimos para este tipo de proceso, ya que por ejemplo un aplicamiento indebido de la temperatura en los evaporadores puede provocar perdida de azúcar, lo que afectaría en cuanto al rendimiento.
Que las empresas azucareras deben minimizar la contaminación ambiental a través de estos procesos.
21
VI.
BIBLIOGRAFIA
https://acceda.ulpgc.es:8443/bitstream/10553/4075/1/0255990_00000_0000.pdf https://iquimicas.com/proceso-industrial-de-extraccion-del-azucar-de-la-remolachaazucarera/tesis http://dspace.espoch.edu.ec/bitstream/123456789/1165/1/56T00265.pdf https://www.dspace.espol.edu.ec/bitstream/123456789/21022/1/Resumen%20proyecto %20de%20Tesis.pdf
22
