ANÁLISIS DE PERFIL DE GRADOS BRIX Y TAMAÑO DE CRISTALES ...
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1 ANÁLISIS DE PERFIL DE GRADOS BRIX Y TAMAÑO DE CRISTALES PARA LA SINCRONIZACIÓN DEL CRECIMIENTO DE GRANO Y AGOTAMIENTO DE MATERIAS PRIMAS EN EL TACHO CONTINUO DE MASA A Y B JOSHUA ANDRÉS GÓMEZ LEECH UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA FACULTAD DE INGENIERÍA PROGRAMA DE INGENIERÍA AGROINDUSTRIAL CALI 2014
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ANÁLISIS DE PERFIL DE GRADOS BRIX Y TAMAÑO DE CRISTALES PARA
LA SINCRONIZACIÓN DEL CRECIMIENTO DE GRANO Y AGOTAMIENTO DE
MATERIAS PRIMAS EN EL TACHO CONTINUO DE MASA A Y B
JOSHUA ANDRÉS GÓMEZ LEECH
UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA
FACULTAD DE INGENIERÍA
PROGRAMA DE INGENIERÍA AGROINDUSTRIAL
CALI
2014
ANÁLISIS DE PERFIL DE GRADOS BRIX Y TAMAÑO DE CRISTALES PARA
LA SINCRONIZACIÓN DEL CRECIMIENTO DE GRANO Y AGOTAMIENTO DE
MATERIAS PRIMAS EN EL TACHO CONTINUO DE MASA A Y B
JOSHUA ANDRÉS GÓMEZ LEECH
PROYECTO DE GRADO – PASANTÍA
GLORIA CARMENZA RODRIGUEZ
UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA
FACULTAD DE INGENIERÍA
PROGRAMA DE INGENIERÍA AGROINDUSTRIAL
CALI
2014
CONTENIDO
pág.
INTRODUCCIÓN 7
1. MARCO TEORICO 8
1.1 EL INGENIO 9
1.2 DESCRIPCIÓN DE REFINERÍA 9
1.2.1 Fundición 9
1.2.2 Calentamiento 9
1.2.3 Clarificación de licor fundido 9
1.2.4 Decoloración 10
1.2.5 Filtración 10
1.2.6 Templa, centrifuga, secado y envase 10
1.3 DESCRIPCIÓN DE DESTILERÍA 10
1.3.1 Fermentación 11
1.3.2 Destilación 11
1.3.3 Deshidratación 11
1.3.4 Almacenamiento 12
1.4 DESCRIPCIÓN DE ELABORACIÓN 13
1.5 EL TACHO CONTINUO DE VACIO FS – CONTINUOUS 17
VACUUM PAN (CVP)
1.5.1 El tacho 17
1.5.2 Bomba de semilla 17
1.5.3 Descarga de masa cocida 18
1.5.4 Alimentación de meladura 18
1.5.5 Condensador y bomba de vacío 18
2. DESCRIPCIÓN DEL PROCESO A DESARROLLAR 20
3. OBJETIVOS 21
3.1 OBJETIVO GENERAL 21
3.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS 21
4. METODOLOGÍA 22
4.1 PERFIL DE °BRIX 22
4.2 ANÁLISIS DE CRISTALES 22
5. CRONOGRAMA 23
6. RESULTADOS 26
6.1 PERFIL DE °BRIX – TACHO CONTINUO 26
6.1.1 Perfiles cuerpos enteros - tacho continuo masa A 26
6.1.2 Perfiles celda por celda - tacho continuo masa A 30
6.1.3 Perfil de °brix – tacho continuo de masa B 33
6.2 ANÁLISIS DE CRISTALES 35
6.2.1 Historial cristalografía tacho continuo de masa A. 35
6.2.2 Historial cristalografía tacho continuo de masa A. 37
7. CONCLUSIONES 41
8. BIBLIOGRAFIA 42
LISTA DE ILUSTRACIONES
Pag.
Ilustración 1. Diagrama de flujo proceso producción azúcar – elaboración 13
INCAUCA S.A.
Ilustración 2. Diagrama de flujo típico del tacho continúo. 19
Ilustración 3. Crecimiento de cristal tacho continuo masa A. 36
Ilustración 4. Ejemplo de prueba de cristalografía para la entrada del tacho 39
continúo.
Ilustración 5. Ejemplo de prueba de cristalografía para la salida del tacho 40
continúo.
LISTA DE GRÁFICAS
Gráfica 1. Perfil cuerpo entero – cuerpo numero 2 tacho continuo de masa A. 26
Gráfica 2. Perfil cuerpo entero – cuerpo numero 2 tacho continuo de masa A. 27
Gráfica 3. Perfil cuerpo entero – cuerpo numero 2 tacho continuo de masa A. 27
Gráfica 4. Perfil cuerpo entero – cuerpo numero 2 tacho continuo de masa A. 28
Gráfica 5. Perfil cuerpo entero - cuerpos 1 y 2 tacho continuo de masa A. 29
Gráfica 6. Perfil cuerpo entero - cuerpos 1 y 2 tacho continuo de masa A. 29
Gráfica 7. Perfil celda por celda – celda número 11 tacho continuo de masa A. 30
Gráfica 8. Tendencia set points – celda número 11 tacho continuo de masa A. 31
Gráfica 9. Perfil celda por celda – celda número 12 tacho continuo de masa A. 31
Gráfica 10. Tendencia set points – celda número 12 tacho continuo de masa A. 32
Gráfica 11. Tendencia de set points – tacho continuo de masa A. 33
Gráfica 12. Perfil °brix cuerpo entero – cuerpo 2 tacho continuo de masa B. 34
Gráfica 13. Perfil °brix cuerpo entero – cuerpo 2 tacho continuo de masa B. 34
Gráfica 14. Historial cristalografía primer celda tacho continuo de masa A. 35
Gráfica 15. Historial cristalografía última celda tacho continuo de masa A. 36
Gráfica 16. Historial cristalografía primer celda tacho continuo de masa B. 37
Gráfica 17. Historial cristalografía última celda tacho continuo de masa B. 38
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INTRODUCCIÓN
El sector azucarero colombiano se encuentra ubicado en el valle geográfico del río
Cauca, que abarca 47 municipios desde el norte del departamento del Cauca, la franja
central del Valle del Cauca, hasta el sur del departamento de Risaralda. En esta región
hay 223.905 hectáreas sembradas en caña para azúcar, de las cuales, el 24%
corresponde a tierras propias de los ingenios y el restante 76% a más de 2.000
cultivadores de caña. Dichos cultivadores abastecen a los 12 ingenios de la región
(Cabaña, Carmelita, Manuelita, María Luisa, Mayagüez, Pichichí, Risaralda, Sancarlos,
Tumaco, Ríopaila-Castilla, Incauca y Providencia). Desde 2005, cinco de los doce
ingenios tienen destilerías anexas para la producción de alcohol carburante (Incauca,
Manuelita, Providencia, Mayagüez y Risaralda). (1)
Gracias al clima privilegiado de la región, y al contrario de lo que sucede en el resto del
mundo (con excepción de Hawaii y el norte de Perú), se puede sembrar y cosechar caña
durante todos los meses del año. Esta condición agroclimática, sumada al avance
tecnológico impulsado por el Centro de Investigación de la Caña, que funciona con el
aporte de todos los cultivadores e ingenios, ha llevado a que la región se especialice en
el cultivo y ostente el liderazgo en productividad a nivel mundial: más de 14 toneladas
de azúcar por hectárea al año.(1)
Incauca S.A. es hoy por hoy el Ingenio azucarero más grande de Colombia. Este
liderazgo en la industria lo alcanzó en 1982 y desde entonces trabaja incansablemente
por mantener unos niveles de productividad y un permanente desarrollo tecnológico que
le permiten continuar a la vanguardia del sector azucarero nacional.(2)
En el área de elaboración de azúcar del ingenio se han implementado dos tachos
continuos de vacío para el proceso de cristalización de la sacarosa. Esta etapa del
proceso tiene gran importancia debido que si no se hacen bien los procedimientos el
azúcar no cumplirá con las normas de calidad. En el proceso de cristalización se tienen
2 objetivos principales dentro de los cuales radica la conservación de un perfil de °brix
que asegura el crecimiento del grano de azúcar y evitar la aparición de falso grano. Al
introducir un material con alto nivel de sacarosa a valores cercanos a la sobre
saturación, el material tenderá a formar cristales de un tamaño inferior, lo cual no se
desea, el grano deseado es el cual proviene de un núcleo de azúcar ya introducido en los
tachos de lotes, que es la semilla para posteriormente darle un crecimiento en el tacho
continuo. Todo grano que no provenga de un núcleo es llamado grano falso y no es
deseado en las masas que se desalojen del tacho continuo. Además de asegurar la no
aparición de grano falso también se desea darle un crecimiento adecuado al cristal de
azúcar que se introduce (semilla) y al azúcar resultante en el desalojo. Un perfil de °brix
adecuado asegura un crecimiento de grano gradual y mayor agotamiento de los
materiales que se introducen al tacho continuo para alimentar el grano (meladura). Se
debe controlar la cantidad de semilla y la meladura introducida en el tacho puesto que se
debe asegurar mediante estos dos materiales los siguientes factores: el crecimiento de
grano presente en la semilla hasta el tamaño al cual necesito el azúcar resultante y el
agotamiento de la sacaros disuelta en la meladura, si estos dos factores no son
controlados genera problemas en cuanto al tamaño del grano, que no es el deseado.
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1. MARCO TEÓRICO
1.1 EL INGENIO
Incauca S.A., el Ingenio de Colombia, se fundó el 29 de julio de 1963, en territorio de la
Hacienda San Fernando. Se encuentra ubicado en El Ortigal, municipio de Miranda,
departamento del Cauca, a 50 kilómetros de la ciudad de Cali y abarca en su área de
influencia 12 municipios de los departamentos de Cauca y Valle del Cauca.
La fábrica inició su actividad con un prospecto de molienda de 2.000 toneladas métricas
por día. En 1970 la capacidad ascendió a 2.500 toneladas diarias, en 1976 llegó 5.000
por día y durante 1982 alcanzó las 7.500 toneladas diarias.
La fábrica fue ampliando su capacidad de molienda, hasta convertirse en una de las más
modernas.
Desde el 1 de mayo de 1980 hace parte de la Organización Ardila Lülle, conglomerado
industrial comprometido con el desarrollo económico y social del país.
El 16 de noviembre de 1996 Incauca puso en operación la más moderna refinería, con
una producción diaria de 600 toneladas. En 1999 la capacidad de producción se amplió
a 900 toneladas, ofreciéndoles azúcares con los más altos estándares de calidad a los
mercados doméstico y de exportación.
Siguiendo con su liderazgo en innovación, en octubre de 1996, Incauca empezó a
ofrecer valor agregado al azúcar, lanzando productos alimenticios con estándar
internacional, satisfaciendo las necesidades y expectativas de sus clientes y accionistas.
A finales de abril de 1997 Incauca inició su actividad de cogeneración de energía
eléctrica. Para 2010 la energía total generada fue de 134.656.029 MWh, de los cuales la
mitad se destinaron para el consumo interno (funcionamiento de las plantas de azúcar,
alcohol carburante y compost) y el resto se vendió a la red pública.
Desde el 28 de octubre de 2005, Incauca S.A cuenta con la planta de alcohol carburante
más grande y moderna del país, con una capacidad de producción de 350.000 litros de
alcohol diarios en operación continua.
La planta de alcohol carburante, cuenta con una zona de almacenamiento con capacidad
de 9 millones de litros y permite almacenar 27 días de producción. También cuenta con
una planta de tratamiento de aguas residuales, en donde el agua tratada es utilizada
como agua de reposición de las torres de la destilería. De esta forma el proceso no
genera ningún efluente líquido.
En septiembre de 2006, se creó el departamento de Nuevos Productos de Incauca S.A., a
partir de la fusión de dos compañías del sector agroindustrial de la Organización Ardilla
Lulle: Ingenio del Cauca e Incauca Alimentos y Refrescos. Con este nuevo
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departamento se buscó fortalecer el sector, consolidar sus ventajas en una compañía
líder en la producción y comercialización de azúcar, sus derivados y productos que le
generen valor agregado a la misma.
1.2 DESCRIPCIÓN DE REFINERÍA
El azúcar que se elabora directamente de la caña debe disolverse para eliminar el color y
las impurezas por medio de las operaciones de clarificación, decoloración, filtración,
cristalización, centrifugado y secado, esta serie de operaciones fisicoquímica se denominan
refinación.
1.2.1 Fundición. La primera operación de proceso de refinado se llama disolución aunque
tradicionalmente se conoce como fundido. Esta operación se realiza de forma continua con
el propósito de transformar hasta el estado líquido la materia prima, para este caso es
azúcar que proviene bien sea directamente desde la casa de crudo –Azúcar lavado-, desde
la bodega de Producto Terminado – Azúcar granel - o como un reproceso interno de la
Refinería (averías).
Para la dilución del azúcar se utiliza agua caliente, regularmente condensados vegetales
mezclados con aguas dulces del proceso. El material obtenido se denomina licor fundido.
1.2.2 Calentamiento. El licor fundido se envía desde el tanque de almacenamiento, por
medio de bombas, hacia los calentadores que trabajan con gases o vapor de escape,
donde se lleva el licor a una temperatura final de 80 - 85 ºC (176 - 185 ºF). La
operación se controla automáticamente por un sensor de temperatura a la salida del
calentador y la señal de este en coordinación con el sistema I/A regula la apertura de la
válvula automática de entrada de vapor al calentador.
Los calentadores de tubo y coraza transfieren el calor latente del vapor al licor a través
de las paredes de los tubos, el vapor se condensa y pasa a fase líquida; este condensado
se lleva por tubería a los calderines para utilizarlo en los procesos que requieran agua
caliente.
Como todo equipo que trabaje con vapor, los calentadores tienen tuberías que permiten
la salida de los gases incondensables.
1.2.3 Clarificación de licor fundido. El propósito de la clarificación es mejorar la
calidad del licor fundido (disminuir color y turbiedad), mediante el principio de
decoloración, floculación y flotación, con el fin de obtener un licor clarificado con
menor color, turbiedad y ceniza que el licor fundido.
El proceso de flotación permite la clarificación del licor fundido utilizando un
decolorante, ácido fosfórico, sacarato de calcio, floculante y aire, con los cuales se
eliminan las impurezas que se encuentran en el licor fundido y por consiguiente se
reduce notoriamente el color del azúcar producido, por la eliminación de compuestos
colorantes y coloides en general.
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1.2.4 Decoloración. La adsorción es un proceso por el cual moléculas de impurezas se
adhieren a la superficie del carbón activado. La adherencia es gobernada por una
atracción electro-química. El carbón activado es preparado a partir de diversos
materiales, tales como, carbón, madera, cáscaras de nueces, turba y petróleo. El carbón
se transforma en "activado" cuando es calentado a altas temperaturas (800 a 100oC) en
la ausencia de oxígeno. El resultado es la creación de millones de poros microscópicos
en la superficie del carbón. Esta enorme cantidad de área superficial proporciona
grandes oportunidades para que tenga lugar el proceso de adsorción. El carbón activado
tiene una fuerte atracción adsortiva para otras moléculas (orgánicas) basadas en el
carbono, y es excelente en retener firmemente moléculas más pesadas tales como
compuestos orgánicos aromáticos (aquellos que pueden ser olidos).
1.2.5 Filtración. La filtración del licor clarificado se lleva a cabo a través de tres
sistemas de filtración que operan de forma independiente con sistemas de control
automático para dar manejo a cada uno de los flujos de las etapas de filtración.
La primera etapa filtración de licor clarificado se realiza mediante un sistema de filtros
de lecho profundo, el cual es un proceso de filtrado completamente automático diseñado
para remover sólidos suspendidos de las corrientes de licor de azúcar y de jarabe. El
proceso no requiere ayudas de filtrado y no produce agua azucarada, dos ventajas
económicas sobre otros procesos de filtrado. Cuando los procesos de clarificación y
filtros de lecho profundo se instalan y operan juntos, los filtros de lecho profundo
ofrecen un grado de protección en caso de que la clarificación no esté funcionando
correctamente, permitiendo así tomar medidas remediales. Las válvulas, bombas y el
soplador (blower) son controlados automáticamente.
El licor de alimentación es bombeado desde el Tanque de Alimentación de los Filtros a
un flujo continuo por una de las la Bombas de Alimentación, donde fluye hacia la parte
superior del filtro de lecho a través del distribuidor de licor de alimentación y pasa en
flujo descendente a través del cuerpo del filtro.
La segunda filtración se realiza con filtros de placas a presión (Sparkler), provistos de
mallas finas, sobre las cuales se deposita inicialmente una capa de ayuda filtrante (tierra
infusoria o perlita) denominada revestimiento o pre-capa y en esta capa ó torta es donde
se lleva a cabo la segunda filtración del licor.
La tercera filtración es una operación continua que se realiza con el fin de retirar los
sólidos insolubles presentes en el licor filtrado mediante el uso de una batería de 24
filtros tipo bolsa llamados “filtros de mangas”.
1.2.6 Templa, centrifuga, secado y envase. Para estos procedimientos se realiza lo mismo
que para el azúcar de elaboración.
1.3 DESCRIPCIÓN DE DESTILERIA
La destilación de alcohol, es un proceso que consiste de cuatro etapas principalmente:
Fermentación, Destilación, Evaporación de Vinaza y Deshidratación.
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1.3.1 Fermentación. Las principales materias primas que se utilizan en la destilería son la
miel B, la meladura y el jugo clarificado, provenientes de la fábrica de azúcar.
El proceso de fermentación consiste en convertir los azúcares presentes en la materia prima
que viene de la fábrica, en etanol y gas carbónico, por medio de la acción de levaduras.
La fermentación se desarrolla por medio de un proceso continuo de cinco reactores que
trabajan en serie, donde se llevan a cabo las reacciones químicas de transformación de
azúcar en etanol y gas carbónico. Al salir del último fermentador, se obtiene un producto
conocido como mosto o vino fermentado que contiene una concentración de 9% (v/v) de
alcohol. Además, contiene agua, sólidos y levadura, que se recupera en el tanque de
sedimentación para ser usada nuevamente en el proceso.
La levadura recuperada, se envía al tanque de acidulación donde se hace un choque con
ácido sulfúrico para reducir la contaminación bacteriana presente y nuevamente se
recircula a los fermentadores para continuar con el proceso de producción.
El mosto o vino fermentado se envía al proceso de destilación para continuar la separación
del etanol producido.
1.3.2 Destilación. En la destilación se purifica el mosto fermentado para obtener alcohol
con una pureza del 96% (v/v). Para ello, la planta cuenta con dos columnas de destilación
en serie que operan al vacío aumentando así la eficiencia energética del proceso.
La destilación es un proceso de separación por diferencias en los puntos de ebullición de
los componentes de una mezcla, que al ser sometidos al calor, los compuestos más
volátiles como el alcohol se evaporan y se concentran en fase de vapor.
El mosto fermentado que proviene de la sección de fermentación contiene 9% de alcohol,
además de agua, gases, sólidos disueltos y otros compuestos que deben retirarse. Para ello,
se envía a la columna mostera donde se obtienen dos productos: por la parte superior se
obtienen gases con una concentración de alcohol entre el 40-50% v/v que se envían a la
segunda columna llamada rectificadora. Por la parte inferior se obtiene una corriente
líquida llamada vinaza. El 60% de la vinaza generada se envía a la sección de fermentación
y el 40% restante hacia los evaporadores de vinaza donde se concentra para su posterior
uso en compostaje.
La relación final de vinaza concentrada producida es de 1.6 – 2.0 litros de vinaza por litro
de alcohol anhidro.
De la segunda columna de destilación se obtiene el alcohol rectificado por encima de una
concentración de 96% v/v el cual se envía hacia la zona de deshidratación. De los platos
intermedios de esta columna se extrae el aceite de Fusel y por el fondo se obtienen las
flemazas, que se envían a la planta de tratamiento de aguas residuales.
1.3.3 Deshidratación. El alcohol purificado en la destilación contiene 96% v/v de etanol y
4% v/v de agua. Para que este alcohol pueda ser usado como combustible, es necesario
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retirarle más agua. La deshidratación tiene lugar en los tamices moleculares, que por medio
de una resina sintética retiene el agua contenida en el alcohol rectificado, para obtener
como producto alcohol deshidratado con una concentración mínima de 99.5 % de etanol,
cumpliendo con las especificaciones para su uso como alcohol carburante.
El alcohol deshidratado o alcohol anhidro se condensa y enfría para ser almacenado.
1.3.4 Almacenamiento. La destilería cuenta con una zona de almacenamiento y despacho
para el producto terminado.
Existen dos tanques de 112 m3 recibidores de alcohol anhidro a donde se dirige la
producción de la destilería y se realizan pruebas de calidad. El alcohol anhidro certificado
se almacena en dos tanques de tres millones de litros cada uno, con capacidad para 20 días
de inventario. Además, hay un tanque para alcohol rectificado (595 m3), otro para alcohol
impuro (75 m3), aceite de Fusel (10 m3) y gasolina (152 m3), todos construidos en acero
carbón.(4)
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1.4 DESCRIPCIÓN DE ELABORACIÓN
Ilustración 1. Diagrama de flujo proceso producción azúcar – elaboración INCAUCA
S.A.
En la División de Elaboración se realizan los siguientes procesos:
- Preparación de Lechada de Cal.
- Pesaje, sulfitación y alcalización del jugo.
- Calentamiento y clarificación del jugo.
- Filtración de lodos y clarificación de jugo filtrado.
- Evaporación de jugo.
- Clarificación y sulfitación de meladura.
- Cristalización.
- Centrifugación.
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- Secado, enfriamiento.
- Envasado y despacho a granel.
- Recuperación de enjuagues
- Control de aguas residuales.
- Potabilización de agua.
El jugo diluido de los molinos se pesa para efectos de control y contabilidad de fábrica en
básculas electrónicas. Este jugo tiene un pH entre 4.3 y 4.5, se llama jugo mezclado.
El pH del jugo se neutraliza de forma fraccionada (en dos puntos diferentes del proceso)
adicionándole sacarato de calcio correspondiente a una mezcla de volúmenes iguales de
lechada de Cal (Ca(OH)2) y Meladura sin clarificar, con el cual se eleva el pH hasta el
nivel especificado. El sacarato de calcio también ayuda a precipitar las impurezas
orgánicas e inorgánicas que contiene el jugo.
Así se hace una primera adición de sacarato de calcio al jugo mezclado (jugo de los
molinos junto con retornos del proceso) para alcanzar un pH de aproximadamente 6.5 (a
este jugo se le llama jugo pre-encalado) y con ello evitar la inversión de sacarosa en el
calentamiento posterior. El jugo pre-encalado es bombeado hacia la estación de
calentamiento, y después de pasar por el primer calentamiento y encontrarse a una
temperatura de 60 °C se lleva a las torres de sulfitación donde se pone en contacto con los
gases producidos en la combustión del azufre. Estos gases (SO2) decoloran el jugo, tienen
un efecto bactericida y ayudan a reducir su viscosidad. A este se le llama jugo sulfitado.
Al encontrarse a una temperatura de 65 – 70 °C se le añade de nuevo sacarato de calcio
para subir el pH hasta 7.2 - 7.4. Este material se llama jugo alcalizado.
Para acelerar la reacción coagulante del sacarato de calcio, se calienta el jugo alcalizado en
otras dos etapas (calentamiento secundario y terciario) hasta una temperatura de 102 °C en
calentadores de tubos. Este calentamiento elimina los microorganismos presentes.
El jugo alcalizado caliente se pasa por un tanque de expansión súbita (Flash Tank), en el
cual se extraen los vapores y aire atascados en el jugo y se evapora alguna parte del agua
que éste tiene, y posteriormente se alimenta al clarificador rápido, en el cual las
impurezas del jugo (barro y sustancias coloidales formadores de compuestos coloreados)
se precipitan por la acción de la gravedad. El proceso de clarificación continuo se ayuda
con la adición de floculante el cual al entrar en contacto con el jugo forma una especie de
red que atrapa las impurezas y las precipita. El proceso de clarificación separa un jugo
limpio llamado jugo clarificado el cual desborda por la parte superior del clarificador a una
temperatura de 95-98 °C y un pH de 6.8-7.2, dicho jugo se pasa por un filtro de mallas
para retirar bagacillo. En el fondo se obtiene un precipitado compuesto por lodos
denominado Cachaza.
Los lodos sedimentados se remueven por gravedad del clarificador y se envían a dos
tanques denominados mezcladores de cachaza en los cuales se adiciona bagacillo, agua y
en algunas ocasiones cal) para darle mayor consistencia y mejorar la filtrabilidad, y enviar
posteriormente dicha mezcla a la estación de filtración de cachaza. Allí el material se pasa
por filtros (rotatorios al vacío y/o filtro de bandas) que retiran la parte líquida, denominada
jugo filtrado, quedando una torta seca que por medio de bandas se envía a las tolvas para
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almacenamiento, de donde se lleva al campo para utilizarla en el acondicionamiento de
suelos.
El jugo filtrado se retorna a la etapa de alcalización en donde es mezclado con otros
retornos y el jugo proveniente de los molinos para ser procesado como se describió
anteriormente.
El jugo clarificado se bombea a un sistema de evaporación de quíntuple efecto para
eliminarle parte del agua que contiene. Por medio de vapor y el vacío los evaporadores
concentran el jugo desde 15 a 65 °brix. El jugo concentrado tiene una concentración que le
da un aspecto viscoso y una coloración ligeramente marrón y se denomina meladura o
jarabe.
La meladura que sale del cuarto evaporador se purifica por fosflotación. Este es un
proceso donde se adiciona Ácido Fosfórico, Cal, pequeñas burbujas de aire micronizado y
floculante a la meladura para coagular las impurezas. Posteriormente la meladura se
alimenta a dos clarificadores de flotación instalados en paralelo, donde las impurezas por
el aire que contienen suben a la superficie, se remueven y se envían como retornos del
proceso a la etapa de alcalización. La meladura clarificada se envía nuevamente al quinto
evaporador donde sale meladura a unos 65 °Brix.
Para la producción de azúcar a partir de la meladura se utiliza un sistema de dos templas o
etapas. Las diferentes templas se elaboran en los tachos BATCH o en los tachos continuos,
evaporadores de simple efecto que trabajan al vacío y están diseñados para operar con
materiales más densos y viscosos.
En la primera etapa el jarabe se pone en contacto con núcleos de azúcar (grano muy fino
de azúcar, conocido como Semilla B, que se obtiene de centrifugar las masas B). Tales
núcleos se alimentan de la sacarosa que contiene el jarabe, creciendo y formando un
conjunto o masa de granos conocido como masa A. El proceso tiene algunas variaciones
dependiendo del tipo de azúcar que se vaya a elaborar.
Cuando el volumen de masa dentro del tacho copa su capacidad y tiene la consistencia
(°brix) deseada, se descarga a unos recipientes denominados cristalizadores o recibidores y
de allí se pasa al centrifugado o purga.
En las centrífugas se separan los cristales (azúcar) del licor madre (miel). Cuando se purga
una masa A se obtiene azúcar comercial (o se envía a el área de refinería) y miel A.
La miel A se alimenta a una segunda etapa de cristalización, utilizando como núcleo
suspensión alcohólica (mezcla de azúcar pulverizada y alcohol isopropílico) para inducir la
formación de cristales a partir de la sacarosa contenida en ella, obteniendo la masa B.
Cuando se purga una masa B se obtiene miel B y azúcar B. Esta última se usa como
semilla en los cocimientos de masa A.
La miel B se envía a la destilería como materia prima para la producción de alcohol por su
alto contenido de azúcares fermentables.
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El azúcar A o azúcar comercial sale húmedo y se debe secar antes de envasarlo, para tal fin
se hace pasar por secadores rotatorios en los cuales se ponen en contacto en contracorriente
el azúcar húmedo y aire calentado en radiadores por vapor, para disminuir el contenido de
humedad del azúcar desde 1% hasta 0.05%. Este proceso inhibe la acción microbiana e
impide la formación de terrones.
El azúcar sale de las secadoras a una temperatura de 55-60°C, una fracción destinada a las
líneas de consumo familiar se somete a un enfriamiento con aire. Las enfriadoras son
cilindros rotatorios similares a las secadoras donde se pone en contacto en contracorriente
el azúcar caliente con aire a temperatura ambiente.
El azúcar seco se transporta por medio de bandas hasta las tolvas de alimentación de las
diferentes envasadoras. Cada tolva alimenta una báscula electrónica que pesa y envasa el
azúcar. Las básculas emplean un sistema computarizado el cual permanentemente
monitorea el peso del azúcar. Dependiendo de la línea de producción se emplean diferentes
tipos de empaques.
Permanentemente se efectúa la medición de las variables de calidad del azúcar para
determinar la línea de empaque que se va a utilizar.
Dependiendo del color y turbiedad del azúcar este se puede clasificar bajo diferentes
denominaciones:
- Azúcar blanco directo especial (Color menor de 180 uma y turbiedad menor de 80 uma).
- Azúcar blanco o sulfitado (Color entre 181 - 400 uma y turbiedad entre 81- 400 uma).
- Azúcar crudo.
Las especificaciones de estos tipos de azúcar se rigen por lo establecido en las Normas
Técnicas Colombianas 2085, 611 y 607.
En la División de Elaboración adicionalmente se llevan a cabo algunos procesos alternos a
las etapas de producción pero de gran importancia en la operación de Ingenio:
Sistemas para recuperación y reproceso de todos los efluentes azucarados, para lo cual se
cuenta con redes de canales fabricadas en acero inoxidable a la cual llegan todas las aguas
que pueden tener sacarosa en solución, generadas por fugas de equipos de bombeo y
tanques, así como los efluentes de lavados de equipos, estas canales tienen un sistema de
bombeo que permite retornar al proceso cualquier efluente para evitar generar impacto
ambiental.
El tratamiento de agua de los pozos para obtención del agua potable, esto incluye etapas de
aireación, adición de floculantes, sedimentación, filtración, adición de Cloro,
almacenamiento y distribución.
El tratamiento de las aguas residuales industriales, esto incluye operaciones de remoción
de grasas, sólidos por medio de una rejilla auto limpiante, separación de arenas en
deshidratadores, lagunas de sedimentación y de estabilización, aireación y recirculación
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del agua tratada para disminuir la carga orgánica que se vierte a los cauces públicos y
disminuir el impacto ambiental que puedan generar estos efluentes.
1.5 EL TACHO CONTINUO DE VACIO FS
El tacho continuo es una unidad que evapora y cristaliza la meladura o cualquier miel
sea A o B. Es un sistema compuesto de celdas de cristalización adyacentes, lo que
significa que la masa pasa de una cámara a otra por desborde, donde a medida que
avanza de una celda a otra sus °brix aumentan al igual que el tamaño del cristal.
¿Por qué ebullición continua?
Mejoramiento de la eficiencia energética.
Se mejora la extracción
Reduce los requerimientos de la planta
Reduce personal
Bajos niveles de mantenimiento
1.5.1 El tacho. El tacho continuo es una unidad de tipo horizontal, con una Calandria
tubular, montada verticalmente a lo largo del eje de la carcasa.
Se pueden instalar múltiples unidades (tachos) que operen en serie o en paralelo.
También pueden instalarse uno encima del otro en forma de torre.
La calandria puede tener una cámara sencilla o doble y está diseñada para operar a
diferentes presiones de vapor.
.
El vapor es alimentado a la Calandria, y el condensado es drenado a través de una serie
de tubos existentes en el fondo de la placa inferior de tuberías.
El tacho de A está dividido en dos cuerpos y cada uno en 10 celdas separadas. Estas
permiten diferentes configuraciones de flujo de masa cocida. El tacho de B tiene 16
celdas, dos cuerpos cada uno de 8 celdas.
El vapor que se desprende de la masa cocida es recolectado de la parte alta del cuerpo
del tacho y enviado al condensador.
La masa cocida en ebullición fluye por gravedad a través de cada celda y pasa de una
celda a otra por medio de unos orificios de transferencia. Estos están diseñados de tal
forma que evitan atascamientos y garantizan un buen flujo.
1.5.2 Bomba de semilla. La semilla proveniente de un tacho de cochada (batch), o de
una azúcar mezclada de baja pureza, es bombeada a la primer celda empleando
velocidad variable, desplazamiento positivo y una bomba dosificadora.
La velocidad de la bomba dependerá del tamaño de cristal deseado y de la rata de flujo
de la masa.
18
1.5.3 Descarga de masa cocida. Se hace por medio de una caja de descarga y una presa
de altura variable, a través de un sello barométrico a un receptor. Como alternativa, la
masa cocida puede ser bombeada por medio de una bomba de velocidad variable con un
controlador de nivel.
1.5.4 Alimentación de meladura o miel A. Con miras a mantener prácticas adecuadas
de cocimiento y un buen control de alimentación, el material alimentado al tacho debe
tener un °brix y una temperatura constantes. Debe estar libre de cristales.
Idealmente, el tanque desde donde de hace la alimentación debe encontrase al mismo
nivel o ligeramente más alto que el tacho.
Cada una de las celdas del tacho tiene una sonda de medición. De las celdas 1 a la 9 y
de la 11 a la 19, son sondas monotrac las cuales miden conductividad, la cual es
relacionada para obtener un °brix específico. Las celdas 10 y 20, que son las celdas de
desalojo de masa tienen celdas hidrotrac, las cuales miden directamente el °brix de la
masa. Igualmente en el tacho de B, todas las sondas son hidrotrac menos las dos de
salida de masa, la 8 y 16. Dependiendo de la lectura de la sonda, el equipo manda la
señal a la válvula automática de meladura para abrir o cerrar y así ajustarse al punto se
ajuste (set point).
Las sondas hidrotrac son aquellas sondas diseñadas para medir el contenido de humedad
en un rango amplio de productos azucareros. Esta humedad es lo que se llama °brix.
Esta medición se realiza por medio de microondas de baja energía. El agua absorbe las
microondas en mayor proporción que otros materiales presentes en la solución; lo que
hace que la medición sea sensible únicamente al contenido de humedad y no a las
impurezas presentes en la muestra o al contenido de sólidos como los cristales; sabiendo
que el °brix se calcula en base a la humedad.
Soportan altas temperaturas y su medición esta calibrada con respecto a temperatura de
la solución.
Los rangos típicos de medición de estas sondas son los siguientes:
°brix 58 – 98 °brix.
Temperatura 0ºC -100ºC
Humedad 2%-50% en contenido de agua
Las sondas monotrac están diseñadas para medir la conductividad presente en una
muestra, por medio de la radio frecuencia.
1.5.5 Condensador y bomba de vacío. Al igual que los tachos de cochada (batch)
tradicionales, se requiere de una unidad condensadora y un suministro de vacio para
poder extraer el vapor y el condensado del tacho.
La operación de este sistema deberá mantenerse constante y libre de interferencias de
otros equipos.
19
Ilustración 2. Diagrama de flujo típico del tacho continúo.
- el tacho continúo está dividido en dos cuerpos. el cuerpo número uno va de la
celda 1 a la 10. y el cuerpo numero 2 va desde la celda 11 hasta la 20.
- las dos salidas de masa del tacho están en la celda 10 para el cuerpo 1 y en la
celda 20 para el cuerpo número 2.
- el tacho puede trabajar con un solo cuerpo, sea el numero 1 o el número 2. pero
no se pueden trabajas los dos cuerpo a la vez cada uno de ellos de manera
independiente. cuando se trabajan los dos cuerpos la alimentación de semilla se
hace en la celda 1 y se descarga la masa por la celda número 20.
20
2. DESCRIPCIÓN DEL PROCESO A DESARROLLAR
La cristalización de la sacarosa es parte del proceso de producción de azúcar. Este
proceso puede realizarse utilizando dos tachos en el ingenio; un tacho en bache o en el
tacho continúo. Desde diciembre del año 2013 se puso en funcionamiento un tacho
continuo para lograr una mayor producción de azúcar a partir de masa A. Por el
momento no se ha podido poner a funcionar correctamente el tacho debido a varias
fallas que se han ido encontrando con el tiempo, por lo cual se debe de realizar mejoras.
El tacho continuo de A debe de mezclar la semilla (previamente hecha en un tacho en
bache) y la meladura, entrando a la primera celda a 89 °brix y saliendo en la última
celda con un °brix de 91. Pero a causa de varios errores no se ha podido sincronizar
cada una de las celdas para lograr el incremento de °brix deseado. El tacho continuo de
B debe de subir de 90 a 93 °brix.
Para lograr la correcta sincronización del tacho continuo de A se debe de hace varias
mejoras en la construcción del tacho, en la construcción de los condensadores que
generan el vacío, sincronizar bien los sensores responsables de relacionar la
conductividad con °brix, sincronizar la programación del tacho.
Es de vital importancia que la meladura o miel A siempre entren con °brix y
temperatura constante.
Realizando perfiles de °brix se han encontrado varios problemas de programación en le
tacho debido a que los resultados siempre varían independiente de la lectura del sensor.
Por lo cual se debe de realizar los arreglos previos para luego continuar con los perfiles
de °brix y sincronizar el tacho para su correcto funcionamiento.
Otro factor importante del tacho es la formación de cristales. En la empresa hay un
cuarto de cristalografía el cual se utiliza para medir los cristales de la masa en la primera
y última celda. Se obtiene la abertura media y el coeficiente de variación como datos
muy importantes. La idea es sacar cristales de 600 a 650 micras para la masa A, y para
la masa B debe de llegar a 450 micras. Reducir el C.V. y llegar al tamaño indicado de
cristal seria excelente para la empresa.
21
3. OBJETIVOS
3.1 OBJETIVO GENERAL
Analizar los perfiles de °brix y tamaño de cristales para sincronizar el crecimiento de
grano y darle el mayor agotamiento de la sacarosa a las materias primas del tacho
continuo de masa A y B.
3.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Asegurar un crecimiento de grano adecuado de la semilla que se introduce al tacho continuo, el cual garantice que el tamaño de grano de azúcar resultante sea
el requerido por especificaciones de calidad.
Garantizar que no se dé la aparición de falso grano en el recorrido que hacen las
materias primas en el tacho continuo.
Agotar la sacarosa disuelta en la meladura para poder propiciar su conversión a cristal de azúcar.
Unificar las técnicas de trabajo en los tres turnos.
22
4. METODOLOGÍA
4.1 PERFIL DE °BRIX
La metodología inicial para la sincronización del tacho de A consistía en realizarle unos
perfiles al tacho de °brix, para luego hacer las correcciones con los ingenieros según las
especificaciones dadas por las personas que instalaron el tacho. Pero los problemas
fueron surgiendo y ahora no hay metodología alguna para lograrlo pero se podrían
organizar algunas tareas de la siguiente manera:
1. Cuadrar sensores de cada una de las 20 celdas del tacho.
2. Configurar el funcionamiento del tacho con el personal de instrumentación.
3. Hacer y poner todo de la manera correcta como esta en los planos de fabricación
del tacho y de los condensadores.
4. Realizar charlas con los tacheros para que todos tres turnos trabajen de igual
manera y no hayan inconvenientes.
5. Montar sensores al tacho en bache al que se le realiza la semilla para poder
obtener una semilla de excelente calidad.
6. Realizar los perfiles de °brix para poder sincronizar el tacho continuo.
NOTA: el tacho continuo está dividido en dos cuerpos, cada uno tiene diez celdas para
un total de 20 celdas. Puede funcionar los dos cuerpos o cada uno por separado por lo
que se tiene que tener un perfil de °brix para el cuerpo 1, otro para el cuerpo 2 y otro
para cuando esté en funcionamiento los dos cuerpos.
Los perfiles de °brix se hicieron de dos maneras distintas. La primera metodología era
sacando la totalidad de las muestras dependiendo de cuantos cuerpos estaban en
funcionamiento. Así se modificaban todos los SET POINTS. Y la segunda era sacar
muestra de una celda e ir cuadrando celda por celda para evitar que la masa se
“empanele” es decir se ponga muy dura. De esta manera solo se modifica un set point.
Para calcula el nuevo set point se multiplica la diferencia la diferencia de grados °brix
entre el resultado del laboratorio y el °brix ideal de esa celda por 1.5 y después de le
suma la lectura de conductividad del momento en el que se toma la muestra (MEAS).
Nuevo set point = diferencia °brix * 1.5 + MEAS.
La metodología para cuadrar el tacho continuo de B fue hacer un perfil de °brix a todas
las celdas.
4.2 ANÁLISIS DE CRISTALES
Para analizar el crecimiento de cristales en los tachos continuos se utilizaba el cuarto de
cristalografía. En este cuarto se toman unas fotos con el estereoscopio a las muestras
sacadas del de los tachos, una a la entrada de semilla y otra a la salida de masa. Luego
se corren estas fotos en un programa que cuenta y mide todos los cristales presentes en
cada una de las fotos para así arrojar resultados (histograma). Por medio de este cuarto
23
los tacheros pueden darse cuenta si los cristales están aumentando al tamaño indicado o
no, para así poder tomar decisiones en cuanto al flujo de semilla que ingresa a los
tachos. Para hacerle un seguimiento a un tacho de cuanto crece el cristal de la semilla
se debe de calcular el tiempo del recorrido desde la primera celda hasta la salida de la
masa para así tomar la primera muestra a cierta hora y tiempo después la muestra de la
salida. De esta forma nos damos cuenta que tanto crece la semilla.
5. CRONOGRAMA
SEMANA ACTIVIDADES
SEMANA 1 - Lectura de normas de todos los
procesos del área de elaboración de
azúcar.
- Familiarización con el funcionamiento
del tacho continuo de masa A.
SEMANA 2
- Familiarización con laboratorios y normas de laboratorios.
- Familiarización con el funcionamiento
del tacho continuo de masa A.
- Primeros perfiles de °brix del tacho continuo. (primera metodología)
SEMANA 3 - Perfiles de tacho continuo pero no se
encuentran los correctos puntos de
ajustes y la masa se comienza a poner
dura o muy floja. (primera
metodología)
SEMANA 4 - Perfiles de tacho continuo celda por celda.
SEMANA 5 - Perfiles de tacho continuo celda por
celda.
SEMANA 6
- Sincronización de sensores debido a falsos resultados de los perfiles.
- Seguimiento de °brix de la semilla de A.
- Seguimiento de cristalografía de la masa de A.
SEMANA 7 - Seguimiento de °brix de la semilla de A.
- Seguimiento de cristalografía de la masa de A.
- Muy poco movimiento en la empresa
por falta de caña.
SEMANA 8 - Perfil de °brix metodología 1 con personal especializado. (diseñadores
del tacho - Sudafricanos)
- Se encuentran muchas fallas en el
funcionamiento.
24
SEMANA 9 - Revisar lavada diaria de sondas en
cuarto de control IA.
- Perfil de °brix celda por celda.
SEMANA 10
- Revisar lavada diaria de sondas en cuarto de control IA.
- Perfil de °brix celda por celda.
- Se encuentra que las sondas están mal
sincronizadas y se planea un ajuste
durante la semana.
SEMANA 11 - Revisar lavada diaria de sondas en cuarto de control IA.
- Perfil de °brix celda por celda.
- Se cuadraron 2 celdas – la 11 y 12.
SEMANA 12 - Revisar lavada diaria de sondas en
cuarto de control IA.
- Perfil de °brix celda por celda.
- Se cuadraron 2 celdas – la 13 y 14.
SEMANA 13 - Revisar lavada diaria de sondas en
cuarto de control IA.
- Perfil de °brix celda por celda.
- Se descubre que las sondas no diferencian los °brix de la meladura y
se planea nuevo ajuste.
SEMANA 14
- Revisar lavada diaria de sondas en cuarto de control IA.
- Ajuste de las 20 sondas del tacho continuo de masa A.
- Perfil de °brix celda por celda.
- No se lograron cuadrar las sondas (de la 11 a la 20).
- Se planea ajustar sondas por otra metodología durante el paro de
fabrica.
SEMANA 15 - Paro de fábrica.
- Conocer maquinaria por adentro. Tacho continuo, tacho en batch,
evaporadores.
- Ayudar a los tacheros con trabajos varios. Cambio de válvulas, arreglar
empaques, entre otros.
SEMANA 16 - Ajustar las sondas del tacho continuo.
- Ayudar a los tacheros con trabajos varios. Cambio de válvulas, arreglar
empaques, entre otros.
SEMANA 17 - Arranque de fábrica – supervisión de
tacho continúo.
- Cuadrar SET POINTS.
- Analizar entrada y salida de masa del
25
tacho continuo en cuarto de
cristalografía para verificar el tamaño
de los cristales de azúcar.
SEMANA 18
- Análisis de cristales para el tacho continúo de masa A.
- Seguimiento de cristalografía a la
semilla de B.
SEMANA 19 - Análisis de cristales para el tacho continúo de masa A.
- Seguimiento de cristalografía a la
semilla de B.
- Perfiles de °brix al tacho continuo de B.
SEMANA 20 - Análisis de cristales para el tacho
continúo de masa A.
- Seguimiento de cristalografía a la semilla de B.
- Perfiles de °brix al tacho continuo de B.
26
6. RESULTADOS
6.1 PERFIL DE °BRIX – TACHO CONTINUO
Los perfiles de °brix se le hacen a los tachos continuos para ver la evolución celda tras
celda y así evitar la aparición de grano falso. Esto mejora la cristalografía del azúcar y
el agotamiento de masas.
6.1.1 Perfiles cuerpos enteros - tacho continuo masa A. A continuación se mostraran los
resultados de perfiles de °brix realizados al tacho continuo de masa A cuerpo 2. °Brix ideal de 88 a 92.
Gráfica 1. Perfil cuerpo entero – cuerpo numero 2 tacho continuo de masa A.
77,00
79,00
81,00
83,00
85,00
87,00
89,00
91,00
93,00
95,00
11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
° B
rix
Número de celda
Brix ideal
°BRIX LABORATORIO
27
Gráfica 2. Perfil cuerpo entero – cuerpo numero 2 tacho continuo de masa A.
Gráfica 3. Perfil cuerpo entero – cuerpo numero 2 tacho continuo de masa A.
85,00
86,00
87,00
88,00
89,00
90,00
91,00
92,00
93,00
11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
° b
rix
Número de celda
Brix Ideal
°BRIX LABORATORIO
87,00
88,00
89,00
90,00
91,00
92,00
93,00
11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
° B
rix
Número de celda
Brix Ideal
°BRIX LABORATORIO
28
Gráfica 4. Perfil cuerpo entero – cuerpo numero 2 tacho continuo de masa A.
Como se observa en las gráficas 1, 2, 3 y 4, si hubo cambios desde el primer perfil de
°brix, debido a que los resultados se ajustaron más a la recta pero aun así los set points
se tienen que seguir cambiando para lograr que la masa no se afloje o se apriete. Lo
ideal es que de celda en celda el °brix aumente debido a que la subida y bajada de °brix
hace que aparezcan granos falsos en la masa. El grano falso hace que el azúcar final no
cumpla con los requisitos de calidad.
Los set points siempre deberían de permanecer estables, pero como la meladura no entra
a un °brix constante, las sondas no identifican este cambio y por esto se modifican
diariamente.
A continuación se mostraran los resultados de perfiles de °brix realizados al tacho
continuo de masa A cuerpos 1 y 2. °Brix ideal de 88 a 92.
Como se observa en las gráficas 5 y 6 algunas celdas se acercan a la recta y otras se
alejan. Esto se debe al cabio de °brix de la meladura que le entra al tacho, por lo que los
set points se tienen que mover de acuerdo a lo que el operario este viendo por las
mirillas del tacho continuo.
87,00
88,00
89,00
90,00
91,00
92,00
93,00
11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
° B
rix
Número de celda
Brix Ideal
°BRIX LABORATORIO
29
Gráfica 5. Perfil cuerpo entero - cuerpos 1 y 2 tacho continuo de masa A.
Gráfica 6. Perfil cuerpo entero - cuerpos 1 y 2 tacho continuo de masa A.
83,50
84,50
85,50
86,50
87,50
88,50
89,50
90,50
91,50
92,50
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
° B
rix
Número de celda
Brix Ideal
°BRIX LABORATORIO
84,00
85,00
86,00
87,00
88,00
89,00
90,00
91,00
92,00
93,00
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
° B
rix
Numero de celda
Brix Ideal
°BRIX LABORATORIO
30
Con los resultados se ve que no se logra encontrar un set point específico para cada
celda, puesto a que cada perfil de °brix indica un nuevo set point diferente al anterior.
Por esta razón se toma la decisión de tomar muestras celda por celda y así solo ir
modificando una por una. Al cambiar todos los SET POINTS del cuerpo en
funcionamiento se presentaron inconvenientes con la masa debido a que se apretaba
mucho o se aflojaba.
6.1.2 Perfiles celda por celda - tacho continuo masa A. A continuación se mostraran
algunos resultados de los perfiles celda por celda.
Gráfica 7. Perfil celda por celda – celda número 11 tacho continuo de masa A.
85,000
85,500
86,000
86,500
87,000
87,500
88,000
88,500
89,000
89,500
90,000
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
°BR
IX
Número de muestra
BRIX CELDA 11
°BRIX LABORATORIO
°BRIX IDEAL
31
Gráfica 8. Tendencia set points – celda número 11 tacho continuo de masa A.
Gráfica 9. Perfil celda por celda – celda número 12 tacho continuo de masa A.
43,00
45,00
47,00
49,00
51,00
53,00
55,00
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
SET
PO
INT
Número de muestra
NUEVO SET POINT
ANTIGUO SET POIN
87,00
87,50
88,00
88,50
89,00
89,50
90,00
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
°BR
IX
Número de muestra
BRIX CELDA 12
°BRIX LABORATORIO
°BRIX IDEAL
32
Gráfica 10. Tendencia set points – celda número 12 tacho continuo de masa A.
Como se puede observar en las gráficas 7 y 9, la curva de resultados de °brix se acerca a
la recta ideal en algunas ocasiones y en otras se aleja. Esto se debe a que las sondas no
están detectando el cambio de °brix debido a que la meladura le entra al tacho continuo
con °brix muy distintos. Como se había mencionado anteriormente, la meladura tiene
que ingresar al tacho continuo a un °brix constante y como esto no sucede, la masa se
afloja y se aprieta así permanezca un mismo set point varios días.
Esto no lo confirma las gráficas 8 y 10. Como se observa los nuevos set points siempre
deberían se ser los mismo, o al menos tender a ser el mismo valor. Pero claramente se
ve que son muy variantes. Si la meladura entra al tacho continuo con un °brix bajo, más
o menos de 60, la masa interna del tacho se afloja. Pero si la meladura entra al tacho
con un °brix alto, más o menos de 73, el tacho continuo se “empanela”, es decir se pone
muy dura la masa. La meladura debería de ingresar al tacho continua de 67 °brix
constantemente para asi lograr que el perfil de °brix resulte bueno.
A continuación se muestra el cuadro en el cual se tenía la tendencia de SET POINTS
encontrada y el NUEVO SET POINT que indicaban los resultados de laboratorio.
Como podemos ver, la tendencia de los SET POINT era incrementarla varios puntos,
pues la meladura estaba bajita de °brix y las sondas no identificaban ese cambio.
65,00
66,00
67,00
68,00
69,00
70,00
71,00
72,00
73,00
74,00
0 2 4 6 8 10 12 14
SET
PO
ITN
Número de muestra
NUEVO SET POINT
ANTIGUO SET POIN
33
Gráfica 11. Tendencia de set points – tacho continuo de masa A.
Con estos resultados se lograron sincronizar varias celdas, pero después de unos días de
observo un cambio en la masa debido a que la meladura cambio su °brix. Por lo cual en
un comienzo se comenzaron a ver resultados positivos, puesto a que la meladura estuvo
con un °brix constante durante unos días, pero al cambiar, se vio reflejado en la
consistencia de la masa, o muy floja o muy dura. Luego de ver estos resultados se tomó
la decisión de controlar el tacho continuo de masa A moviendo los SET POINT hasta
que puedan controlar el °brix de la meladura.
6.1.3 Perfil de °brix – tacho continuo de masa B. A continuación se mostraran los
resultados de perfiles de °brix realizados al tacho continuo de masa B cuerpo 2. °brix
ideal de 90 a 93.
52,61
57,34 57,23
59,30
51,50
55,50
55,00
57,00
51,00
52,00
53,00
54,00
55,00
56,00
57,00
58,00
59,00
60,00
0 1 2 3 4 5
SET
PO
INTS
Número de celda
NUEVO SET POINT
TENDENCIA SET POINT
34
Gráfica 12. Perfil °brix cuerpo entero – cuerpo 2 tacho continuo de masa B.
Gráfica 13. Perfil °brix cuerpo entero – cuerpo 2 tacho continuo de masa B.
89,00
89,50
90,00
90,50
91,00
91,50
92,00
92,50
93,00
93,50
9 10 11 12 13 14 15 16
°bri
x
Número de celda
Brix Ideal
°BRIX LABORATORIO
89,50
90,00
90,50
91,00
91,50
92,00
92,50
93,00
93,50
9 10 11 12 13 14 15 16
Brix Ideal
°BRIX LABORATORIO
35
En el tacho continuo de masa B vemos resultados totalmente diferentes al del tacho
continuo de masa A y esto se debe a que la miel A si tiene el °brix constante. Como se
puede observar en las gráficas, el cambio de un perfil a otro es muy bueno, los
resultados se acercan mucho a la recta ideal de °brix. Mantener un perfil de °brix así
como el #2 sería lo indicado para el ingenio debido a que la calidad del azúcar cumple
con los requisitos de calidad y también porque el aprovechamiento de la sacarosa es
mucho mayor.
6.2 ANÁLISIS DE CRISTALES
6.2.1 Historial cristalografía tacho continuo de masa A. A continuación se muestras los
resultados de cristalografía del tacho continuo de masa A durante un mes de la entrada y
salida.
Gráfica 14. Historial cristalografía primer celda tacho continuo de masa A.
Claramente hay un problema en el procero de cristalización. La entrada al tacho
continuo es muy dispareja, hay datos desde 361.4 micras hasta 534.8 micras, cuando lo
ideal es que este a 450 micras. Esto hace que la cantidad de semilla que ingresa al tacho
tenga que cambiarla el tachero varias veces al día para así llegar al tamaño deseado por
el departamento de calidad. Para poder obtener una masa con un tamaño promedio de
cristal de 650 micras en la salida es de vital importancias que la semilla este en 450
micras para así calcular un flujo indicado se semilla y hacer que el grano crezca la
necesario. Si no se tiene una semilla homogénea no se va a tener una masa de buena
360
380
400
420
440
460
480
500
520
540
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37
Tam
año
en
mic
ras
Número de muestra
Tamaño ideal
Tamaño real
36
calidad. Por consiguiente, los resultados que se muestran a continuación de la salida del
tacho continúo de masa A varían de igual manera.
Gráfica 15. Historial cristalografía última celda tacho continuo de masa A.
Dado que los resultados obtenidos están por fuera de especificaciones se decidió hacer
un seguimiento tomando muestra de la entrada a una hora determinada y una muestra a
la salida del tacho en el momento que la semilla que se muestreo anteriormente este
saliendo en ese momento para así calcular que tanto está creciendo el cristal en el
recorrido del tacho.
Ilustración 3. Crecimiento de cristal tacho continuo masa A.
TAMAÑO
ENTRADA
TAMAÑO
SALIDA CRECIMIENTO
CUERPO
TRABAJANDO
FLUJO
DE
SEMILLA
1 323,67532 498,28711 174,61179 1 Y 2 130 GPM
2 312,28891 419,52597 107,23706 1 110 GPM
3 336,36462 503,38217 167,01755 2 110 GPM
4 360,62537 446,44522 85,81985 2 110 GPM
El crecimiento máximo del cristal fue de 174.61179 micras cuando el tacho continuo
estaba trabajando con los dos cuerpos. El crecimiento mínimo fue de 85.81985 micras
450
500
550
600
650
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37
Tam
año
en
mic
ras
Número de muestra
Tamaño ideal
Tamaño real
37
cuando el tacho trabajaba solo con el cuerpo número 2. Para poder calcular el flujo
indicado para un crecimiento de 200 micras, se necesita primero tener la semilla en 450
micras siempre, y así volver a hacer pruebas con diferentes flujos hasta llegar al
indicado. La teoría dice que la semilla que ingresa debe de ser un tercio del desalojo del
tacho.
Para lograr que la semilla del tacho continuo de A sea homogénea, se necesita
establecer una metodología que los tres turnos cumplan y adecuar los tachos en bache
con sensores de °brix para así poder hacer un seguimiento indicado al proceso y lograr
que sea lo mejor y homogéneo posible.
6.2.2 Historial cristalografía tacho continuo de masa B. A continuación se muestras los
resultados de cristalografía del tacho continuo de masa B durante un mes de la entrada y
salida.
Gráfica 16. Historial cristalografía primer celda tacho continuo de masa B.
Podemos observar que la semilla de B tampoco es homogénea. Se tendría que realizar
los mismos cambios que en el proceso de realización de semilla de A.
238
258
278
298
318
338
358
378
398
418
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27
Tam
año
en
mic
ras
# muestra
TAMAÑO IDEAL
Tamaño entrada
38
Gráfica 17. Historial cristalografía última celda tacho continuo de masa B.
De igual manera podemos ver la salida del tacho continuo de masa B, dispareja como la
misma semilla.
Por otro lado la cristalografía de los dos tachos continuos es de mala calidad. Todo
empieza por la semilla de B. Los tacheros no realizan el mismo procedimiento lo que
hace que la semilla en el recibidor varíe mucho de tamaño. Para la semilla del tacho
continuo de masa B la semilla debe de estar alrededor de 350 micras, para que la masa
de B salga de un promedio de 450 micras. Pero como la semilla que le entra al tacho es
tan variada en tamaño y por lo general está alrededor de 300 micras, además con mucho
grano falso, la salida del tacho continuo de B no llega al tamaño ideal de 450 micras.
Esta masa de B va a las centrifugas y después se le adiciona agua y la vuelven a crecer
en un tacho en batch hasta 450 micras para convertirla en la semilla de A. Pero ocurre
el mismo problema que con la semilla de B, los tacheros no tienen equipos para regular
el procedimiento y hacer un buen trabajo, por lo que cada uno de los tacheros hace la
semilla como el cree que es la mejor manera y como resultado tiene una semilla de
tamaño no indicado con grano falso. La semilla del tacho continuo de A que debería de
estar en 450 micras esta en un promedio de 400 micras pero el problema es que varía
mucho el tamaño del grano con el tiempo y no se puede establecer un flujo de semilla
indicado para obtener en la masa de A un cristal de 650 micras.
310
360
410
460
510
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27
Tam
año
en
mic
ras
Número de muestra
Tamaño ideal
Tamaño salida
39
Ilustración 4. Ejemplo de prueba de cristalografía para la entrada del tacho continúo.
40
Ilustración 5. Ejemplo de prueba de cristalografía para la salida del tacho continúo.
41
7. CONCLUSIONES
El tacho continuo de masa A no se pudo calibrar según la recta de °brix por varias
razones. Principalmente porque la meladura no permanece constante, pues ésta sale de
los evaporadores, que no tienen sensores de °brix y los operarios los controlan con sus
conocimientos de más o menos cuantos °brix creen ellos que está en ese momento. Así
que la meladura en vez de estar siempre en 67 °brix, varía desde 54 hasta 80 °brix,
saliéndose de especificaciones y generando problemas en el tacho continuo. Otro
problema que se presenta es con las sondas de conductividad, éstas se han calibrado
varias veces y aún no trabajan bien. Estas no trabajan siempre igual, lo que significa
que el tacho permaneciendo con los mismo set points durante varios días trabaja bien y
otros simplemente se afloja o aprieta la masa.
Por otro lado el tacho continuo de masa B funciona muy bien, se le realizaron tan solo
dos perfiles de °brix para sincronizar un cuerpo. Las sondas trabajan excelente y
siempre responden a los cambios que se les hagan. También hay que tener en cuenta
que la miel A entra siempre con el mismo °brix lo cual ayuda al proceso. Este tacho
siempre trabaja con los mismos set points, no hay que modificarlos casi nunca, cosa que
el tacho de masa A hay que hacer varias veces al día.
En cuanto a la cristalografía de los dos tachos continuos, se tiene que mejorar y unificar
el proceso de ésta para que sea homogénea, del tamaño indicado y sin grano falso. Una
sonda de °brix sería de mucha ayuda para los tacheros y así los tres turnos pueden tener
un procedimiento igual o más parecido y una semilla de mejor calidad. Es de vital
importancia que el flujo de semilla a los tachos continuos sea el indicado al igual que el
tamaño del cristal para una buena elaboración de masa que cumpla con los requisitos de
calidad.
Teniendo en cuenta que los tachos continuos tengan un buen manejo de la recta de °brix
ideal y un crecimiento adecuado de grano, las masas y azucares van a cumplir con los
requisitos de calidad. El color del azúcar va ser más blanco, el agotamiento de masas va
a ser mucho mejor, se va a garantizar que no aparezca grano falso y el consumo de
energía va a ser mucho menor.
42
8. BIBLIOGRAFÍA
EL SECTOR AZUCARERO COLOMBIANO EN LA ACTUALIDAD.
http://www.asocana.org/publico/info.aspx?Cid=215
RESEÑA HISTÓRICA INCAUCA.
http://www.asocana.org/StaticContentView.aspx?Scid=13
ALCOHOL CARBURANTE. http://www.incauca.com/content/Alcohol-
Carburante#m1
HISTORIA. http://www.incauca.com/content/Historia-0
![TABLA RESUMEN REFRACTÓMETROS DE MANOf...REFRACTÓMETROS - ESCALA DE BRIX [H] EQUIPOS ÓPTICOS refractómetros - escala de brix 6 28-62% Brix Referencia Rango Precisión CAT (10-30ºC)](https://static.fdocuments.es/doc/165x107/5ea4deb5087e893d2616ded3/tabla-resumen-refractmetros-de-mano-f-refractmetros-escala-de-brix-h.jpg)
