6_ANDAHUA..

EVAPO - CRISTALIZACIÓNEVAPO - CRISTALIZACIÓN

PROCESO TRANSFORMADORENTRADA SALIDA

RETROALIMENTACION

CONCEPTO DE SISTEMA

EVAPO-CRISTALIZACIÓN/ TACHOSEVAPO-CRISTALIZACIÓN/ TACHOS

1) FUNCIÓN1) FUNCIÓN

La función principal de la evapo-La función principal de la evapo-cristalización es separar la sacarosa cristalización es separar la sacarosa cristalizable de los productos no-cristalizable de los productos no-cristalizables. Esto es posible cristalizables. Esto es posible alcanzando la pureza más baja de la alcanzando la pureza más baja de la miel.miel.

EVAPO-CRISTALIZACIÓN/TACHOSEVAPO-CRISTALIZACIÓN/TACHOS

2) SOLUBILIDAD DE LA SACAROSA EN AGUA.2) SOLUBILIDAD DE LA SACAROSA EN AGUA.2-1)2-1) Una solución, bien sea gaseosa, líquida o sólida es una Una solución, bien sea gaseosa, líquida o sólida es una

mezcla homogénea de dos o más sustancias. Para el caso mezcla homogénea de dos o más sustancias. Para el caso de sacarosa en agua, por convención el solvente es el agua de sacarosa en agua, por convención el solvente es el agua y el soluto la sacarosa.y el soluto la sacarosa.

2-2)2-2) La habilidad de disolver un soluto es llamado solubilidad La habilidad de disolver un soluto es llamado solubilidad y el efecto de la temperatura se denomina coeficiente de y el efecto de la temperatura se denomina coeficiente de temperatura.temperatura.

2-3)2-3) La sacarosa es muy soluble en agua y se incrementa con La sacarosa es muy soluble en agua y se incrementa con la temperatura.la temperatura.

2-4)2-4) Los datos de Vavrinecz se muestran en la siguiente Los datos de Vavrinecz se muestran en la siguiente Tabla:Tabla:

EVAPO-CRISTALIZACIÓN-TACHOSEVAPO-CRISTALIZACIÓN-TACHOS

2-5)2-5) La solubilidad se define como la masa de La solubilidad se define como la masa de sacarosa, en gramos, que se pueden disolver en sacarosa, en gramos, que se pueden disolver en 100 g de solución, a 80 grados centígrados.100 g de solución, a 80 grados centígrados.

LA SOLUBILIDAD DE LA SACAROSA EN AGUA.

Temperatura g de sac/100 g de solución

20 66,830 6840 70,450 72,560 74,670 76,880 79,190 81,5

EVAPO-CRISTALIZACIÓN-TACHOSEVAPO-CRISTALIZACIÓN-TACHOS

SOLUBILIDAD DE LA SACAROSA EN AGUA.

60

65

70

75

80

85

20 30 40 50 60 70 80 90

TEMPERATURA EN GRADOS CENTÍGRADOS.

SA

CA

RO

SA

DIS

UE

LT

A E

N 1

00 g

DE

SO

LU

CIÓ

N


2-6) SATURACIÓN2-6) SATURACIÓN: Una solución saturada está en equilibrio : Una solución saturada está en equilibrio termodinámico con la fase sólida, a una temperatura específica, o termodinámico con la fase sólida, a una temperatura específica, o dicho de otro modo, contiene la máxima cantidad de soluto en dicho de otro modo, contiene la máxima cantidad de soluto en solución, a esa temperatura.solución, a esa temperatura.

2-7) SOBRESATURACIÓN2-7) SOBRESATURACIÓN..2-7-1)2-7-1) Si la solución contiene más soluto que el indicado por el Si la solución contiene más soluto que el indicado por el

equilibrio en saturación, se dice que dicha solución está equilibrio en saturación, se dice que dicha solución está sobresaturada.sobresaturada.

2-7-2)2-7-2) Para expresar la sobresaturación, comúnmente se emplean Para expresar la sobresaturación, comúnmente se emplean dos expresiones: La fuerza de transferencia definida como dos expresiones: La fuerza de transferencia definida como ΔΔc=c-c=c-c* y S=c/c*, en donde c= concentración de la solución y c* y S=c/c*, en donde c= concentración de la solución y c*=concentración a saturación, a una temperatura dada. Como c*=concentración a saturación, a una temperatura dada. Como ejemplo a 20 grados centígrados c*=2040g/kg de agua y c=2540, ejemplo a 20 grados centígrados c*=2040g/kg de agua y c=2540, y y

ΔΔc=2540-2040=410 y S=1,20.c=2540-2040=410 y S=1,20.


2-8)2-8) El estado de sobresaturación es esencial para que la El estado de sobresaturación es esencial para que la cristalización se lleve a cabo. En la industria azucarera S cristalización se lleve a cabo. En la industria azucarera S está dividido en cuatro zonas:está dividido en cuatro zonas:

2-8-1) ZONA ESTABLE2-8-1) ZONA ESTABLE: Bajo saturación, no hay nucleación o : Bajo saturación, no hay nucleación o el crecimiento de cristales no se lleva a cabo, si se añaden el crecimiento de cristales no se lleva a cabo, si se añaden cristales se disuelven.cristales se disuelven.

2-8-2) ZONA METAESTABLE2-8-2) ZONA METAESTABLE: sobresaturada, si se añaden : sobresaturada, si se añaden cristales estos crecen.cristales estos crecen.

2-8-3) ZONA INTERMEDIA2-8-3) ZONA INTERMEDIA: Se forman nuevos cristales si ya : Se forman nuevos cristales si ya hay cristales existentes.hay cristales existentes.

2-8-4) ZONA LÁBIL2-8-4) ZONA LÁBIL: Se forman nuevos cristales : Se forman nuevos cristales espontáneamente.espontáneamente.


2-8-5) REPRESENTACIÓN ESQUEMÁTICA DE LOS 2-8-5) REPRESENTACIÓN ESQUEMÁTICA DE LOS SISTEMAS DE CRISTALIZACIÓNSISTEMAS DE CRISTALIZACIÓN..


En soluciones impuras el ancho entre las bandas es mayor que las que En soluciones impuras el ancho entre las bandas es mayor que las que aparecen en el diagrama.aparecen en el diagrama.

Las propiedades de la sacarosa además de la solubilidad son: es altamente Las propiedades de la sacarosa además de la solubilidad son: es altamente soluble en agua y puede formar soluciones sobresaturadas, es capaz de soluble en agua y puede formar soluciones sobresaturadas, es capaz de cristalizar moviendo la solución para depositar sobre los cristales formados cristalizar moviendo la solución para depositar sobre los cristales formados sacarosa adicional, su solubilidad se incrementa con la temperaturasacarosa adicional, su solubilidad se incrementa con la temperatura

2-8-6)TAMAÑO DE PARTÍCULA Y SOLUBILIDAD.2-8-6)TAMAÑO DE PARTÍCULA Y SOLUBILIDAD.2-8-6-1)2-8-6-1) La solubilidad de la sacarosa en agua se incrementa si el tamaño de La solubilidad de la sacarosa en agua se incrementa si el tamaño de

la partícula decrece. Se ha estimado que partículas de sacarosa de 1 micra la partícula decrece. Se ha estimado que partículas de sacarosa de 1 micra tienen una solubilidad de 0,4% mayor que cristales de mayor tamaño, tienen una solubilidad de 0,4% mayor que cristales de mayor tamaño, partículas de 0,1 micras tienen solubilidad de 4% más alta, mientras que partículas de 0,1 micras tienen solubilidad de 4% más alta, mientras que partículas de 0,01 micras tienen solubilidad de 40% más alta. Estos partículas de 0,01 micras tienen solubilidad de 40% más alta. Estos valores calculados deben manejarse con cuidado pero es un hecho que las valores calculados deben manejarse con cuidado pero es un hecho que las partículas de sacarosa más pequeñas se disuelven más rápido.partículas de sacarosa más pequeñas se disuelven más rápido.

2-8-6-2)2-8-6-2) Esta propiedad tiene dos efectos: Esta propiedad tiene dos efectos:- La composición de una solución puede exceder fuertemente el punto de - La composición de una solución puede exceder fuertemente el punto de

saturación si el exceso de soluto tiene tamaño de partículas pequeñas.saturación si el exceso de soluto tiene tamaño de partículas pequeñas. - Las velocidades de disolución son más rápidas con partículas pequeñas, lo - Las velocidades de disolución son más rápidas con partículas pequeñas, lo

cual puede ser útil para aplicaciones comerciales. cual puede ser útil para aplicaciones comerciales.


3) NUCLEACIÓNPRINCIPIOS BÁSICOS3) NUCLEACIÓNPRINCIPIOS BÁSICOS..3-1)3-1) La condición de sobresaturación no es suficiente para La condición de sobresaturación no es suficiente para

producir la cristalización en una solución. Antes que los producir la cristalización en una solución. Antes que los cristales se puedan desarrollar, en la solución debe haber cristales se puedan desarrollar, en la solución debe haber un número de pequeños cuerpos o núcleos o semillas, los un número de pequeños cuerpos o núcleos o semillas, los cuales actúan como centros de cristalización. La nucleación cuales actúan como centros de cristalización. La nucleación puede ser espontánea o inducida artificialmente. puede ser espontánea o inducida artificialmente.

3-2)3-2) Consideremos aquí dos términos: Consideremos aquí dos términos: - - NUCLEACIÓN PRIMARIA:NUCLEACIÓN PRIMARIA: Se da en un sistema que no Se da en un sistema que no

contiene material cristalino.contiene material cristalino. - - NUCLEACIÓN SECUNDARIANUCLEACIÓN SECUNDARIA: Se generan núcleos en la : Se generan núcleos en la

vecindad de los cristales ya presentes en un sistema vecindad de los cristales ya presentes en un sistema sobresaturado.sobresaturado.

Gráficamente se puede representar así:Gráficamente se puede representar así:


3-3) REPRESENTACIÓN ESQUEMÁTICA DE LA 3-3) REPRESENTACIÓN ESQUEMÁTICA DE LA NOMENCLATURA DE LA NUCLEACIÓN.NOMENCLATURA DE LA NUCLEACIÓN.


La verdadera nucleación homogénea es muy rara.La verdadera nucleación homogénea es muy rara. La nucleación heterogénea puede ser afectada por la presencia La nucleación heterogénea puede ser afectada por la presencia

de trazas de impurezas, como por ejemplo el polvo.de trazas de impurezas, como por ejemplo el polvo. Una solución sobresaturada nuclea realmente, por ejemplo a Una solución sobresaturada nuclea realmente, por ejemplo a

baja sobresaturación, cuando los cristales de soluto están baja sobresaturación, cuando los cristales de soluto están presentes o deliberadamente añadidos o sembrados, y ésta presentes o deliberadamente añadidos o sembrados, y ésta operación corresponde a la nucleación secundaria.operación corresponde a la nucleación secundaria.

3-4) USO DE SLURRY EN LA INDUSTRIA DEL AZÚCAR.3-4) USO DE SLURRY EN LA INDUSTRIA DEL AZÚCAR. En la industria del azúcar la nucleación en licores En la industria del azúcar la nucleación en licores

sobresaturados son inducidas por el uso de slurry o suspensión. sobresaturados son inducidas por el uso de slurry o suspensión. Ésta está compuesta de pequeños cristales rotos en un líquido Ésta está compuesta de pequeños cristales rotos en un líquido en el cual la sacarosa no fuera soluble, tal como el alcohol. Hay en el cual la sacarosa no fuera soluble, tal como el alcohol. Hay varias procedimientos de preparación y uno usado varias procedimientos de preparación y uno usado comúnmente en South África es el siguiente:comúnmente en South África es el siguiente:

3-4-1) PREPARACIÓN DEL SLURRY3-4-1) PREPARACIÓN DEL SLURRY Pesar 800 g de azúcar refinada.Pesar 800 g de azúcar refinada.


3-4-1) PREPARACIÓN DEL SLURRY-CONTINUACIÓN.3-4-1) PREPARACIÓN DEL SLURRY-CONTINUACIÓN. Agregar 2 litros de alcohol isopropílico o etílico anhidro o Agregar 2 litros de alcohol isopropílico o etílico anhidro o

gasolina.gasolina. Moler la mezcla en un molino de bolas con 2500 balines o Moler la mezcla en un molino de bolas con 2500 balines o

bolas de 10 mm de diámetro, los cuales estarán contenidos bolas de 10 mm de diámetro, los cuales estarán contenidos en un recipiente de 160 mm de diámetro y 200 mm de en un recipiente de 160 mm de diámetro y 200 mm de largo. Gira a 75 rpm y el tiempo de retención es de 12 largo. Gira a 75 rpm y el tiempo de retención es de 12 horas. Las bolas o balines se lavan con alcohol sobre una horas. Las bolas o balines se lavan con alcohol sobre una malla hasta completar un volumen de 6 litros.malla hasta completar un volumen de 6 litros.

3-4-2) CANTIDAD DE POLVILLO A USAR.3-4-2) CANTIDAD DE POLVILLO A USAR.Las cantidades varían de un lugar a otro dependiendo de las Las cantidades varían de un lugar a otro dependiendo de las

condiciones locales. Una guía es la siguiente: Alrededor de condiciones locales. Una guía es la siguiente: Alrededor de 500 centímetros cúbicos por cada 100 metros cúbicos de 500 centímetros cúbicos por cada 100 metros cúbicos de masa cocida B pero alrededor de 5000 centímetros cúbicos masa cocida B pero alrededor de 5000 centímetros cúbicos para la misma cantidad de masa cocida C.para la misma cantidad de masa cocida C.


3-4-2) CANTIDAD DE POLVILLO A USAR- 3-4-2) CANTIDAD DE POLVILLO A USAR- CONTINUACIÓN.CONTINUACIÓN.

Grabka (1989) ha propuesto un nuevo sistema de preparación Grabka (1989) ha propuesto un nuevo sistema de preparación del slurry cuyas ventajas serían: menos material del slurry cuyas ventajas serían: menos material inflamable, 80% de cristales entre 10 y 15 micrones, Muy inflamable, 80% de cristales entre 10 y 15 micrones, Muy pocos conglomerados y el uso de aceites vegetales que pocos conglomerados y el uso de aceites vegetales que impide la sedimentación. La preparación parte del uso del impide la sedimentación. La preparación parte del uso del azúcar icing con alcohol n-butil o iso-amil. Muele la mezcla azúcar icing con alcohol n-butil o iso-amil. Muele la mezcla y remueve el alcohol. Usa aceites vegetales para fluidizar el y remueve el alcohol. Usa aceites vegetales para fluidizar el slurry.slurry.

3-4-3) RELACIÓN ENTRE DIFERENTES TIPOS DE 3-4-3) RELACIÓN ENTRE DIFERENTES TIPOS DE POLVILLO Y LA CANTIDAD A USAR PARA SEMILLAR POLVILLO Y LA CANTIDAD A USAR PARA SEMILLAR GRANOS DE TAMAÑO DE 0,30 Y 0,35 mm.GRANOS DE TAMAÑO DE 0,30 Y 0,35 mm.

La Tabla siguiente nos muestra las cantidades de polvillo a La Tabla siguiente nos muestra las cantidades de polvillo a usar para el tamaño final de grano en una masa cocida C:usar para el tamaño final de grano en una masa cocida C:


RELACIÓN ENTRE LOS DIFERENTES TIPOS DE POLVILLORELACIÓN ENTRE LOS DIFERENTES TIPOS DE POLVILLO

Y LA ACANTIDAD A USAR PARA TAMAÑOS DE GRANO DE 0,30 Y 0,35 mmY LA ACANTIDAD A USAR PARA TAMAÑOS DE GRANO DE 0,30 Y 0,35 mm

CANTIDAD DE POLVILLO POR CADA 1000 PIES CÚBICOS DE MASA C.CANTIDAD DE POLVILLO POR CADA 1000 PIES CÚBICOS DE MASA C.

SEMILA DE AZÚCARSEMILA DE AZÚCAR CANTIDAD POR 1000 PIES CÚBICOSCANTIDAD POR 1000 PIES CÚBICOS

DE MASA COCIDA PARA CRISTALES DEDE MASA COCIDA PARA CRISTALES DE

TIPO DE SEMILLATIPO DE SEMILLA TAMAÑO (micras)TAMAÑO (micras) 0,35 mm0,35 mm 0,30 mm0,30 mm

Common Icing SugarCommon Icing Sugar 4040 76,90 lb76,90 lb 112,79 lb112,79 lb

Standard Icing SugarStandard Icing Sugar 2020 9,23 lb9,23 lb 13,53 lb13,53 lb

C y H Fondant FleischmannC y H Fondant Fleischmann 1010 1,15 lb1,15 lb 1,69 lb1,69 lb

Ground Humid PowderGround Humid Powder 55 60,64 g60,64 g 88,94 g88,94 g


3-5)3-5) CRECIMIENTO DEL CRISTAL.CRECIMIENTO DEL CRISTAL.

Tan pronto como se ha formado un núcleo estable en una Tan pronto como se ha formado un núcleo estable en una solución sobresaturada, empiezan a crecer como cristales solución sobresaturada, empiezan a crecer como cristales visibles. visibles.

Los cristales crecen por la transferencia de moléculas desde la Los cristales crecen por la transferencia de moléculas desde la solución hacia la superficie del cristal en donde se incorpora a solución hacia la superficie del cristal en donde se incorpora a la estructura cristalina. la estructura cristalina.

Generalmente la transferencia es más lenta que la incorporación Generalmente la transferencia es más lenta que la incorporación a temperaturas por debajo de 50 grados centígrados y éste es a temperaturas por debajo de 50 grados centígrados y éste es un limitante para ésta velocidad, mientras que la incorporación un limitante para ésta velocidad, mientras que la incorporación está limitada por las altas temperaturas. A temperaturas entre está limitada por las altas temperaturas. A temperaturas entre 50 y 60 grados centígrados cada etapa contribuye más o 50 y 60 grados centígrados cada etapa contribuye más o menos en partes iguales a la tasa de transferencia constante.menos en partes iguales a la tasa de transferencia constante.


El proceso de transferencia e incorporación puede ser El proceso de transferencia e incorporación puede ser representado por:representado por:

dm/dt=Kdm/dt=Kdd*A(c-c*A(c-cii)) (1) Velocidad de transferencia o difusión(1) Velocidad de transferencia o difusión dm/dt=Kdm/dt=Krr*A(c*A(cii-c*)-c*) (2) Velocidad de incorporación.(2) Velocidad de incorporación.Los símbolos indican:Los símbolos indican:m=kg de sacarosa depositada en el tiempo t (s)m=kg de sacarosa depositada en el tiempo t (s)A=Superficie del cristal (mA=Superficie del cristal (m22).).c=concentración de la sacarosa (g de sac por kg de agua) en la c=concentración de la sacarosa (g de sac por kg de agua) en la

solución.solución.c*=concentración de equilibrio (g de sac por kg de agua) en la c*=concentración de equilibrio (g de sac por kg de agua) en la

solución.solución.ccii= concentración de la sacarosa (g de sac por kg de agua) en la = concentración de la sacarosa (g de sac por kg de agua) en la

interface cristal-solución.interface cristal-solución.KKdd=Coeficiente de transferencia de masa por difusión.=Coeficiente de transferencia de masa por difusión.KKrr=Coeficiente de transferencia de masa por incorporación.=Coeficiente de transferencia de masa por incorporación.


Una representación gráfica del modelo anterior será:Una representación gráfica del modelo anterior será:


3-6) EFECTO DE LAS IMPUREZAS EN LA CRISTALIZACIÓN.3-6) EFECTO DE LAS IMPUREZAS EN LA CRISTALIZACIÓN.Las impurezas tienen un efecto sobre la velocidad de crecimiento Las impurezas tienen un efecto sobre la velocidad de crecimiento

del cristal y sobre la nucleación. Estos efectos son:del cristal y sobre la nucleación. Estos efectos son:- Suprimen completamente el crecimiento.Suprimen completamente el crecimiento.- Retarda el crecimiento.Retarda el crecimiento.- Producen efectos selectivos: por ejemplo afectan sólo las caras Producen efectos selectivos: por ejemplo afectan sólo las caras

de los cristales y así modifica el tamaño relativo del cristal.de los cristales y así modifica el tamaño relativo del cristal.- Las impurezas pueden cambiar las propiedades de la solución, Las impurezas pueden cambiar las propiedades de la solución,

por ejemplo la viscosidad, solubilidad, etc.por ejemplo la viscosidad, solubilidad, etc.- La presencia de impurezas en el sistema sacarosa/agua La presencia de impurezas en el sistema sacarosa/agua

complica la situación y las concentraciones y tipos de complica la situación y las concentraciones y tipos de impurezas presentes en la solución dependen del clima, impurezas presentes en la solución dependen del clima, localización, variedad de caña, tipo de cosecha y en fin de otros localización, variedad de caña, tipo de cosecha y en fin de otros factores.factores.


Sahadeo (1998) usó el laboratorio de agotamiento de Sur Sahadeo (1998) usó el laboratorio de agotamiento de Sur África para investigar el efecto selectivo de los cationes África para investigar el efecto selectivo de los cationes sobre el agotamiento de las mieles y encontró lo siguiente:sobre el agotamiento de las mieles y encontró lo siguiente:

- La tendencia del efecto melasigénico es la siguiente:- La tendencia del efecto melasigénico es la siguiente:NNaa

++>M>Mgg2+2+>C>Caa

2+2+>K>K++

- Los polisacáridos (gomas,dextranas) reducen el Los polisacáridos (gomas,dextranas) reducen el agotamiento de las mieles. Con contenido de gomas a agotamiento de las mieles. Con contenido de gomas a concentraciones por encima de 15000 ppm ( mg por kg de concentraciones por encima de 15000 ppm ( mg por kg de sólidos secos) es imposible agotar la miel a la pureza sólidos secos) es imposible agotar la miel a la pureza alcanzada con contenidos normales o más bajos de 10000 alcanzada con contenidos normales o más bajos de 10000 mg por kg de sólidos secos. El efecto es lineal cuando las mg por kg de sólidos secos. El efecto es lineal cuando las concentraciones de gomas se incrementa desde 15000 a concentraciones de gomas se incrementa desde 15000 a 40000 mg por kg de sólidos secos.40000 mg por kg de sólidos secos.

- La fructosa y glucosa son impurezas importantes ya que La fructosa y glucosa son impurezas importantes ya que decrecen la solubilidad de la sacarosa en agua y favorece el decrecen la solubilidad de la sacarosa en agua y favorece el agotamiento.agotamiento.

EVAPO-CISTALIZACIÓN/TACHOSEVAPO-CISTALIZACIÓN/TACHOS

La presencia de impurezas reduce la tasa de cristalización, la La presencia de impurezas reduce la tasa de cristalización, la cual se muestra esquemáticamente así:cual se muestra esquemáticamente así:


4) MEDIDA DEL TAMAÑO DEL CRISTAL.4) MEDIDA DEL TAMAÑO DEL CRISTAL.4-1) TAMIZADO4-1) TAMIZADO: Técnica muy corriente pero que tiene los : Técnica muy corriente pero que tiene los

siguientes inconvenientes:siguientes inconvenientes:- Solo da una dimensión.Solo da una dimensión.- Solo se puede hacer sobre azúcar cristalizada, lo que Solo se puede hacer sobre azúcar cristalizada, lo que

conlleva a una exigente preparación de la muestra.conlleva a una exigente preparación de la muestra.- Requiere grandes muestras.Requiere grandes muestras.- Está afectada por los conglomerados.Está afectada por los conglomerados.4-2) IMAGEN Y TECNICAS DE ANÁLISIS4-2) IMAGEN Y TECNICAS DE ANÁLISIS..Se usan microscopios especiales previo el dispersar la Se usan microscopios especiales previo el dispersar la

muestra de cristales en una solución de sacarosa saturada muestra de cristales en una solución de sacarosa saturada en glicol. Con ayuda de un software especial se hacen las en glicol. Con ayuda de un software especial se hacen las mediciones correspondientes.mediciones correspondientes.


5) CAMBIOS QUÍMICOS DURANTE LA CRISTALIZACIÓN5) CAMBIOS QUÍMICOS DURANTE LA CRISTALIZACIÓN..Los cambios químicos que ocurren durante la cristalización son Los cambios químicos que ocurren durante la cristalización son

causados por tres procesos principales:causados por tres procesos principales:- INVERSIÓNINVERSIÓN: Da como resultado pérdida de sacarosa.: Da como resultado pérdida de sacarosa.- DESCOMPOSICIÓNDESCOMPOSICIÓN de monosacáridos principalmente por las de monosacáridos principalmente por las

reacciones de Maillard.reacciones de Maillard.- CONCENTRACIÓN DE NO-AZÚCARESCONCENTRACIÓN DE NO-AZÚCARESTrabajos realizados en Sur África por Purchase et all (1984) Trabajos realizados en Sur África por Purchase et all (1984)

indicaron que entre el 20 a 50% de las pérdidas indeterminadas indicaron que entre el 20 a 50% de las pérdidas indeterminadas de la sacarosa toman lugar en los tachos. Se acepta que una de la sacarosa toman lugar en los tachos. Se acepta que una inversión moderada se lleva a cabo en los tachos.inversión moderada se lleva a cabo en los tachos.

Morel and Shaffler (1978) investigaron el comportamiento de la Morel and Shaffler (1978) investigaron el comportamiento de la sacarosa, glucosa y fructosa durante la ebullición en los tachos sacarosa, glucosa y fructosa durante la ebullición en los tachos y encontraron que la fructosa se incrementaba posiblemente y encontraron que la fructosa se incrementaba posiblemente por la hidrólisis de la sacarosa, confirmando que sí se produce por la hidrólisis de la sacarosa, confirmando que sí se produce inversión.inversión.


CAMBIOS QUÍMICOS DURANTE LA CRISTALIZACIÓN- CAMBIOS QUÍMICOS DURANTE LA CRISTALIZACIÓN- CONTINUACIÓN.CONTINUACIÓN.

El gran cambio que se encontró fue la pérdida de mínimo el 35% El gran cambio que se encontró fue la pérdida de mínimo el 35% de la glucosa entre el jarabe o meladura y la miel final. Casi un de la glucosa entre el jarabe o meladura y la miel final. Casi un tercio de los amino-nitrógenos se destruyó.tercio de los amino-nitrógenos se destruyó.

Las reacciones de Maillard ocurren en los tachos. Estas ocurren Las reacciones de Maillard ocurren en los tachos. Estas ocurren desde el jarabe hasta las mieles finales. La temperatura es el desde el jarabe hasta las mieles finales. La temperatura es el factor principal para que se produzca el efecto o salida de los factor principal para que se produzca el efecto o salida de los gases, seguida por altas concentraciones de sólidos o brix y gases, seguida por altas concentraciones de sólidos o brix y bajas purezas. Una parte de la sacarosa, fructosa y gran bajas purezas. Una parte de la sacarosa, fructosa y gran cantidad de glucosa se destruyen en estas reacciones.cantidad de glucosa se destruyen en estas reacciones.

Los efectos de la concentración durante la cristalización también se Los efectos de la concentración durante la cristalización también se refleja en las impurezas: ácido acotínico y acotinato de sodio y refleja en las impurezas: ácido acotínico y acotinato de sodio y magnesio producen pequeños cristales en las masas de baja magnesio producen pequeños cristales en las masas de baja pureza o bajo grado. Pueden confundirse con falso grano pero pureza o bajo grado. Pueden confundirse con falso grano pero no se disuelven en agua. Sulfato de calcio dihidratado también no se disuelven en agua. Sulfato de calcio dihidratado también se ha encontrado como impureza concentrada.se ha encontrado como impureza concentrada.


6) EQUIPOS BÁSICOS.6) EQUIPOS BÁSICOS.6-1) TACHOS AL VACÍO.6-1) TACHOS AL VACÍO.- Una tacho es un evaporador cristalizador, con evaporación en Una tacho es un evaporador cristalizador, con evaporación en

un solo efecto.un solo efecto.- Un tacho al vacío es similar a un evaporador Roberts Un tacho al vacío es similar a un evaporador Roberts

modificado para manejar masas cocidas y cuyos cambios modificado para manejar masas cocidas y cuyos cambios incluye:incluye:

a)a) Gran diámetro de los tubos, entre 85 y 128 mm. Longitudes Gran diámetro de los tubos, entre 85 y 128 mm. Longitudes de los tubos entre 800 y 1000 mm.de los tubos entre 800 y 1000 mm.

b)b) Tubo central de gran diámetro para faciltar la circulación de la Tubo central de gran diámetro para faciltar la circulación de la masa.masa.

c)c) Cada tacho tiene su propio condensador y bomba de vacío.Cada tacho tiene su propio condensador y bomba de vacío.d)d) Operan en ciclos pero ya existen tachos continuos.Operan en ciclos pero ya existen tachos continuos.e)e) Operan al vacío para reducir el punto de ebullición y así Operan al vacío para reducir el punto de ebullición y así

reducir la destrucción de sacarosa y mejorar la transferencia reducir la destrucción de sacarosa y mejorar la transferencia de calor con un adecuado ∆T entre el vapor y la masa cocida. de calor con un adecuado ∆T entre el vapor y la masa cocida.


EQUIPOS BÁSICOS.EQUIPOS BÁSICOS.

TACHOS AL VACÍO- CONTINUACIÓN.TACHOS AL VACÍO- CONTINUACIÓN.- Muy altos vacíos pueden reducir los niveles en donde el Muy altos vacíos pueden reducir los niveles en donde el

incremento de la viscosidad es tal que la masa cocida no incremento de la viscosidad es tal que la masa cocida no pueda ser manejada o baja la circulación natural o pueda ser manejada o baja la circulación natural o mecánica. mecánica.

- Las temperaturas para masas hechas en tachos a batch son Las temperaturas para masas hechas en tachos a batch son aproximadamente las siguientes:aproximadamente las siguientes:

- Masas A:Masas A: 65 grados centígrados65 grados centígrados- Masas B:Masas B: 65 grados centígrados65 grados centígrados- Masas C:Masas C: 67 grados centígrados67 grados centígrados


EQUIPOS BÁSICOS. TACHOS AL VACÍO- CONTINUACIÓN- EQUIPOS BÁSICOS. TACHOS AL VACÍO- CONTINUACIÓN- TACHO BATCHTACHO BATCH


EQUIPOS BÁSICOS. TIPOS DE CALANDRIAS.EQUIPOS BÁSICOS. TIPOS DE CALANDRIAS.


EQUIPOS BÁSICOS- CIRCULACIÓNEQUIPOS BÁSICOS- CIRCULACIÓN


6-2) EQUIPOS BÁSICOS- PARTE INTERNA DE UN 6-2) EQUIPOS BÁSICOS- PARTE INTERNA DE UN CONDENSADOR.CONDENSADOR.


EQUIPOS BÁSICOS- VACÍO.EQUIPOS BÁSICOS- VACÍO.


7) IMPORTANCIA DEL CONTROL DE LA EVAPO-7) IMPORTANCIA DEL CONTROL DE LA EVAPO-CRISTALIZACIÓNCRISTALIZACIÓN..

De acuerdo a lo anteriormente presentado, es muy importante De acuerdo a lo anteriormente presentado, es muy importante hacer un buen control en los tachos de:hacer un buen control en los tachos de:

- La temperatura a la cual se lleva la masa cocida.La temperatura a la cual se lleva la masa cocida.- El semillamiento.El semillamiento.- La sobresaturación.La sobresaturación.- La preparación del polvillo.La preparación del polvillo.- El brix final de la templa.El brix final de la templa.- El llevar la templa en el tiempo adecuado de acuerdo a la El llevar la templa en el tiempo adecuado de acuerdo a la

masa.masa.- Evitar las impurezas del material alimentado al tacho.Evitar las impurezas del material alimentado al tacho.- Evitar introducir al tacho material con cristales incorporados Evitar introducir al tacho material con cristales incorporados ( preparación de mieles).( preparación de mieles).- Temperatura del agua al condensador barométrico.- Temperatura del agua al condensador barométrico.

EVAPO-CISTALIZACIÓN/YACHOSEVAPO-CISTALIZACIÓN/YACHOS

8) DEFINICIONES E ÍNDICES BÁSIOS ASOCIADOS A LA EVAPO-8) DEFINICIONES E ÍNDICES BÁSIOS ASOCIADOS A LA EVAPO-CRISTALIZACIÓN.CRISTALIZACIÓN.

8-1) Miel final 88°Brix8-1) Miel final 88°Brix. (Kilos/ton de caña). La miel final es un . (Kilos/ton de caña). La miel final es un subproducto del proceso de obtención de la sacarosa presente en la subproducto del proceso de obtención de la sacarosa presente en la caña en forma de azúcar; no es apta para el consumo humano y en caña en forma de azúcar; no es apta para el consumo humano y en Colombia se utiliza para alimentación animal y como materia prima en Colombia se utiliza para alimentación animal y como materia prima en la fabricación de alcohol.la fabricación de alcohol.

Este índice representa la relación entre los kilos de miel final Este índice representa la relación entre los kilos de miel final producidos más la diferencia de inventarios anterior y actual, producidos más la diferencia de inventarios anterior y actual, referenciados a un contenido de sólidos solubles de 88°Brix (para referenciados a un contenido de sólidos solubles de 88°Brix (para efectos de comparación) y las toneladas de caña molidaefectos de comparación) y las toneladas de caña molida

Al expresar los kilos de miel final sobre una misma base (88°Brix) se Al expresar los kilos de miel final sobre una misma base (88°Brix) se puede analizar el comportamiento de este índice en el ingenio a través puede analizar el comportamiento de este índice en el ingenio a través del tiempo y dentro del sector. Su valor depende, entre otros factores, del tiempo y dentro del sector. Su valor depende, entre otros factores, del contenido de no sacarosa (diferencia entre el contenido de sólidos del contenido de no sacarosa (diferencia entre el contenido de sólidos solubles y la sacarosa ) presentes en el jugo diluido.solubles y la sacarosa ) presentes en el jugo diluido.

Si el índice se divide por 10 indica la cantidad de miel producida por Si el índice se divide por 10 indica la cantidad de miel producida por cada 100 toneladas de caña o sea el porcentaje de la misma con cada 100 toneladas de caña o sea el porcentaje de la misma con respecto a la caña molida.respecto a la caña molida.


DEFINICIONES E ÍNDICES BÁSIOS ASOCIADOS A LA EVAPO-DEFINICIONES E ÍNDICES BÁSIOS ASOCIADOS A LA EVAPO-CRISTALIZACIÓN.CRISTALIZACIÓN.

8-2) Pureza miel final (%)8-2) Pureza miel final (%). . Representa la relación porcentual entre Representa la relación porcentual entre el contenido de sacarosa y el contenido de sólidos solubles el contenido de sacarosa y el contenido de sólidos solubles presentes en la miel final. Este índice es una medida de la presentes en la miel final. Este índice es una medida de la eficiencia de la recuperación de sacarosa en los procesos de eficiencia de la recuperación de sacarosa en los procesos de cristalización y centrifugación.cristalización y centrifugación.

8-3) Recuperación real o Boiling House Recovery, B.H.R. 8-3) Recuperación real o Boiling House Recovery, B.H.R. Como Como su nombre lo indica, es un índice de recuperación que representa la su nombre lo indica, es un índice de recuperación que representa la eficiencia del proceso de elaboración del azúcar a partir del jugo eficiencia del proceso de elaboración del azúcar a partir del jugo diluido hasta la obtención y empaque del azúcar. Corresponde al diluido hasta la obtención y empaque del azúcar. Corresponde al porcentaje de sacarosa neta recuperada en el azúcar de la porcentaje de sacarosa neta recuperada en el azúcar de la sacarosa del jugo diluido neto.sacarosa del jugo diluido neto.

Su valor depende de la calidad de la materia prima, de la eficiencia Su valor depende de la calidad de la materia prima, de la eficiencia de los procesos fabriles y del tipo de azúcar producido. de los procesos fabriles y del tipo de azúcar producido. En inglés En inglés corresponde a Boiling House Recoverycorresponde a Boiling House Recovery



Pérdidas de sacarosa en miel final.Pérdidas de sacarosa en miel final. Indica la cantidad de Indica la cantidad de sacarosa que se perdió en la miel final hecha y estimada ya sea por sacarosa que se perdió en la miel final hecha y estimada ya sea por 100 unidades de caña molida o por 100 unidades de sacarosa 100 unidades de caña molida o por 100 unidades de sacarosa contenida en la caña.contenida en la caña.

Se constituye en la mayor pérdida de sacarosa tanto a nivel Se constituye en la mayor pérdida de sacarosa tanto a nivel nacional como internacional. Su valor depende tanto del contenido nacional como internacional. Su valor depende tanto del contenido de no azúcares presentes en la materia prima y los generados y/o de no azúcares presentes en la materia prima y los generados y/o destruidos en el proceso, como de la eficiencia del proceso de destruidos en el proceso, como de la eficiencia del proceso de cristalización. cristalización.


DEFINICIONES E ÍNDICES BÁSIOS ASOCIADOS A LA EVAPO-DEFINICIONES E ÍNDICES BÁSIOS ASOCIADOS A LA EVAPO-CRISTALIZACIÓNCRISTALIZACIÓN..

8-4) RECUPERADO EN AZÚCAR8-4) RECUPERADO EN AZÚCAR Este índice índica la eficiencia del proceso de recuperación de la Este índice índica la eficiencia del proceso de recuperación de la

sacarosa que entra a la fábrica en forma de azúcar. Su valor sacarosa que entra a la fábrica en forma de azúcar. Su valor depende principalmente de la calidad de la materia prima, del depende principalmente de la calidad de la materia prima, del equipamiento tecnológico del ingenio y de la manera en la que se equipamiento tecnológico del ingenio y de la manera en la que se lleven a cabo los diferentes procesos. lleven a cabo los diferentes procesos.

Recuperado en azúcar % cañaRecuperado en azúcar % caña Indica la cantidad de sacarosa Indica la cantidad de sacarosa recuperada en azúcar hecha y estimada; es decir, teniendo en recuperada en azúcar hecha y estimada; es decir, teniendo en cuenta el cambio de inventarios en los materiales de proceso en el cuenta el cambio de inventarios en los materiales de proceso en el período analizado por cada 100 unidades de caña molida. Este período analizado por cada 100 unidades de caña molida. Este índice se obtiene restando de la sacarosa % caña el valor índice se obtiene restando de la sacarosa % caña el valor correspondiente de las pérdidas totales de sacarosa % caña.correspondiente de las pérdidas totales de sacarosa % caña.


DEFINICIONES E ÍNDICES BÁSICOS ASOCIADOS A LA EVAPO-DEFINICIONES E ÍNDICES BÁSICOS ASOCIADOS A LA EVAPO-CRISTALIZACIÓNCRISTALIZACIÓN..

8-5) Recuperado en azúcar % sacarosa caña8-5) Recuperado en azúcar % sacarosa caña o recuperación o recuperación total Overall Recovery (O.R.)total Overall Recovery (O.R.)

Indica la cantidad de sacarosa recuperada en azúcar hecha y Indica la cantidad de sacarosa recuperada en azúcar hecha y estimada; tiene en cuenta el cambio de inventarios en los estimada; tiene en cuenta el cambio de inventarios en los materiales de proceso en el período analizado por cada 100 materiales de proceso en el período analizado por cada 100 unidades de caña molida. unidades de caña molida.

Se obtiene de restar de 100 unidades de sacarosa las pérdidas Se obtiene de restar de 100 unidades de sacarosa las pérdidas totales expresadas sobre la misma base. Una forma alternativa de totales expresadas sobre la misma base. Una forma alternativa de obtener este índice es multiplicando la extracción de sacarosa obtener este índice es multiplicando la extracción de sacarosa aparente % sacarosa aparente en caña por la recuperación BHR.aparente % sacarosa aparente en caña por la recuperación BHR.



8-6) AGOTAMIENTO. (EXHAUSTION).8-6) AGOTAMIENTO. (EXHAUSTION).Se define como el porcentaje de azúcar cristalizada de un determinado Se define como el porcentaje de azúcar cristalizada de un determinado

pol que es recuperado de la sacarosa total de la masa cocida pol que es recuperado de la sacarosa total de la masa cocida correspondiente.correspondiente.

Se calcula de la siguiente manera:Se calcula de la siguiente manera:E=S*(J-M) /(J*(S-M)*100E=S*(J-M) /(J*(S-M)*100..PORCENTAJE DE CRISTALESPORCENTAJE DE CRISTALESSe define como el % de cristales que se puede obtener de una masa Se define como el % de cristales que se puede obtener de una masa

cocida.cocida.% cristales= ( J-M)/ (S-M)*100.% cristales= ( J-M)/ (S-M)*100.% de mieles: 100- % de cristales.% de mieles: 100- % de cristales.


DEFINICIONES E ÍNDICES BÁSICOS ASOCIADOS A LA EVAPO-DEFINICIONES E ÍNDICES BÁSICOS ASOCIADOS A LA EVAPO-CRISTALIZACIÓN.CRISTALIZACIÓN.

En las formulas anteriores los términos significan lo siguiente:En las formulas anteriores los términos significan lo siguiente:

S= Pol % azúcar.S= Pol % azúcar.

J= Pureza del jarabe o miel de la masa cocida.J= Pureza del jarabe o miel de la masa cocida.

M= Pureza de la miel de la masa cocida.M= Pureza de la miel de la masa cocida.


9) PÉRDIDAS ASOCIADAS A LA EVAPO-CRISTALIZACIÓN.9) PÉRDIDAS ASOCIADAS A LA EVAPO-CRISTALIZACIÓN.9-1)ALTA TEMPERATURA:9-1)ALTA TEMPERATURA: El cristal de azúcar es muy estable a El cristal de azúcar es muy estable a

temperaturas menores de 70 grados centígrados o 158 oF.temperaturas menores de 70 grados centígrados o 158 oF.9-2)VACÍO BAJO9-2)VACÍO BAJO: Caramelización, inversión y formación de color.: Caramelización, inversión y formación de color.9-3)INVERISIÓN9-3)INVERISIÓN: Muy bajas a temperaturas entre 50-60 oC, : Muy bajas a temperaturas entre 50-60 oC,

perceptibles a 70 oC y considerables a temperaturas mayores a 80 perceptibles a 70 oC y considerables a temperaturas mayores a 80 oC.oC.

9-4)CIRCULACIÓN9-4)CIRCULACIÓN: Baja circulación retarda la absorción de la : Baja circulación retarda la absorción de la sacarosa y produce grano no uniforme.sacarosa y produce grano no uniforme.

9-5) ARRASTRES9-5) ARRASTRES : Hacia los condensadores barométricos. Pueden : Hacia los condensadores barométricos. Pueden alcanzar valores hasta 4,2 libras de azúcar por hora.alcanzar valores hasta 4,2 libras de azúcar por hora.

- 9-6) CONTAMINACIÓN DE AGUA CONDENSADA9-6) CONTAMINACIÓN DE AGUA CONDENSADA: Por tubos : Por tubos rotos o flojos.rotos o flojos.


PÉRDIDAS ASOCIADAS A LA EVAPO-CRISTALIZACIÓNPÉRDIDAS ASOCIADAS A LA EVAPO-CRISTALIZACIÓN..-9-7) -9-7) VAPOR DE ESCOBA O SOPLOVAPOR DE ESCOBA O SOPLO: Se hace con vapor de escape : Se hace con vapor de escape

para limpieza interior. Un exceso ocasiona destrucción y para limpieza interior. Un exceso ocasiona destrucción y caramelización de la sacarosa.caramelización de la sacarosa.

9-8) BRIX DE LAS MASAS COCIDAS9-8) BRIX DE LAS MASAS COCIDAS: A menor brix menos azúcar y : A menor brix menos azúcar y más cantidad de miel así como mayor recirculación de no azúcares más cantidad de miel así como mayor recirculación de no azúcares que afectan tanto la recuperación como la calidad del producto final.que afectan tanto la recuperación como la calidad del producto final.

9-9) PUREZAS DE LAS MASAS COCIDAS9-9) PUREZAS DE LAS MASAS COCIDAS: Controlar de acuerdo a : Controlar de acuerdo a cada masa la pureza correspondiente o en caso contrario se cada masa la pureza correspondiente o en caso contrario se aumentarán las pérdidas en miel final.aumentarán las pérdidas en miel final.

- 9-10) VOLUMEN DE LOS PIES DE TEMPLA9-10) VOLUMEN DE LOS PIES DE TEMPLA: Normalmente son : Normalmente son equivalentes al 33% del volumen total de la templa para garantizar equivalentes al 33% del volumen total de la templa para garantizar la cantidad adecuada de granos y un agotamiento eficiente. A la cantidad adecuada de granos y un agotamiento eficiente. A volúmenes de pies de templas menores el rendimiento en azúcar es volúmenes de pies de templas menores el rendimiento en azúcar es menor, la cantidad de mieles en recirculación aumentará y las menor, la cantidad de mieles en recirculación aumentará y las pérdidas en mieles finales se incrementarán. pérdidas en mieles finales se incrementarán.


PÉRDIDAS ASOCIADAS A LA EVAPO-CRISTALIZACIÓN.PÉRDIDAS ASOCIADAS A LA EVAPO-CRISTALIZACIÓN.

9-10) SALIDEROS Y DERAMES9-10) SALIDEROS Y DERAMES: En tuberías, válvulas, canales, : En tuberías, válvulas, canales, mezcladores o recibidores, por enjuagues, etc..mezcladores o recibidores, por enjuagues, etc..

EVAPO-CRISTALIZACIÓN / TACHOSEVAPO-CRISTALIZACIÓN / TACHOS

10) BUENAS PRÁCTICAS DE MNUFACTURA EN EL PROCESO 10) BUENAS PRÁCTICAS DE MNUFACTURA EN EL PROCESO DE EVAPO-CRISTALIZACIÓN.DE EVAPO-CRISTALIZACIÓN.

Dentro de las buenas prácticas de manufactura en los tachos podemos Dentro de las buenas prácticas de manufactura en los tachos podemos indicar las siguientes:indicar las siguientes:

- Preparar el slurry de acuerdo a las prácticas estandarizadas.Preparar el slurry de acuerdo a las prácticas estandarizadas.- Semillar a volumen constante.Semillar a volumen constante.- Hacer el mantenimiento al equipo de acuerdo al plan establecido y Hacer el mantenimiento al equipo de acuerdo al plan establecido y

que permita mantener las condiciones de vapor y temperatura en que permita mantener las condiciones de vapor y temperatura en todas y cada una de las templas.todas y cada una de las templas.

- Mantener limpio el sitio de trabajo.Mantener limpio el sitio de trabajo.- Guardar las normas de seguridad establecidas y estandarizadas.Guardar las normas de seguridad establecidas y estandarizadas.

6_ANDAHUA..

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