UNIVERSIDAD A U T ~ N O M A CHAPINGO

-ENRIQUE MORALES GUTIÉRREZ.

CHAPINGO MEXICO, AGOSTO M 1989.

. . ... __I_ ~ , , .. ...- __UC_I._

- AGRADECIMIENTOS

A NUESTRA ALMA MATER , LA UNlMRSlDAD AUTÓNOMA CHAPINGO.

A TODOS LOS PROFESORES DEL DEPARTAMENTO DE INGENIERIA

TRIBUYERON INCONDICIONALMENTE A NUESTRA FORMACIÓN ACADÉMICA.

AGROINDUSTRIAL, QUIENES CON-

AL DR. LUIS RAMIRO GARCh CHAVEZ POR SU ACERTADA DlRECClÓN Y ASESORAMIENTO EN EL PRESENTE TRABAJO.

A LOS MIEMBROS DEL JURADO EXAMINADOR DR. TEODORO ESPINOSA SOLARES, M.C. IGNACIO COVARRUBIAS GUTIÉRREZ, M.C. DAVID RUBIO HERNANDEZ, ING. MIGUEL REYES VIGIL, POR

PRESENTE TRABAJO. sus VALIOSAS RECOMENDACIONES EN LA REVISIÓN DEL

A ALFRED0 ESPEJEL, EVELIO, CLAUDIA, KARMEN Y VER0 POR SU AYUDA INCONDICIONAL.

ENRIQUE MORALES GUTIÉRREZ EDGAR ESPINOSA HERNANDEZ

'-

DEDICATORIA

A DIOS POR DARME VIDA, AMOR Y ESPEFLQJZA

A MIS PADRES POR TODO EL APOYO,

SACRIFICIO Y DEDICACI6N QUE ME HAN BRINDADO

A MI HERMANA QUE LA QUIERO MUCHO.

A MIS AMIGOS DE LA UNIVERSIDAD: O m , Cesar, Miguel, Atahualpa, Gilberto, Rafael, Espitia, Fidel, Gil, Eloy, Santos, Enrique, Hector, Venegas, Nipis, Aranda, Angeles, Claudia,

Cesar, Israel, Raciel, Lupe, Javier (couch), Porfuio, Remi, Paco (...), Martin Hgo.,

Y a todas aquellas personas que no se incluyen en e pero que incondicionalmente me han brindado s

"GRACIAS"

EDGAR ESPINOS

*.. I_

Gracias a Dios por darme la oportunidad de vivir esta vida llena de

satisfacciones, alegría y felicidad.

A mi papa Norbert0 Morales Torres; que más que un padre, es mi

mejor amigo que me ayuda, orienta y me da la confianza y fuerza para

inientarlo una vez más.

A mi mamá Enriqueta Gutiérrez Vera; que es la mujer que ha

contribuido en mi proceso de madurez y responsabilidad.

A mis hermanos Ramón, Ernesto y Roberto, de los cuales he

aprendido mucho.

A Sara, por supuesto.

A la familia Espinosa Hernandez por su apoyo incondicional.

A la familia Arellano Castro y mi futuro ahijado.

AI Dr. Gildardo Espinosa Sánchez, fomiador de ingenieros.

A MIS AMIGOS DE TODA LA VIDA Leo, Vero, Mauricio, Edgar,

Carmen, Muro, Armando, Felipe, Adriana, Graciela, Angeles, M s ,

Carlos. y los que vengan.

A la generación 91,@3-98 del departamento de Ingenieria

Agroindustrial, por cuatro años de aprendizaje para la vida.

Enrique Morales Guüérrez

. ~ .. ~ .._-..-.-I-." ll_l

Esta tesis fue realizada por el C. Edgar Espinosa Hernández y el C. Enrique Morales Gutiérrez, bajo la dirección del Dr. Luis Ramiro García Chávez. Fue revisada y aprobada por el Honorable jurado calificador para obtener el título de:

W INGENIERO AGRO1 NDUSTRIAL

HONORABLE JURADO CALIFICADOR

Presidente

Secretario

---__-_-- Vocal: Ing. Ignacio Covarrubias Gutiérrez.

ler. Suplente ------------ M.C. David

2do. Suplente ---- Ing. Miguel Reyes Vigil

INWCE CONTENIDO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . i

INDlCEDECUADROS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . vi INDICE DE FIGURAS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . : . . . . . . .

LISTA DE SIGLAS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

RESUMEN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xi¡

SUMARY . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xiii

-

vi¡¡

x

...

I.lNTRODUCClON . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

11. ANTECEDENTES. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

2.1 .I. Definición de tecnología . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.1.2. Innovación tecnológica.. ...................................................... 2.1.3. Gestión tecnológica.. ............... .......................................

2.1.LaTecnología . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

3

2.1.4. Etapas del proceso de transferencia de tecnología. ..................................... 9

2.1.4. I. Selección y evaluación de ......................... 9 2.1.4.2. Negociación de la t e m l .................................... 16

2.1.4.3. Asimilación de la tecnología ................................... 17

2.2. Azúcar Líquido ........... ........................... 18

2.2.1. Definición de azúcar líquido.. .......................... 18

2.2.2. Historia de azúcar liquido ....................

2.2.4. Limitantes en el uso de azúcar líquido ............................... 20

2.3.1 . Industria azucarera nacional.. .......................... ............................... 21

2.1.4.4~Adaptación e innovad .............................. 18

2.2.3. Ventajas del azúcar líquido respecto al

2.3. Problemática nacional del azúcar de caña y el JMAF.. ......

2.3.2. Industria de los jarabes de maíz de alta fructosa.. . . .

2.3.3. Situación actual del azúcar y los JMAF en México.. ...................................... 26

i

. . ,-- ............ . . . . . . . . llll.ll..,.-.. . .

- ..... ,., .................. .._ ...-. - -.-. ... .. -.*,_. ......... ....- ......... ._ ..

111 . JUSTIFICACI~N ............................................................................................ 28

IV . OBJETIVOS ................................................................................................. 29

V . NIETODOLOGIA ............................................................................................. 30

VI . PROCESOS DE PRODUCCION DE AZUCAR DE CANA ...................................... 34

34

40

43

6.1. Proceso de producción de Azúcar Estándar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

6.2. Proceso de producción de Azúcar Refinado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

6.3. Proceso de producción de Azúcar Líquido . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

VI1 . PROCESOS DE PRODUCCION DE AZUCAR LIQUIDO EN MEXICO . . . . . . . . . . . . . . 45

7.1. Empresa PAN&PLUS S.A. de C.V. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45

7.2. Empresa PROBAMEX S.A. de C.V. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48

7.3. Embotelladora Clavería S.A. de C.V. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51

7.4. Embotelladora FEMSA S.A. de C.V. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54

VI11 . EQUIPOS CON POSIBILIDADES DE SER ADAPTADOS AL ESCUEFAA

PRODUCCION DE LOS INGENIOS P A M LA PRODUCCION DE APUL 2 L:r?UiDa

ENMEXICO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58

8.1.Descortezadora . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58

8.1 . 1. Principio de Funcionamiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58

8.1.2. Condiciones de la caña . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59

8.1.3. Capacidad de procesamiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59

8.1.4. Características del jugo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60

8.2. Ultrafiltración I Microfiltración . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6U

8.2.1. Principio de funcionamiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60

8.2.2. Aplicación de la micro y ultrafiltración . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63

8.2.2.1. Preparación en jugo para la desazucarización de melazas de "B" . . 63

ii

II -_- ^__I -. . ....I. ._._ . ......... ., ....... . _1.-_1_

. . . . . . . . . . . . . . . . . . * .* ........ ...- 4-, _’” ... ..- ....... ” .....................................

8.2.2.2. Refinación de azúcar crudo (Micro-ultrafiItracion/floculaciÓn) ............ 63

8.2.3.1. Ciclo de limpieza ........................... .................................. 68

8.3. Intercambio lonico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69

8.3.1. Principio de funcionamiento ............................................................ 69

8.3.2. Materiales intercambiadores ..................................................... 73

8.3.3. Aplicaciones en la industria azucarera . . . . . . . . . . . . . i . . . . . . . . . . . . . . . . 73 73 8.3.3.1 . Decoloracion .......................................................................

8.3.3.2. desmineralización . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75

8.3.3.3. Inversión controlads de sacarosa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75

76

73

8.3.5.1. Recuperación por cristalización . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78

8.3.5.2. Recuperación por F-anofiltración . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80

80

8.4. Separación por Cromatogrofía Líquida . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . El

8.4.1. Principio de Funcionamiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81

8.4.2. Sistema APPLEXION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63

8.4.2.1. Principio de lechos con movimiento simulado (SMB) ........................ ES

8.5. Métodos de Hidrólisis de Sacarosa (Inversión) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ! . . E 3 89

8.4.2. Resinas de Intercambio Iónico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93

8.5.3. Hidrólisis Enzimática . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90

8.6. Condiciones de Almacenamiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91

8.2.3.Descripción del sistema APPLEXION ......................

..

. .

8.3.4. Secuencia tipica de operación .......................................................... 8.3.5. Métodos de recuperación drl regeneranie (NaCI) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

8.3.6. Sistema Comerciales Applexion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

8.5.1. Hidrólisis Acida . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 . . .

IX . PROCESOS PARA LA PRODUCCION DE MUCAR LIGUICI) C.LE P03XA:! 2Z.Y

ADOPTP.DQS EN MEXICO .............................................................. 93

9.1, Proceso de Producción de Azúcar Liquido a Partir de caña descortezada. jugo

clarificado y Meladura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93

iii

. . . . . ......... ...... __._-.... .. . . . . . . . . . . . . . . ._ .... .

7 ........................... ............................ . .. , ................. .-...* ..--......*.---, llll*l,.l.,~l -.

9.1.1. Proceso de producción de “MELACON“ (Maxirnino. 1986; Enriquez. 1988) . . . 93

9.1.2. Proceso de producción de ‘‘MEDULA’’ (Propuesto por Enriquez, 1998) . . . . . . 97

9.1.3. Proceso de producción “SVLC” (Patente APPEXION; Hew& et al., 1995) . . . 100

9.1.4. Proceso de producción “ALD(Patente APPLEXION; Thiberí M . 1998) . . . . . . . 103

9.2. Proreso de Producción de Azúcar Liquido a Partir de Azúcar Estándar . . . . . . . . . . 105

9.2.1, Proceso de producción “IISTD” (Belausteguigoitia 1958) . . . . . . . . . . . . . . . . . 105

9.2.2. Proceso de producción “MFSTD” (Patente APPLEXION; Lancrenon et al.,

1998) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108

111

9.3.1. Proceso de producción “IIMIEL (Patente APPLEXION, 1987) . . . . . . . . . . . . . . 111

9.3.2. Proceso de producción “CROMAMIEL” (Patente APPLEXION; Saska et a/.,

9.4. Resumen de Información . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

9.3. Proceso de Producción de Azúcar Liquido a partir de Melazas . . . . . . . . . . . . . . . .

1994) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114

117

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . X . COMPARACION DE TECNOLOGIAS 10.1. Caracterización de tecnologías . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

10.1.1, Misión comercial . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.1.2. DificuW de asimilación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.1.3. Tipo de tecnologia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

10.2. Criterios para la selección de tecnologia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.2.1. Criterios de selección . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

10.2.1.1. Criterios de mercado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.2.1.2. Criterios rnacroeconómicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.2.1.3 Criterios financieros . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.2.1.4. Criterios Tecnológicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

10.3. Parárnetros de comparación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.3.1. Parámetros técnicos de comparación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10.3.2. Parámetros financieros de comparación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

iv

120

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.............. I . .... .............. .- . . . . ....

. , ~~~ .. ~ . , .~ , , ~ . . ., .......... ..,. ... _t_._lwC,II u-I-I-.-L.".-*II- ..... _&-*~

. XI CONCLUSIONES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132

XII.BIBLK)<jRAFIA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134

XIf1.ANEXOS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142 ANEXO 1 . Método ICUMSA para medición del color . . . . . . . . . . . . I . . . . . . . . . . . . . . . ,142 ANEXO II . Calidades y características del azúcar líquido . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ANEXO Ill . Usos del azúcar liquido . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

ANEXO 1V . Procesos experimentales para la producción de azúcar líquido . . . . . . . . . . ANEXO V . Métodos de inversión enzimática . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

ANEXO VI . Cálculos del monto de inversión . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

ANEXO Vil . Diagramas de balance de materia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ANEXO VI11 . Evaluación de las tecnologías de proceso . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ANEXO IX . Glosario . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ANEXO X . Diredono . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

~~

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148

150 153 156 165 169 173

............ ... ..... I. .. ...,

- INDICE DE CUADROS.

. . . . . . . . . . . . . CUADRO 1. Diferencias entre ciencia y tecnología ............... . .

CUADRO 2. Contenido de un paquete tecnológico . . . , . . . . , . , . . . . . . . . . . . . . . . . . CUADRO 3. Características del licor decolorado y filtrado. . . . , , , . . . . . . . . . . . . . . . . . CUADRO 4. Caracteristicas físico - químicas del producto comercial Sucrex. . . . . . . . . CUADRO 5. Inversión económica de la planta FEMSA bajo el esquema de usar

azúcar y JMAF en sirope final (refresco). , . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . CUADRO 6. Capacidad, ahorros y ventajas del esquema azúcar - JMAF. . . . . . . . . . I . CUADRO 7. Resumen de las características principales de los procesos investigados.

CUADRO 8. Clasificación de tecnología por tipo y licenciante. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . CUADRO 9. Parámetros para evaluar el aprovechamiento de infraestructura de los

ingenios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

CUADRO 1 O. Parámetros para evaluar la versatilidad de los nuevos proceso. . . . . . . . CUADRO 11. Parámetros de calidad para su aceptación en el mercado. , . . . . . . . . . . .. CUADRO 12. Parámetros para evaluar el potencial de adaptación de los procesos. . . . CUADRO 13. Parámetros para evaluar el efecto ecdógico. .. . . . . . . . . . . . . . _ _ . . . . . . . CUADRO 14. Monto de inversión para los procesos., . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . CUADRO 15. Parámetro para evaluar la competttividad del azúcar líquido en el

mercado contra los JMAF. . . . . . . . . , . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . , , , , . . . . CUADRO 16. Calidades y características de azucares líquidos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . CUADRO 17. Usos de los diferentes tipos de azúcar líquido en panadería. , , . , . . . . . ,

CUADRO 18. Usos de los diferentes tipos de azúcar líquido en confitería. , , , , . . . . . . . , CUADRO 19. Usos de los diferentes tipos de azúcar liquido en helados y lacticinios. . . . CUADRO 20. Usos de los diferentes tipos de azúcar liquido en bebidas. . . . . . . . . . . . . .

CUADRO 21. Usos de los diferentes tipos de azúcar líquido en mieles. . . . . . . . . . . . . . . CUADRO 22. Usos de los diferentes tipos de azúcar liquido en conservas, . . . . . . . . . . .

CUADRO 23. Usos de los diferentes tipos de azúcar líquido en productos no

-

Alimentarios . ... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . , . . . , . , . . . . . . . . . . . . . . . . . .

- vi

3

7

41

49

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_" ... ... , . . . . . ~ I -I.,..-- -- . , . . .""-__Y

p.....-.*. .... , ................. " __.--,-_ +.-.-.-

CUADRO 24 . Porcentajes de-las caracteristicas fisicoquímicas de azúcar liquido a partir de licores decolorados. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

CUADRO 25 Costo estimado de equipo para una linea de procesamiento ..................

CUADRO 26 . Costo estimado de equipo ................................................... : ..........

CUADRO 27 . Capacidad de equipos (ffdía) .......................................................... CUADRO 28 . Monto de inversión de equipo (millones de dolares) .............................

CUADRO 29 . Evaluación del aprobechamiento de la infraestructura de- los ingenios ....... CUADRO 30 . Evaluación de la versatilidad de los nuevos procesos . . . . . . . . . . . . . . . .

CUADRO 31 . Evaluación de la calidad de azúcar líquido y su mercado ............................

CUADRO 32 . Evaluación del potensial y evaluación de los procesos .............................

CUADRO 33 . Evaluación sobre el efecto ecologico .......................................................... CUADRO 34 . Evaluación sobre el monto de inversión . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

148

153 153 154

155 156 157 157 158 158 159

.

vii

. -. ......... ........I...,...-.....I .... .-_I_ ...........

..........-........*._~_.._......... ............._-I .-..- .._

INDICE DE FIGURAS

FIGURA 1 . Proceso de transferencia de tecnología . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

FIGURA 2 . Diagrama de la estrategia seguida en este trabajo . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

FIGURA3 . Proceso de producción de azúcar crudo o estandar . . . . . . . . . . . . . . . . . . FIGURA 4 . Proceso de producción de azúcar refinado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

FIGURA 5 . Proceso de producción usado por PAN&PLUS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

FIGURA 6 . Proceso de producción usado por PROBAMEX . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

FIGURA 7 . Proceso de producción usado por la embotelladora Claveria (PEPSICO

Cia.) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

FIGURA 8 . Proceso de producción usado por la embotelladora . Cuautitlan (FEMSA- COCACOLA) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . FIGURA 9 . Maquina descortezadora . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

FIGURA 10 . Comparación de sistemas de filtrado .

FIGURA 11 Sistema de Ultrafiltración . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

FIGURA 12 . Permeación tangencia1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

FIGURA 13 . Descalcifkación de jugo ultrafiltrado con regeneración con melazas de B

FIGURA 14 . Membrana del sistema de ultrafiltración . . . . . . FIGURA 15 . Sistemas de ultrafiltración .

FIGURA 16 . Esquema de 4 membranas de ultrafiltración en serie

FIGURA 17 . Principio de una resina de intercambio iónico . . . . . . . . . . . . FIGURA 18 . Resina Poliestirénica de intercambio iónico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

FIGURA 19 . Resina Poliacrílica de tipo alifatico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . FIGURA 20; Regeneración con melazas de "B" para columnas de intercambio iónico . FIGURA 21 . Sistema de regeneración de columnas de intercambio iónico . FIGURA 22 . Celdas de cromatografía, con puertos de salida

FIGURA 23 . Esquema del separador cromatográfico de ocho columnas . FIGURA 24 . Columna de cromatografía sistema tradicional . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

FIGUISA 25 . Puertos de entrada de la mezcla "Melazas" . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . FIGURA 26 . Semejanza entre una columna y cuatro puertos de entrada .

9

30

39

42

47

50

53

57

59

60

61

62

63

65

67

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72

74

75

79

81

84

85

a7

87

88

viii

, . . . . . . . . . . . *.*- .,,. ,.? .......... ...-.- . --. C.....< .... .-..,.._... . ......-.. . I .... ....-

FIGURA 27 . Puerto de salida de las especies separadas. mostrando la entrada del 88

agenteeluente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

FIGURA 29 . Proceso de producción 'MELACON" ............................... FIGURA 30 . Proceso de producción 'MEDULA" . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

FIGURA 32 . Proceso de producción 'AD' . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . FIGURA 33 . Proceso de producción 'IISTD" . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

FIGURA 35 . Proceso de producción 'IIMIEL' . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . FIGURA 36 . Proceso de producción "CROMAMIEL" . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116

FIGURA 28 . Semejanza de una columna formada por cuatro celdas . . . . . . . . . . . . . . . . 89

96 99

FIGURA 31 . Proceso de producción 'SVLC" . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102

104

107

FIGURA 34 . Proceso de producción 'MFSTD" . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110

113

FIGURA 37 . Comparación entre procesos para molinos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159

FIGURA 38 . Comparación entre procesos para refinerías ......................... 130

FIGURA 39 Balance de materia del proceso "MELACON . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156

FIGURA 40 Balance de materia del proceso "MEDULA" . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157

FIGURA 41 Balance de materia del proceso "SVLC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158

FIGURA 42 Balance de materia del proceso "ALD . . . . . : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159

FIGURA 43 Balance de materia del proceso "IISTD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160

FIGURA 44 Balance de materia del proceso "MFSTD'. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161

FIGURA 45 Balance de materia del proceso "IIMIEL" . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163

FIGURA 46 Balance de materia del proceso "CROMAMIEL" para melazas de molinos .. 164

FIGURA 47 Balance de materia del proceso "CROMAMIEL" para melazas de refinería . 165

ix

.. ..... . . . _I__I___ - , . .- .

ALMEX

V3X

BH

BS ClNlAA

CPC

cts. D

OF

01s

EUA

FEMSA I

U N A S

URA

FORMA

g GEPLACEA

ha

HFCS

ICUMS

JMAF

JklAF-42

J M A M

- LISTA DE SIGLAS

Almidones de Mexico

Grados Baumé

Grados Brix

Base húmeda

Base seca

Cámara Nacional de la Industria Azucarera y Alcoholera

Corn Products Corporations

Centavos

Dalton

Distrito Federal

Dólar

Estados Unidos de América

Fondo Económico Mexicano S. A.

Financiera Nacional Azucarera

Fideicomisos Instikiidos Relacionados con la Agricultura

Fideicomiso para el Mercado del Azúcar

gramos

Grupo de Países Latinoamericanos y del Caribe Exportadores de Azúcar

hectárea

High Fructose Corn Syrup

Comisión Internacional para uniformar los métodos de análisis de

azúcar

Jarabe de Maiz de Alta Fructosa

Jarabe de Maiz Altos en Fructosa con 42% de fructosa y 72% de

s6lidos

Jarabe de Maiz Altos en Fructosa con 55% de hctosa y 77% de

sólidos

X -

JMAF-90

INEGl

kg KD

I

Ib

$m

P

me9

MF

mm

NAFTA

PPm PROMESA

RNTT

rpm S.A. de C.V.

SD

SECOFl

SMB

t TLCAN

U. UE UF

UFC

USDA

USD

Jarabe de Maíz Altos en Fructosa con 90% de fructosa y 80% de

sólidos

Instituto Nacional de Estadística, Geografía e Informática

Kilogramo

Kilodaitons

litros

Libra

Litros por minuto

micra

miliequivalentes

Microfiltración

milimetros

North American Free Trade

partes por millón

Promotora Mexicana de Embotelladores

Registro Nacional de Transferencia de Tecnología

revoluciones por minuto

Sociedad Anónima de Capital Variable

Sólidos Disueltos

Secretaría de Comercio y Fomento Industrial

Simulated Moving Bed (Lechos con Movimiento Simulado)

Toneladas

Tratado de Libre Comercio de America del Norte

unidades

Unión Europea

Ultrafiltración

unidades formadoras de colonias

United States Departament of Agriculture

Unites States Dollar

- RESUMEN

La importación y producción de Jarabe de Maíz de Alta Fnidosa (JMAF) podría desplazar

1.5 millones de toneladas de azúcar que se consume en Mexico, debido principalmente a

sus bajos precios, dándose una reducción del 30% de la actividad azucarera nacional.

Bajo esta problemática se plantea obtener un producto semejante 81 JMAF a partir de

caña de azúcar, teniendo como mercado potencial la industria refresquera.

Basándose en una revisión bibliográfica, visitas a productores de azúcar líquido en México

y proveedores de tecnología para obtener azúcar líquido de caña de azúcar, este trabajo

expone las tecnologías de proceso y equipo para la producción de azúcar líquido (a pattir

de caña descortezada, jugo clarificado, meladura, azúcar crudo o esténdar y melazas de

"A" y " B o de refinería). a m o sustituto de los JMAF en la industria alimentana; as¡ como

los principios de los equipos~ empleados para su producción (ulirafiltración,

descortezadora, cromatografía líquida, Intercambio ionico y métodos de hldrólisis).

También. se describen los procesos de elaboración de azúcar líquido empleados por

empresas en México.

Finalmente se compararon y evaluaron los procesos seleccionados, con base a los- criterios establecidos para identificar ventajas y desventajas de manera global.

PALABRAS CLAVE. Azúcar liquido, Azúcar invertido, Jarabes de Maíz de Alta Fructosa, JMAF

xii

AVAllABLE TECHNOLOGY FOR THE PRODUCTION OF LIQUID SUGAR AS AN

ALTERNATIVE TO HIGH FRUCTOSE CORN SYRUPS

SU M MARY

The import and production of high fructose corn syrup (HFCS) could displace 1.5 million

tons of sugar consumed in Mexico, due principally to its low prices. This reduces the

domestic sugar production by 30%. In view of this situation, it is proposed to obtain a

product similar to HFCS from sugar cane, with the beverage industry as its potential

market

Based on a review of literature and on visits to liquid sugar producers in México and

suppliers uí technology of the process and the equipment used in the production of liquid

sugar (from peeled cane, darified juice, syrup,' standard or raw sugar, and "A" and ""B' mdasses I> molasses of Minery) as substitutes for HFCS in the food industry. Also

presented are the principles of the equipment used in production (uWiltration, peeler,

liquid chromatography, ionic exchange, and methods of hydrolysis). In addition, the

processes of liquid sugar production used by enterprises in Mexico are desCnbd.

Finally, the processes selected were compared and evaluated on the basis of established

criteria, in order to identify the overall advantages and disadvantages of the processes.

KEY WORDS: liquid sugar, inverted sugar, high fructose corn syrup, HFCS

- xiii

-- . . . . .. . . -, - . .~..-*..

I. INTRODUCCI~N

A partir de la colonización española, la industria azucarera fue cobrando gran importancia

económica y social en México. Así mismo, ha atravesado por diversas crisis, que en su

momento fueron sorteadas, sin embargo, actualmente esta sufriendo la peor de todas,

causado por la competencia de los Jarabes de Maíz de Alta Fructosa (JMAF). El origen de

los JMAF se remonta a la década de los ~ O ' S , a consecuencia de una política mundial de

precios altos del azúcar, que motivó a la búsqueda de edulcorantes sustitutos; con su

aparición, estos dieron una estabilidad a las grandes fluctuaciones de precios, tomando

importancia por sus bajos costos al ir desplazando el mercado del azúcar.

De 1970-1 988 la industria azucarera mexicana, se mantuvo al margen del asunto, ya que

los ingenios eran parietales, bajo una economía "paternalista", es decir un gobierno que

protegía la actividad destinando para ésta una gran cantidad de dinero vía subsidios,

caracterizada en llevar una política de beneficio social, que no incentivó la modernización

y eficientización del sistema agroindustrial azúcar. Lo anterior trajo como consecuencia la

falta de interés, para la diversificación de la producción y el aprovechamiento integral de la

biomasa generada por el cultivo de la caña de azúcar, como una forma de disminuir los costos de producción.

Con el inicio de la privatización (a partir de 1988), la iniciativa privada no contó con los

recursos, ni el tiempo suficiente para fortalecer la industria azucarerá, ya que para

noviembre de 1989 el gobierno federal tomó la decisión de eliminar los permisos previos

de importación de azúcar y los aranceles, permitiendo la libre importación de azúcar por

parte de los agentes privados, lo cual ocasiono un desorden en el mercado interno con

una sobre oferta de azúcar provocando precios bajos y cartera vencida, limitando el

acceso al crédito (García, 1997).

Con esto la industria pierde la capacidad de prepararse para una apertura comercial. Lo

cual desencadenó la actual crisis azucarera, amenazando su existencia.

__*., . I .,.. ,.,, .. . . , * , . , . , ... ~. .

Por lo que es urgente buscar, crear y/o desarrollar alternativas que permitan en un

momento dado la subsistencia de la industria azucarera y en el mejor de los casos,

impulsar su fortalecimiento y desarrollo, que le permita ser competitivo contra sus

sustitutos, principalmente el JMAF.

Entre varias posibilidades que se han venido analizando en los Últimos años, para

contrarrestar el efecto de la sustitución de azúcar por Jarabes de Maíz de Alta Fructosa,

se encuentra la producción de azúcar líquido a partir de caña de azúcar, de ahí que en el

presente proyecto se identifican y analizan los procesos y tecnologías para producir

azúcar líquido a partir de:

- Caña descortezada, jugo clarificado y meladura

-Azúcares (mascabado y/o estándar).

- Mieles de "A" y/o "B'.

El propósito general del análisis de los procesos y tecnologías para producir azúcar

líquido, consiste en determinar su viabilidad para ser utilizada como una alternativa frente

a los Jarabes de Maíz de Alta Fructosa, producidos tanto nacionalmente como de origen

extranjero.

2

¡I. ANTECEDENTES

2.1. LA TECNOLOGIA

2.1.1. Definición de tecnologia.

La tecnología se define como “el conjunto organizado de conocimientos empleados en la

producción, comercialización, y uso de bienes y servicios”. La tecnología integra

conocimientos científicos provenientes de las ciencias naturales, sociales y humanas, así

como, información generada en la práctica de observaciones, intuiciones y

experimentación (CINDA, 1993; Gillen et al., 1991).

La diferencia entre ciencia y tecnología (cuadrol), radica en cuanto al objetivo que cada

una persigue, la ciencia tiene por fin lograr nuevos conocimientos sobre la naturaleza,

contestando el por qué de las cosas, a través de la aplicación de reglas que constituyen el

método científico. Por lo tanto, la ciencia es un conocimiento sistemático, racional,

verificable y exacto. La Ciencia educa, critica, forma conciencia, cultura y sienta las bases

para el desarrollo tecnológico e industrial, al desarrollar conocimientos útiles

aprovechables para la producción, también podemos considerar sus diferencias en cuanto

que la ciencia ayuda a entender la realidad y la tecnología suministra opciones de acción

(Gillen et al., 1991). Cuadro I . Diferencias entre Ciencia y Tecnología.

TECNOLOGIA

- Busca el como.

CIENCIA

. Busca saber el porque.

. Busca difundir conocimientos.

. La única protección que se hace, es la

jerecho natural, reconocer la capacidad

alguien, de formular una hipótesis.

. Satisface una curiosidad.

Fuente: Gillen et al., 1994.

- Busca ocultar los conocimientos y mantener e

secreto industrial.

- Busca controlar los conocimientos y mantenerlo:

protegidos (protección de propiedad intelectual).

- Satisface una necef idad.

Una forma de clasificar la tecnología de acuerdo a Máximo Halty es en tres tipos que son:

1 .- Tecnología incorporada en el capital: Inversión extranjera e importacijn directa de

maquinaria y equipo.

2.- Tecnología incorporada a los recursos humanos: Moviwiento de técnicos nacionales

hacia el exterior (formación profesional, cursos de adiestramiento, misiones,

conferencias, congresos, etc.); movimiento de técnicos extranjeros hacia el pais

(misiones de asistencia técnica, consultores, etc.); retorno de personal cientificos y

técnico emigrado, programas internacionales de cooperación técnica.

3.- Tecnología explícita: Servicios de integración técnica “libre” (Documentos, revistas,

libros, manuales, etc.); conrratos de suministro de información técnica “no libre”

(Licencias sobre patentes, marcas, conocimiento confidencial, etc.); Contratos de

servicio de consultoria, asistencia técnica y Administración con empresas extranjeras.

Según la UNCTAD (Conferencia de las Naciones Unidad sobre Comercio y Desarrollo) las

principales formas de las cuales se abastece la tecnología son:

1 .- Circulación de libros, publicaciones periódicas y otras.

2.- Desplazamiento de personal de un país a otro.

3.- Enseñanza y formación profesional.

4.- Intercambio de información y personal en programas de cooperación.

5.- Empleo de expertos extranjeros y acuerdos sobre asesoramiento.

6.- La importación de maquinaria y equipo y la documentación conexa.

7.- Acuerdos de concesión de licencias sobre procedimientos de fabricación, uso de

marcas comerciales y patentes.

8.- Inversiones extranjeras directas.

4

. . .. .- ~

Podemos decir que la interrelación de la ciencia y la tecnología conforman un proceso

donde existe una retroalimentación constante, por un lado la ciencia por medio de la

investigación provee conocimientos a la tecnología y ésta incrementa la eficiencia del

aparato productivo, además le propone nuevos problemas, nuevas preguntas, nuevos

métodos e instrumentos a la ciencia (Gillen et ai., 1994).

2.1.2. Innovación tecnológica.

Se entiende por innovación tecnológica "a todo cambio significativo de una tecnología que

logre ponerse en el mercado o, en forma más general, que llegue a emplearse en forma

permanente por la sociedad.

"Cuando una empresa produce un bien o servicio o usa un método o insumo que es

nuevo para ella, hace un cambio técnico. Su acción es lo que conocemos ccmo

innovación" (Myers, 1969; Gilllen ef al., 1994).

Para que los proyectos de investigación y desarrollo tengan consecuencias económicas y

sociales, necesitan estar vinculadas con las necesidades tecnológicas específicas del

sector productivo. Si estas no existen es necesario crearlas, es así como difereiiciamos

las innovaciones de las invenciones, pues estas últimas se refierer, a una nueva

concepción, o una nueva combinación de conocimiento ya existentes que tienen la

posibilidad de satisfacer una necesidad. Mientras el proceso de invención culmina con la

concepción de una idea, el proceso de innovación implica forzosamente la aplicación de

esta concepción o un sistema productivo y al mercado.

El proceso de innovación se describe en seis etapas:

1 .- Encontrar la oportunidad: Consiste en reconocer a través de un estudio de factibilidad

si se puede realizar la innovación que pretende satisfacer una necesidad.

de su evaluación.

2.- Formulación de la idea: Se fusiona el concepto en un diseño y perfecciona por medio

3.- Solución del problema: Se recopila e integra información técnica y del mercado.

5

4.- Solución del prototipo: En esla e iap se p. opon^ m a solución al píoblerna. Lassndo en

la adopción o adaptación de tecnoiGgía existente.

productivo y en su mercado.

5.- Desarrollo comercial: Se bus= el es-almicinto de la innoiación en ei cic:ri-

. .r

6.- Uso y/o Difusión de la Teciioiogía: l a solución se aplica 2 la prc¿i;-,ciz Y

posteriormente se disemina a otras empresas estableciendo condiciones cor?ir2ciuolcs.

Algunos beneficios obtenidos al apiicar la iniiovución tecnol6gica en la industriv süri:

- Satisfacción de las demandas del sec!or productivo, ~ U E al realizar los a r , ! i c s

técnicos, colocados en el mercado, prcducen consncuencius. econhicas y s x k k s .

Genrrar cambios técnicos basados en in;orn-izción también técnica que p ~ i C i 3 estar

disponible en normas del mismo tipo, e11 patentes o tecrioloc;ías prcciucilas par

terceros.

Hacer que las organizaciones del sector productivo, incorporen cambios iécnkss zi SCS

sistemas de producción y les proporcionen significación económica y social.

-

-

Para lograr la transferencia de la iniiovación hacia la industria se rcquiere de mecarii~x3

de gestión tecnolbgica, que garanticen beiieficios tanto pare el cretidor de I2 teci-;cloc;ia

como para el usuario de ella (Gillen et ai., 1994).

2.1.3. Gestión tecnológica.

La gestión tecnoljgica comprende el conjunto de decisiones para creación, adquisición,

perfeccionamiento, asimilación y comercialización de las tecnologías requerida.: p r c ; lux

empresa.

"Se ocupa de la estrategia tecnológim de la empresa; de los procesos de invesligecjtn y

desarrollo, innovación y transferencia de tecnoicgía; de los cambios técnicos imnnoies, y

de la normalización y control de calidad(CINDA, 1993; Gillen et al, 1934).

6

La gestión tecnológica moldea el paquete tecnológico a partir del proceso de innovación;

este es “un proceso cuyo objetivo es introducir o modificar productos o proceso en el

sector productivo, con consecuente comercialización” (CINDA, 1993; Gillen et ai., 1994);

conjunta “conocimientos empíricos o científicos, nuevos o copiados de acceso libre o

restringido, jurídicos, comerciales o técnicos necesarios para producir un bien o servicio’’

(Waissbluth, 1982; Gillen et a/., 1994).

El paquete tecnológico incorpora conocimientos empíricos lo que le da un carácter

unitario; también constituye un reto para adecuado a una realidad particular y asegura una

implantación exitosa en el sector productivo. En el cuadro 2 se incluye el contenido de un

paquete tecnológico Cuadro 2. Contenido de un paquete teCnOlÓgiC0.

COMPONENTES DEL P.4QUETE TECNOLOGICO

Conocimientos Científicos.

Conocimientos Empíricos.

Tecnología de producto.

-Cumplimiento de nomas y especificaciones.

-Protección de la propiedad industrial.

- Cumplimiento de normas y controles gubernamentales.

- Ingeniería básica

- Ingeniería de detalle.

Tecnología de equipo:

- Diseño de manufactura de equipos.

- Provisión de equipos.

-Construcción y arranque de la planta.

Tecnología de proceso:

- Capacitación técnica del personal.

-Ajuste del paquete a condiciones de operación reales.

Tecnologia de operación:

- Información técnica externa a la organización.

- Peifles de factibilidad técnico económica.

- Negociaciones contractuales.

-Adecuación del producto o requerimientos del mercado.

Fuente: Gillen. et a/., 1994.

4 , .__.,..-.* , - ~ ..., < _ _ ~ .. __, . . . . I ._ , .~ ., . . .,

En el paquete tecnológico se contemplan diferentes rubros:

1.- Tecnología de producto: Se enfoca a las normas y especificaciones Generales de

calidad y presentación que son requisitos indispensables para un bien o servicio.

2.- Tecnología de equipo: Se refiere a las características que deben poseer los bienes de

capital necesarios para producir un bien o servicio.

3.- Tecnología de proceso: Indica el estudio de las condiciones, procedimientos y formas

de organización necesarios para combinar insumos, recursos humanos y bienes de

capital, para producir un bien o servicio.

4.- Tecnología de operación: abarca las normas y procedimientos aplicables a otros tipos

de tecnología que aseguran la calidad, confiabilidad, seguridad física, y durabilidad de

la planta productiva y sus productos.

5.- Ingeniería básica: Es la descripción detallada y especifica de la tecnología en

diagramas de flujo, balances de materia y energía, especificaciones generales y

criterios de diseño de proceso, diseño y selección de equipos básicos, consideraciones

de obra civil, mecánica y eléctrica, servicios auxiliares y los arreglos generales de flujo y

distribución de materiales.

Un paquete tecnológico es el resultado de la participación de todos o algunos elementos

de la siguiente cadena: Universidades, Institutos y centros de investigación y desarrollo,

Empresas, Firmas de Ingeniería, Fabricantes de bienes de material, Empresas de

servicios tecnológicos, Organizaciones Financieras, Organismos regulatorios y/o

Organismos de vinculación.

Dada la natura!eza distinta de estas instituciones, se incluyen interacciones tenues y poco

comprometedoras como practicas profesionales hasta vinculaciones intensas como el

caso de grandes programas de investigación cooperativa, en donde se llegan a.repartir los

réditos resultantes de comercialización de los resultados (Gillen et al., 1994).

8

- , , ., ........................... . . __.._,- .... ...... .... .- , ..........

Fuentes de Proveedores Cuestionarios, contactos información potenciales visitas a plantas

2.1.4. Etapas del proceso de transferencia de tecnologia.

Habitualmente el proceso de transferencia de tecnología tiene cuatro etapas que son:

selección y evaluación, negociación, asimilación y la adaptación (o en su defecto la

innovación), los cuales siguen la siguiente secuencia (figura 1 ): - Evaluación preliminar

.t Registro en

ADAPTACI~N Y/O ASIMILACIÓN DE INNOVACIÓN DE

TECNOLOG~A TECNOLOG~A

Negociación

t I I

Evaluación final

Selección i definitiva

I ........................ ..........

NEGOCIACION 1 1 Negociación

Análisis y evaluación _i Consulta preliminar .t Negativa

socioeconómica al RNTT

. . . . . . . . . . . . . .................................................................................................................................................................................................................... FUENTE : Gira1 y González, 1980.

FIGURA 1. Proceso de transferencia de Tecnología, con la siguiente secuencia: selección y

evaluación, contratación tecnológica, asimilación, y adaptación ylo innovación.

2.1.4.1. Selección y evaluación de la tecnologia.

La selección consiste en elegir al proveedor de la tecnología y a esta misma, con base a la

información preliminar, después se efectúa una evaluación más detallada para así

proceder a la selección final y posteriormente a la negociación del contrato (Guillen et a/.,

1994).

9

....... ...__-__ l_l_l....."...I.

La selección y evaluación de tecnología esta en función de tres categorías:

1 .- Factores naturales. Son elementos que restringen la factibilidad científica para

realizar un proceso, tales como leyes físicas, químicas y biológicas que lo hacen

posible.

2.- Factores técnicos-económicos. Son los que limitan la posibilidad de realizar

procesos industriales prácticos en un momento dado que, se puede llevar a cabo en un

país o localidad con el equipo, personal, materias primas, financiamiento y condiciones

definidas de oferta y demanda.

3.- Factores sociopolíticos. Son los que limitan la posibilidad de asumir una decisión en

función de los intereses sociales y políticos dominantes. Depende de las relaciones

sociales, de los intereses de los grandes grupos comerciales, de la aceptación comercial

de los productos, de la penetración de mercado por la empresas y del apoyo político y

financiero otorgado a cada proyecto. Esta opción es la que acaba por definir la selección y

en muy pocas alternativa viables para el desarrollo de nuevos proyectos. (Viniegra, 1990;

Corona, 1991 ).

Aunque generalmente para la selección se toman aspectos tales como la novedad de la

tecnología, el tamaño y magnitud de recursos del adquiriente, el posible proveedor y el

grado de información que se posea acerca de las fuentes de abastecimiento de

tecnología. Sin embargo, en el caso de los países en vías de desarrollo no siempre la

tecnología más moderna es la más conveniente a la empresa adquiriente o al país, dado

que dichas tecnologías están diseñadas para grandes mercados y los de los países en

vías de desarrollo son reducidos.

Es por esto, que aquellos sectores en donde se requieren adaptaciones o innovaciones

apropiadas a las condiciones a los países en vías de desarrollo, el esfuerzo tecnológico

tendrá que ser realizado básicamente por los países interesados.

10

~ . . _..

Entre los muchos factores que debe evaluar el adquiriente para hacer la selección

adecuada destacan: determinar si la eficacia del proceso que se plantea a adquirir ya se

ha comprobado comercialmente, si la empresa tiene la capacidad técnica de asimilación y

adaptación necesaria para utilizar eficazmente la tecnología y sí le resultara rentable,

desde el punto de vista de la recuperación de la inversión. Así mismo, deberá

considerarse si existe en el país tanto las materias primas como los ccmponentes o

productos intermedios que se requieren para la fabricación del producto y determinar la

potencialidad del mercado en el sector que se trate.

El problema más importante en la selección de la tecnología consiste básicamente en

contar con una buena información. Las fuentes pueden ser muy diversas que van desde

contactos personales, lectura de revistas especializadas y acudir a centros locales de

información (Gillen et a/., 1994).

CRITERIOS DE EVALUACIÓN.

La importancia de la fase de evaluación en el proceso de adquisición tecnológica, esta

orientada hacia la adquisición racional y justa de la tecnología, teniendo relevancia

dentro de la gestión tecnológica de una empresa o de un país; por ejemplo para una

empresa una adecuada evaluación contribuye sustancialmente a incrementar sus

rendimientos, y en el ámbito nacional una evaluación inadecuada puede contribuir al

pago innecesario de divisas al exterior por importación tecnológica, y llevar a excesivos

costos tecnológicos que no son compensados por los beneficios socioeconómicos de la

economía en cuestión

Hasta ahora no existe en la literatura metodos generales o particulares para la

evaluación tecnológica. Sin embargo, se han establecido criterios' para la evaluación de

tecnologías como a continuación se muestra:

Evaluación privada al nivel de empresas.

- Criterios técnico-eccnómico.

Evaluación social a nivel Nacional o Público.

- Criterios económicos o financieros.

- Criterios tecnológicos.

- Criterios sociales y macroeconómicos.

- Criterios de mercado

1 .- Criterios técnicoeconómicos (evaluación privada).

Aquí se clasifican aquellos que contienen herramientas de evaluación, algunas aplicadas

para fines de referencia y otras para conocer en varias alternativas cual es la que ofrece

mayores rendimientos económicos para la empresa adquiriente desde el punto de vista de

la variabilidad técnica del proceso, de su apropiabilidad, etc.

Los criterios económicos se han clasificado en:

- Criterios de evaluación de proyectos (considerando la evaluación global y análisis de

sensibilidad)

- índices comparativos de evaluación.

¡)Evaluación con el método de evaluación global.

En este método se consideran las siguientes variables más usadas en la industria:

Consumo de materias primas, consumo de servicios, especificaciones de producto,

monto de inversión, costo total de licencia, costo unitario de licencia, mano de obra

directa, mantenimiento, experiencia de la tecnología, materiales a utilizar.

Estos criterios están basados en los intereses y puntos de vista de adquirientes particulares de paises 1

en vias de desarrollo como México, o a nivel nacional por conducto del RNTT.

12

Cabe indicar que en un sector o ramo especifico seguramente se deberán manejar

otros índices que permitan efectuar una evaluación global de varias alternativas

tecnológicas.

Las variables se califican con base a nuestro criterio asignando menor calificación a los

indices que nos aportan mayores beneficios. En caso de que dos o mas tecnologías

tuvieran la misma calificación (mínima), podria decidirse por la que tuviera mejor "Tasa

Interna de Retorno de la inversión", o por la que ofreciera menor inversión y/o un

margen mayor de utilidad para disminuir el tiempo de recuperación de la inversión (Giral

y Nieto, 1979).

ii) Evaluación con análisis de sensibilidad.

Este método al igual que la evaluación global, contempla los resultados totales del

proyecto y no exclusivamente en forma aislada los costos intrínsecos de la tecnología.

Es decir que la decisión sobre la mejor tecnologia, esta basada en aquella alternativa

que ofrece el valor mayor en utilidades brutas.

Primero se hace una proyecc3n a cierto tiempo del mercado del producto (la

oportunidad) y el capital de trabajo requerido; después se describen las características

de las tecnologías disponibles para la evaluación final, utilizando las variables

capacidad, inversión costo variable y fijo, a un lado del costo total; y con estas variables

se calculan en términos corrientes los costos totales fijos e inversiones fijas totales para

el período establecido, para después obtener los montos totales de utilidad y por Último

se realiza un análisis de sensibilidad usando las variables: precio de venta, volumen de

venta, inversión fija, costos fijos y variables, para detectar cual alternativa resulta más

resistente o es menos sensible al impacto de las variables del proyecto (Giral y Nieto,

1979).

13

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iii) Evaluación con índices comparativos.

Este tipo de evaluación se basa en comparar el monto total ylo anual del pago de las

regalías al licenciante de la tecnología; los índices que normalmente se establecen son:

porcentaje de regalias sobre las ventas, porcentaje de regalias sgbre utilidades

anuales, porcentaje sobre el valor de la inversión en maquinaria y equipo, y costo

unitario sobre capacidad de planta (Giral y Nieto, 1979).

2.- Evaluación pública (nivel nacional).

Esta evaluación se utiliza para proyectos industriales con propósito de obtener

beneficios sociales y económicos a nivel nacional, para atender actividades industriales

prioritarias. Este tipo de criterios es utilizado por dependencias públicas encargadas del

análisis y evaluación de contratos de transferencia de tecnología, como son los

Registros Nacionales y los Comités de Regalías (Giral y Nieto, 1979).

¡)Criterios económicos.

Si la evaluación oficial antecede a la firma de contrato de tecnología, es posible aplicar

los criterios de evaluación de proyectos y de evaluación global; pero si el contrato ya

esta firmado, la evaluación se hará en el Registro Nacional de Transferencia de

Tecnología solo podrá revisar el método privado de evaluación y aplicar el criterio de

índices comparativos (Giral y Nieto, 1979).

ii)Criterios sociales y macroeconómicos . Estos se aplican básicamente para estimar el beneficio socioeconómico de la tecnología a

evaluar, puede aportar al pais del adquirente para contribuir al logro de los objetivos de

planificación industrial y de desarrollo industrial.

En México, sobre la base del Plan Nacional de Desarrollo Industrial y de Programas de

Fomento por Ramas Industriales y otros documentos oficiales que involucran de alguna

manera la tecnologia, podria llegarse a seleccionar elementos evaluatorios a los que se

les podría asignar un valor relativo de acuerdo a su jerarquía e importancia según la rama

industrial.

14

Por ejemplo, se podrían clasificar y edaluar los siguientes factores: generación de

empleos, grado de participación en !u las categoriss inc!ustria!es yiori:aria.s, GeneraciEin

de Exportaciones, compensación de divisas, Grzdo de ir,:ecraci5n ni.7cima!,

Aprovechamiento do materias primas y recursos nciixsies, contribuciSn a ia

competitividad de !a industria nzcinnd (precios nucionaies/p;¿cios interiicci;rx!zsj,

Contribución ai di.sarr~!lo de zonas prosenciaies, ío,:zlrcixixtc de ¡a in;rí,cc:rürki~~

científico tecnoiógica nacional, aprG\eChaKikFa'.:> de subpimdcctos Mdsiriaks, E:C (*Gixi y

Nieto, 1979).

2.1.4.2. Negociación de la tecnología.

En esta fase del proceso intervienen como factores relevantes el tamaño de las empresas

involucradas, su capacidad técnica, su disponibilidad de información adecuada, recursos

humanos, instalaciones, etc.

La negociación queda plasmada en un documento que contendrá las condiciones de

transmisión de la tecnología, son múltiples los aspectos que debe cubrir el adquiriente,

fundamentalmente cuestiones técnicas, legales y económicas.

A este documento en la práctica comercial internacional se le denomina "acuerdo de

licencia". Este acuerdo de licencia (que debe llamarse contratos de traspaso tecnológico

en los países de derecho escrito como el nuestro), son los instrumentos jurídicos a través

del cual se transmite la tecnología.

Una variante de este documento son los convenios que se definen como "el acuerdo de

dos o más voluntades para crear, transferir, modificar o exigir derechos" (Código Civil del

D.F. Art. 1972 y 1973). Los contratos se definen en el Código Civil Mexicano como los

convenios que producen o transfieren las obligaciones o los derechos. Los tipos de

contratos tecnológicos son:

a) Contratos de desarrollo tecnológico: Tiene por objeto la ejecución de un trabajo de investigación y desarrollo solicitado por el usuario, así como la transferencia de la

tecnología generada.

b) Contratos de transferencia tecnológica: Son conocimientos tecnológico? ya existentes

no registrados legalmente y que son requeridos por una empresa.

c) Contratos de asistencia técnica: Establecen asesorías técnicas en áreas específicas y

esporádico.

d) Contratos de prestación de servicios: Se encarga de cubrir algunas carencias de

infraestructura del sector productivo.

1G

. ,~ , . ~ , . ,..,........ ~.~ ..... .. .. . _ l _I.. , . ~ . . ~

e) Contractos de licenciamiento o venta de titulos de propiedad industrial: Establece el

registro de propiedad intelectual y la transferencia de estos a un usuario de un paquete

tecnológico. Los títulos pueden ser derechos de autor, patentes, marcas, dibujos

industriales, modelos industriales, etc.

Los contratos de trai isferencia deben incluir las siguientes condiciones de negociación:

partes que intervienen y a través de quien lo hace; si se trata de personas morales,

acreditando debidamente la representación legal, objeto de contrato, obligaciones de las

partes en cuanto a prestaciones y pagos, derechos que se confieren y su ámbito de

aplicación, vigencia, formas de terminación y sus causas, garantías si es que se otorgan,

responsabilidad de cada una de las partes entre sí y frente a terceros, territorio a cuhrir,

posibilidad de sesión o transmisión de los derechos que se otorgan, lugar y forma como

deben comunicarse las partes, procedimiento para dirimir controversias, leyes y tribunales

aplicables.

Para los contratos de licenciamiento o venta de títulos de propiedad industrial, la ley de

Títulos de Propiedad Industrial establece:

a) Derechos de autor: Títulos para obras documentales, composiciones y software.

b) Propiedad industrial: Para inventos que tengan uso industrial y apoyan la

comercialización, se divide en:

1) Figuras de invención: patentes, modelos de utilidad, diseños industriales (dibujos y modelos Industriales).

2) Figuras de comercialización: Marcas, marcas colectivas, nombre y aviso comercial.

2.1.4.3. Asimilación de la tecnología.

Una vez adquirida la Tecnología debe ser asimilada por la empresa receptora. El proceso

de asimilación no ha recibido la atención necesaria en los países en vias de desarrollo,

entre otras razones porque muchos de estos países poseen mercados altamente

protegidos o cautivos, entonces las empresas les resulta más fácil importando la

tecnología que requieren, sin considerar su consto, que realizar un esfuerzo serio y

permanente para aumentar la capacidad tecnológica apropiada (Gillen et al., 1994).

17

2.1.4.4. Adaptación e innovación de la tecnología.

Por otra parte, la tecnología proviene del exterior, se produce para mercados con

condiciones muy diferentes a la de los mercados en vías de desarrollo. Ello implica la

necesidad de adaptarla es decir, de ajustarla a la proporción de factores de producción

existentes (Gillen et ai., 1994).

2.2. AZUCAR LIQUIDO

2.2.1. Definición de azúcar líquido.

El azúcar líquido es simplemente una solución de algún azúcar en agua. El azúcar puede

ser: sacarosa, azúcar invertido, o una mezcla de las dos, comercialmente el azúcar liquido

es una solución saturada, manteniendo el agua al mínimo, entre 70-77 OBx.

Se puede producir una gran variedad de tipos de azúcar líquido. Estas variedades se

clasifican por su color, concentración de azúcar en agua, contenido de cenizas, porcentaje

de sacarosa y porcentaje de inversión (Ver anexo 11).

El uso del azúcar líquido es exclusivo para la industria alimentaria, (Ver anexo Ill) ya que

su aplicación se dificulta en el mercado doméstico (Belausteguigoitia, 1958).

2.2.2. Historia del azúcar líquido.

La producción y distribución comercial del azúcar líquido comenzó en la década de los

años veintes en Cuba y la República Dominicana que lo exportaban a Estados Unidos,

para producir azúcar crudo y10 refinado.

La producción de azúcar líquido con fin comercial se inicio en Brooklyn, New York en

1925, en escala experimental y en 1927 se puso en marcha la preparación y distribución

en grandes cantidades (USDA, 1953).

La aceptación al principio fue lenta, se hizo necesario adiestrar técnicos para vender la

idea, se invirtió varios meses para ensayar en laboratorio, para usar el producto en planta

y no fue hasta 1930 cuando las grandes industrias alimentarias se interesaron por el

azúcar líquido, y para 1939 se colocó en una posición ventajosa dentro de la industria

alimentaria (Belausteguigoitia, 1958).

Con la Segunda Guerra Mundial no se siguió el ritmo ascendente por la escasez de

material, pero a partir de 1945 su uso se extendió en Estados Unidos principalmente por la

industria enlatadora de conservas, la cual producía azúcar líquido en pequeñas refinerias

y otra parte se importaba de Cuba, República Dominicana y la India; en 1953 la

producción interna aumentó más del 100% alcanzando las 847 O00 toneladas de azúcar

(USDA, 1953).

Para 1958 existían plantas productoras de azúcar líquido en casi todos los estados de la

Unión Americana (Belausteguigoitia, 1958).

2.2.3. Ventajas del azúcar liquido con respecto al azúcar granulado

a) Para el productor

- Costo de producción más bajo por ahorro de energía, eliminando operaciones en el

proceso de refinería; cristalización, centrifugación, secado, cernido y envasado.

-Ahorro en la manipulación del producto y en los envases.

- Incremento en volumen, dado que el rendimiento aumenta notablemente al disminuir las

mieles incristalizables.

- Los precios de venta al consumidor ad azúcar líquido son sobre su base seca, sin cargo

adicional por el agua y con los anteriores ahorros sus costos de producción son menores

(Belausteguigoitia, 1958).

b) Para el consumidor

- El control del proceso es más sencillo, facilitando el uso de sistemas automatizados.

- Permite la adquisición de una materia prima con un contenido cis sólidos solubles y de

azúcares invertidos Óptimos para su proceso

19

. ... .. .- .. . - .. .. .. .. ~ ~. _lll . ,. . . . . .

- Genera mayor economía por la supresión de equipos complejos de almacenamiento,

disolución, filtración y pasteurización.

- Cuando el azúcar se invierte por el consumidor puede tener una calidad pobre en cuanto

a contenido de invertido. En la mayoría de los casos tiene un color amarillento (Galbán y

Sapronov, 1982)

- Se ahorra en mano de obra facilitando la manipulación en la planta y en el descargue,

debido a que los carros cisterna tienen capacidad de 7570 litros (2000 galones), y pueden

bombear 7000 kg. de azúcar líquido, al tanque del consumidor en menos de una hora.

- Con la obtención de azúcares invertidos se logran algunas características con relación a

la sacarosa como: mezclado más rápido, dificultad para cristalizar y en panadería dan

mejor color con menos calentamiento.

- Ahorro de espacio, aun con el contenido de agua el azúcar líquido economiza lugar de

almacenamiento. Teniendo el equipo versatilidad en su localización.

- Mejora las condiciones higiénicas, ya que el manejo del azúcar líquido no esta expuesto

al ambiente, a diferencia del azúcar grmulado que es muy posible que se contamine de

polvo y materias extrañas, durante el almacenamiento o en el transporte, haciéndose

necesaria una filtración de la solución antes de usarla en el proceso, siendo innecesaria

esta operación con el empleo de azúcar líquido, evitando así también el problema de

controlar y tratar aguas para un uso satisfactorio (Belausteguigoitia, 1958).

2.2.4. Limitantes en el uso de azúcar líquido.

- En donde el producto final presenta bajos contenidos de agua, ya que la eliminación del

exceso de agua por evaporación con un mayor calentamiento, traería como consecuencia

el rompimiento de estructuras suaves en frutas o la destrucción de su delicado sabor

(USDA, 1953).

- En procesos donde se usan ingredientes secos, ya que al eliminar agua durante el

proceso detrimenta la calidad del producto final.

- La sustitución de azúcar granulado por azúcar líquido, hace depender al usuario de un

solo proveedor.

- El uso de azúcar líquido es impráctico para las pequeñas industrias que usan azúcar.

20

- En algunos productos de confitería y de panadería, no es sustituto el azúcár líquido como

ingrediente endulzante.

- En la planta de producción cuando se utiliza simultáneamente azúcar granulado en

forma de jarabe y azúcar líquido, puede crear confiisión durante la operación,

incrementando el manejo de operaciones en vez de reducirla.

- El azúcar líquido producido a partir de procesos de intercambio iónico, no puede servir

de materia prima para procesos que requieren sacarosa pura, ya que este azúcar liquido

contiene mínimamente de 2 a 5 % de azúcares invertidos.

- La capacidad de almacenamiento de los tanques, limita el poder incrementar el

inventario de azúcar líquido, esto es una desventaja para la industria, porque pierden la

oportunidad de abastecerse de azúcar líquido a bajos precios, en el caso de presentarse

precios altos en el futuro.

- La determinación de su calidad y cantidad requieren de métodos e instrumentos más

elaborados de laboratorio, que los requeridos para azúcar granulado.

- El riesgo por deterioro, es menor cuando se usa azúcar granulado, ya que si ocurre

algún tipo de deterioro la mayor parte de la existencia rara vez es afectads. Una gran

cantidad de usuarios de azúcar líquido no reportaron tener problemas de deterioro o

contaminación, pero ellos mismos indican que existe mayor posibilidad suceda esto en el

almacén de azúcar líquido, que con azúcar granulado.

- Con el uso de azúcar líquido son comunes las fugas, los derrames y el deterioro, que se

presentan en las conexiones de las tuberías, particularmente en puntos donde las

vibraciones mecánicas yio variaciones de temperatura, que aflojan las juntas, también en

conexiones móviles o temporales como las usadas en la entrega de azúcar líquido (USDA,

1953).

2.3. PROBLEMÁTICA NACIONAL DEL AZÚCAR DE CAÑA Y EL JMAF

2.3.1. Industria azucarera nacional

A partir de la colonización española, la actividad azucarera cobró auge para la economía

rural, aunado a un gran número de trabajadores del agro nacional (García, 1997)

El desarrollo creciente de la industria azucarera tuvo su despunte a mediados del presente

siglo; sin embargo, para la década de los 60's tres cuartas partes de los ingenios

presentaron problemas de liquidez con la Financiera Nacional Azucarera (FINA), en ese

entonces eran empresas privadas, por lo que se decide a pasar a ser administrados por el

Estado Mexicano. Las medidas tomadas fueron insuficientes para superar la crisis y en la

décadas de los 70's y 80's el mecanismo de subsidio se volvió un recurso básico para

mantener operando los ingenios, durante esta administración federal se dieron pocos

cambios además de que la producción de azúcar fue insuficiente para satisfacer una

demanda de crecimiento dinámico, debido al aumento poblacional (Garcia y Santoyo,

1997).

En 1988 se da el proceso de privatización de la industria y concluye en 1992, con esto el

gobierno obtuvo un relevante ahorro, que representó dejar de erogar recursos por

concepto de subsidios (CEESP, 1997).

En Noviembre de 1989, durante la privatización el gobierno federal toma la decisión de

eliminar los permisos previos de importación de azúcar y se eliminaron los aranceles

permitiendo la libre importación de azúcar por parte de agentes privados, provocando un

desorden en el mercado y agudizando la situación. A finales de 1992 los altos costos de

producción obligan el cierre de tres ingenios, quedando en operación 61. En 1993 se

aplicó un arancel a la importación de azúcar y se creó el Fideicomiso Ordenador del

Mercado Azucarero (FORMA), para controlar la entrada indiscriminada de azúcar al país

(Garcia y Santoyo, 1997).

En 1994 entró en vigor el Tratado de Libre Comercio de América del Norte (TLCAN),

llegando al acuerdo final de que las exportaciones de azúcar mexicana a los Estados

Unidos estarían sujetas a la limitación de que durante los primeros 6 años a la entrada en

vigor sólo se pueden exportar 25,000 toneladas y despuks del año 2000 se podrán

exportar 250,000 torieladas.

22

En un principio el acuerdo beneficiaba a las exportaciones mexicanas, donde se

acordaba que si México se convertía en un productor neto de excedentes, después de

1999, de producción nacional de azúcar sin importar azúcar de un tercer país, todo el

excedente podría ser embarcado al mercado de los E.U.A. sin ninguna limitación en la

cuotas de importación (Martínez y Trujano, 1997).

En 1995 los ingenios tienen problemas de liquidez, por lo que en Noviembre del mismo

año se concertó un convenio de consolidación y reestructuración de pasivos, que los

ingenios tenían con FINA.

Para diciembre de 1995, las autoridades gubernamentales imponen tarifas arancelarias

que representan una protección del 93% para azúcar refinado (Diario oficial de la

federación, 29-dic-1995) y por otra parte ya se había tomado la decisión (25 de Agosto) de

liberar el precio azúcar gradualmente hasta su plena liberación a partir de febrero de 1996,

para enfrentar el problema de liquidez de los ingenios (Garcia y Santoyo, 1997).

Y en 1997 el 30% de los ingenios azucareros mantienen deudas que van de 13-15 mil

millones de pesos (CEESP, 1997), aunado a este problema financiero, la industria se ve

amenazada por la introducción de los jarabes de maíz de alta fructosa provenientes de

Estados Unidos de América.

Lo anterior originó que los ingenios que no son rentables, sin la capacidad de invertir para

mejorar sus procesos o diversificar su producción y no puedan competir con la sustitución

de JMAF, aun con el nivel de protección, tendrán que cerrar y las áreas cañeras

correspondientes cambiaran a otros cultivos, sin que alguno de estos cultivos tenga la

misma rentabilidad que la caña.

2.3.2. Industria de los jarabes de maíz de alta fructosa

A partir de los primeros años de la década de los 50‘s se comenzaron a utilizar

principalmente en el mundo industrializado algunos sustitutos de azúcar (Rico, 1989)

23

~.~ .... ...,.. . . ~ . . . ~

~

Hasta principios de la década de los 70-s surgió una seria amenaza sobre la scipremacía

del azúcar de caña y de remolacha (sacarosa) en el mercado mundial de edulcorantes

estimulado por el déficit de la oferta y el alza de los precias del azúcar y por el éxito

relativo de las campañas en favor de un menor consumo calórico. Lo anterior, provocó

como respuesta la producción de un edulcorante natural, el JMAF (esto gracias a los

avances tecnológicos) el cual tiene características muy similares a las del azúcar invertido

que le han otorgado gracdes posibilidades para desplazar al azúcar cristalizado de caña.

Los principales países y regiones que comenzaron a producir JMAF fueron Estados

Unidos de América (E.U.A.), Japón, la Unión Europea (U.E.), Canadá, Corea del Sur,

Argentina y Taiwán, siendo E.U.A. el principal país productor y consumidor. Como

principal productor de maíz en el mundo (40% aproximadamente), los E.U.A. puede

garantizar a su productor nacional de JMAF un suministro adecuado de materia prima a

precios competitivos.

Se estima que en el ámbito mundial existen 80 plantas productoras de JMAF (García,

1997). La producción y demanda mundial de JMAF va en aumento, debido a los precios

accesibles que se encuentran erl el mercado y a las características tan similares a las del

azúcar (Martínez y Trujano, 1997).

En 1975 los JMAF representaban el 1 YO del consumo mundial de azúcar, para 1995 este

tuvo un crecimiento de 10.1 millones de toneladas, equivalente al 8.8% del consumo

mundial de azúcar. Durante este período el consumo total de azúcar y JMAF tuvo un

incremento de 48.8 millones de toneladas, con un 20% de crecimiento para los JMAF

(Vuilleumier, 1996).

En Norte América existen doce compañías que producen JMAF, la capacidad de

producción se estima en 11.5 millones de toneladas Base Seca, con una capacidad

utilizada en 1997 del 71.8%.

24

.. .... .. . . .. .-

Estados Unidos de América comprende la mayor parte de la capacidad instalada con 10.9

millones toneladas anuales de JMAF y una producción anual de 7.3 millones de toneladas

ERS-USDA, 1997; Garcia, 1998), es decir el 78% de la producción mundial estimada para

1997 (Garcia, et al 1998).

El gran desarrollo de la industria de la fructosa en los Estados Unidos de América se debe

a:

- Los precios de su azúcar doméstico son artificialmente más altos con respecto a los

precios del mercado mundial.

- Es un país importador de azúcar.

- Una significativa cantidad de azúcar es usada en forma líquida ya que tiene una gran

industria refresquera.

- Requieren una industria de refinación para el azúcar importada.

-Tienen accesibilidad de fuentes de energía, agua, procesos químicos y enzimas.

- Tienen sistemas de distribución capaces de manejar, transportar y almacenar

edulcorantes líquidos.

- Mercado abierto a los almidones alternativos (Vuilleumier, 1997).

- Es el mercado más importante y barato de maíz.

-Tiene el más eficiente sistema de transporte y almacenamiento de granos.

- Un precio interno, garantizado para el azúcar.

- Un rápido desarrollo tecnológico en el procesamiento del JMAF (Pérez y Valle, 1997).

Actualmente, E.U.A. produce JMAF en 14 fábricas, por siete empresas comerciales

localizadas en la principales zonas maiceras. Teniendo un rápido crecimiento de la oferta,

el cual no ha tenido un crecimiento proporcional con la demanda (García,et al., 1998), por

lo que tiene un excedente de un millón de toneladas (Tlilkóvatl, 1997)

25

I.

En México se tienen dos fábricas de JMAF, Arancia y ALMEX. Actualmente, Arancia es la

de mayor capacidad, que esta asociada con Corn Productos Corporation (CPC)

International, su planta esta ubicada e r San Juan del Río, Querétaro. con una capacidad

de 780 mil Vaño., la cual empezó a operar en 1997 y esta operando a un 34% de su

capacidad. ALMEX se encuentra ubicada en Guadalajara, Jalisco y esta asociada con

ADM, con una capacidad de 550 mil tíaño, y esta operando a un 36% de su capacidad

(Pérez y Valle, 1997).

2.3.3. Situación actual del azúcar y los JMAF en Mexico

El JMAF se ha usado en nuestro país desde 1991 por sus bajo precio, proveniente de

E.U.A., y cobró importancia en el mercado mexicano con el TLCAN en 1994, ya que se

permitió su internación desde E.U.A. sin ningún obstáculo (García, et al., 1998), destinado

principalmente a la industria refresquera, a un precio bajo que representa un abatimiento

de costos del 15%, lo cual hace su compra muy atractivo (Zúñiya, 1998), desplazando al

azúcar refinado.

En E.U.A. su uso en bebidas carbonatadas ha desplazado al azúcar en un 95%, y en

México los JMAF desplazarían un total estimado de 1.5 millones de toneladas de azúcar

refinada equivalente al 28% del consumo nacional de azúcar (Garcia y Santoyo, 1997).

Esta sustitución traería como consecuencia la quiebra de varios ingenios.

Sin embargo, las embotelladoras de la franquicia Pepsico fueron las que se opusieron a la

entrada de JMAF ya que controlaban el 40% del azúcar refinada (García, et al., 1998).

A partir de 1997 el Gobierno Federal, a través de la secretaria de comercio y fomento

industrial (SECOFI), dictaminó de manera preliminar la imposición de una cuota

compensatoria a la importación de JMAF de E.U.A. para disminuir la entrada de

edulcorante al país. Para Septiembre del mismo año, la industria de bebidas embotelladas

y los productores de azúcar en común acuerdo, restringen el uso de JMAF a 350 mil

toneladas durante tres años, con la condición de vender a precios más bajos.

Es importante considerar, que según los términos actuales del TLCAN, a partir del año

2,000, Mexico no podrá exportar más de 250,000 toneladas libremente a E U.A., lo que

obliga a los ingenios a sacrificar su producción vendiendo en el mercado mundial con

bajos precios (Garcia y Santoyo, 1997).

Por tal razón, es importante que se trate de renegociar con E.U.A. en materia azucarera, y

se busquen alternativas para competir contra el JMAF.

27

En México las importaciones de JMAF, han afectado fuertemente a la industria azucarera

nacional, ya que se comenzaron a importar volúmenes significativos a principios de los

90’s alcanzando las 180 O00 toneladas base seca en 1997. Si a esto le sumamos que las

dos Únicas plantas mexicanas de JMAF empezaron su producción en 1997, con

aproximadamente 320,000 toneladas métricas de JMAF; esto significa que la producción

nacional más las importaciones de JMAF desplazan 500,000 toneladas de azúcar

a$roximadamente (I. S. O., 1 998).

Cabe mencionar que la industria nacional durante 1997 trabajo solo al 36% de su

capacidad, de alcanzar el 100% de su capacidad de producción Únicamente para obtener

JMAF, estarian lanzando al mercado cerca de un 1,300,000 toneladas de JMAF,

equivalentes a 1,000,000 de toneladas de azúcar refinada (Perez y Valle, 1997).

Por lo anterior y las altas importaciones de azúcar, han llevado a la industria azucarera a

una situación de sobre oferta del dulce, lo que ha provocado un desajuste en el mercado

nacional al impedir que los ingenios puedan desplazar su producción, enfrentando

dificultades de almacenamiento y deterioro de azúcares, con las consecuencias evidentes

de aumento de costos y disminución de su ingreso por el sacrificio de su precio de venta.

Se calcula que alrededor de 2,300,000 personas dependen de forma directa o indirecta de

esta industria (Tlilkówatl, 1997), en el actual escenario se calcula una reducción de la

superficie cultivada de caña de 550 O00 ha. en 1998 a 500 O00 al año 2008 como

resultado del cierre de nueve ingenios (García y Escalante, 1997), dándose, la pérdida de

un mercado de 260 millones de dólares y lo más importante el cierre de alrededor de

120,000 empleos directos y 400,000 indirectos (García, 1997).

Dado que la principal competencia de los JMAF se encuentra en la industria refresquera,

es necesario buscar productos sustitutos a partir de caña de azúcar que sean

competitivos, para mantenerse en el mercado de bebidas carbunatadas

28

IV. OBJETIVOS

OBJ ETlVO GEN ERAL

- Conocer la tecnología de proceso y equipo, disponible para la producuón de azúcar

líquido como sustituto de los jarabes de maíz de alta fructosa en la industria alimentaria,

aplicable en México.

OB J ET1 VOS PARTICULARES

1.- Definir los principios de las tecnologías de equipo empleadas en la producción de

azúcar líquido.

2.-Describir las tecnologías de procesos para la elaboración de azúcar líquido.

3.- Identificar y describir los procesos de producción de azúcar líquido en México

4.- Analizar las tecnologías de proceso de elaboración de azúcar líquido, para las condiciones de México.

rn ....... ._ ....... d__c__L_* _c

F TECNOL.OGIA DE PROCESO

V. METODOLOGíA

El estudio se reaiizó en dos fases (figura 2):

1 .- La fase de investigación y revisión bibliográfica de las tecnologías disponibles para la

producción de azúcar líquido

2.- La fase de selección y comparación de las tecnologías de proceso

DESCEIPCION DE LA TECNOLOGIA DE

EQUIPO

PRIMERA FASE

NACIONALES INTERNACIONALES -Revisión Bibliográfica

-Revisión bibliográfica -Entrevistas -Entrevistas -Visita a plantas

I I .......................................................................................................................................................................................

................................................................................................................................................................................................................................................................��

SEGUNDA FASE

I SELECCIÓN DE TECNOLOGIAS DE PROCESO I

COMPAFUCION DE TECNOLOGIAS DE . PROCESO

......................................................................................

FUENTE: Apartir de revición de literatura

FIGURA 2. Diagrama de la estrategia seguida en este trabajo.

En la primera fase, se llevó acabo una investigación exaustiva sobre los procesos

disponibles para la producción de azúcar líquido (internacionales y nacionales), realizando

una revisión bibliográfica, visitando plantas productoras de azúcar líquido en México y

entrevistas con proveedores de Tecnologías para producir azúcar liquido a partir de cana

de azúcar.

30

La revisión bibliográfica se llevó acabo con las siguientes fuente de información: ClNlAA

(Cámara Nacional de la Industria Azucarera y Alcoholera), FlRA (Fideicomisos Instituidos

Relacionados a la Agricultura), GEPLACEA (Grupo de países Latinoamericanos y del

Caribe Exportadores de Azúcar), INEGI (Instituto Nacional de Estadística, Geografia e

Informática, FORMA (Fideicomisa para el Mercado del Azúcar). La cual permitió tener un

panorama del impacto de los JMAF y las importaciones de azúcar en el mercado nxional

de edulcorantes, y conocer los antecedentes del azúcar líquido, además contribuyó a

complementar la información sobre los procesos que ofrecen los proveedores de las

nuevas tecnologías.

Las visitas a plantas productoras de azúcar líquido, permitió conocer: el proceso de

producción, usos, calidades y principales consumidores; las visitas se realizaron

basándose en dos factores:

1 .-Volumen de consumo (embotelladoras Cocacola y Pepsico).

2.- Por uso de azúcar estándar o refinado (Pan&Plus y Probamex).

Las entrevistas se llevaron directamente con los dos Únicos licenciantes de tecnologías

disponibles para la producción de azúcar liquido, que son APPLEXION Corp. y CNIAA.

La segunda fase se inició una vez recolectada y clasificada la información sobre los

procesos investigados, realizando primero la selección’ de las tecnologías de proceso

obtenidas en la investigación de campo (y se describieron las tecnologías de proceso y

las tecnologías de equipo involucradas) y después se compararon entre si para identificar

sus ventajas y desventajas.

Para la selección de los procesos investigados, se establecieron criterios acorde a la

situación actual del sector azucarero y que están clasificados en cuatro campos

recomendados por Giral y Nieto (1979), y Giral y Gonzáles (1980) paca evaluaciones

publicas, los cuales tienen un enfoque macroeconómico.

En este trabajo se entiende por selección, a la elección de procesos que tiene posibilidades de ser adoptados por la Industria Azucarera en Mexico, desde un punto de dista macro; y no a un nivel micro que se enfoca a la adopción y adaptación de tecnología por una empresa.

31

Los criterios utilizados se mencionan a continuación:

CRITERIOS DE MERCADO - Sustitución de importaciones. - Elasticidad de la demanda. - Reducción de subsidios.

CRITERIOS MACROECON~MICOS - Aportación de beneficios regionales. - Generación de actividad económica. - Conservación de empleos.

CRITERIOS FlNANCiEROS - Con base en los datos disponibles.

CRITERIOS TECNOLOGICOS - Disponibilidad de tecnología. - Potencial de adaptación.

i. Procedencia de la tecnología. lii. Flexibilidad de productos y subproductos. iii. Aprovechamiento de la infraestructura existente

- Efecto ecológico de la tecnología.

Una vez seleccionados los procesos, se establecieron parámetros de comparación con

sus respectivos elementos, enfocándose en los factores tecnico-económicos, que sirvieron

para evaluar las tecnologias, asignandoles calificaciones a cada uno de los elementos en

una escala de O a 10, después se promedia obteniendo la evaluación para cada uno de

los parámetros. A continuación se mencionan los parámetros establecidos y sus

elementos.

APROVECHAMIENTO DE LA INFRAESTRUCTURA - Capacidad mínima rentable de la planta. - Tipo de fábrica. - Aprovechamiento de la infraestructura.

VERSATILIDAD DE LOS PROCESOS - Número de productos. - Número de subproductos. - Flexibilidad de producción.

32

CALIDAD DEL AZÚCAR LiQUiDO - Mínimo color ICUMSA. Comición Internacional para Uniformar los Métodos de

- Número de calidades de azúcar líquido posibles de producir. - Principal consumidor.

análisis de azúcar.

DIFICULTAD DE AS1 MI LAC IÓN - Tipo de transferencia. -Tipo de mano de obra.

PARAMETROS FINANCIEROS - Monto de inversión. - Costo de producción. - Ingresos.

33

VI. PROCESO DE PRODUCCION DE AZUCAR DE CAÑA

Es necesario tener presente el proceso tradicional de producción de azúcar, para que de

esta forma se visualice las varientes con el empleo de las tecnologias encontradas, e ir

así evaluando las posibilidades de adaptación.

6.1. PROCESO DE PRODUCCION DE AZUCAR ESTANDAR.

RECEPCIÓN.- La caña es pesada y descargada con grúas o volteadores con amarres de

cadenas, se almacenan en el batey sin permanecer mas de 12 horas si se trata de caña

quemada, debido a que pierde sacarosa, o mas horas si se trata de caña cruda o se

depositan directamente en las mesas alimentadoras, donde puede o no ser lavada la caña

con chorros de agua asperjada, esta operación reduce las cenizas en el bagazo del 49 al

27 %, aumentando su energía de 3 a 4.6 %, ahorrando también de 2.7 a 3.6 kg de azúcar

por tonelada de caña (Manuel, 1993).

ACONDICIONAMIENTO DE LA CANA.- La caña es transportada sobre bandas de acero,

inicialmente el gallego o nivelador homogeniza el colchón de cmia, pasando después por

un juego de cuchillas giratorias, que cortan los tallos quedando en astillas, a continuación

la desfibradora de martillos oscilantes que rompen 95-98 % de las células de la estructura

de la caña, girando a una velocidad de 1200 rpm (Manuel, 1993).

MOLIENDA.- Esta etapa cuenta con una batería de molinos que van de 4 u 7 unidades, de

tres rodillos ranurados o masas de cada uno que operan a 6 rpm comprimiendo la caña;

una forma de extraer la máxima cantidad de sacarosa, es adicionar agua o jugo con bajo

contenido de azúcar (imbibición con jugo del siguiente molino) al bagazo que se obtiene,

con este proceso se puede extraer hasta el 95 % del azúcar de la caña. El bagazo que se

obtiene en el Último molino sé imbibe con agua fría, al final de este último molino el

bagazo contiene de 45 a 50 YO de agua, que es aprovechado, quemándolo en las

calderas. El jugo que se envía a proceso, es tomado de los dos primero molinos y se

denomina jugo mezclado. El jugo mezclado es pesado en báscula, este jugo es ácido,

turbio y de color verde obscuro a café claro y dado que contiene una gran cantidad de

bagacillo, debe ser colado (Chen, 1991).

34

CLARIFICACIÓN.- Se adiciona bióxido de azufre hasta un pH de 3 a 4 y después se

neutraliza con lechada de cal hasta llegar a un pH de 7.2 a 7.8. Esta operación se realiza,

dosificando un lechada a 5-10 "Baume, en una proporción de 1.3 kg por tonelada de caña

(Chen, 1991).

En esta operación se pueden enumerar tres variantes del proceso de sulfitación.

1. - Sulfitación en frío.

2. - Sulfitación en caliente.

3. - Sulfitación después de alcalinizar.

En las dos primeras variantes la operación es antes de alcalinizar, la sulfitación en frío es

la mas usada para producir azúcares blancos directos o estándar. Con la sulfitación en

caliente se busca disminuir la solubilidad de los sulfatos, con e; riesgo de una destrucción

de azúcares.

La tercera variante es útil en canas difíciles de clarificar, en este procedimiento se añade

mayor cantidad de cal que la equivalente a su acidez natural (pH de 8 5 a 9 O),

neutralizando con bióxido de azufre, llegando a un pH de 6.8 a 7.0, produciendo un

precipitado fuerte, factible de filtrar y un azúcar estándar de buena calidad (García, 1983)

La sulfitación, se emplea de manera mas general para la producción de azúcar blanco

(Chen, 1991).

Es posible usar fosfatos solubles como agentes floculantes aplicados al jugo crudo, pero

de forma más frecuentemente en una etapa posterior (Chen, 1991). La adición de fosfatos

se hace a una concentración de 300 ppm en forma de pentoxido ae fosfato, el tiempo de

contacto debe sar de 6 a 10 min. (Garcia, 1997).

El calentamiento se realiza en dos pasos, a 75 y a 105 "C, coagulando la albúmina y

algunas de las grasas, ceras y gomas, y el precipitado que se forma engloba talito los

sólidos en suspensión como partículas mas finas. En el tanque "flash el jugo cede el

exceso de calor y de velocidad para entrar a los clarificadores (Garcia, 1983).

,

La clarificación se realiza propiamente en clarificadores continuos a régimen laminar a

temperatura de ebullición, sedimentando los Iodos o cachaza, estos Iodos dulces se

mezclan con bagacillo finamente tamizado, esta mezcla es filtrada en un filtro de tamoor

rotatorio, la torta de filtrado es lavada con agua espreada de muy fina atomización muy

fino, la velocidad de rotación es de 45 revoluciones por hora. El jugo obtenido del filtrado

con sacarosa es enviado al tanque de pesado, y la cachaza es transportada al campo. En

esta se pierde de 0.1 a 0.4 % de sacarosa, con un contenido de azúcar en la cachaza de

4-12 % (Manuel, 1993). El jugo clarificado tiene una cantidad de sólidos de 15 a 16 "3x.

(Chen, 1991).

EVAP0RACIÓN.- El jugo clarificado contiene de 80 a 85 % de agua, dos terceras partes

del total es eliminada en evaporadores de múltiple efecto al vacío. En esta etapa la

temperatura crítica es de 110 "C en la cual las pérdidas de sacarosa no son mayores de

0.1 % a un pH del jugo que circula por el múltiple efecto de 6.6 a 7.2. Por arriba de esta

temperatura las perdidas aumentan rápidamente. AI producto de esta etapa se le conoce

como meladura, a una concentración de sólidos de 60-65 % y 85" de pureza (García,

1983). Chen (1991) reporta en condiciones normales de un ingenio se tienen 70 "Bx y 80"

de pureza.

CRISTALIZACI6N.- Se realiza en evaporadores intermitentes de simpie efecto al vacío

(tachos), donde la meladura se concentra ebulliendo a 65 "C hasta la sobresaturación,

produciéndose la formación de cristales. Adicionando a la templa (contenido total del

tacho) núcleos de azúcar glass, y para evitar que se disuelvan o provoquen una

sobresaturación alta por choque, se tiene establecido un punto crítico de sobresaturación

aceptable'que va de 1.1 a 1.15 %, dependiendo de la pureza y calidad del material. Los

cristales originales crecen sin que se formen cristales adicionales, a medida que se

deposita,kn ellos azúcar procedente de la masa de ebullición, hasta alcanzar un tamaño

de un milímetro. Así la mezcla de cristales y melaza queda concentrada hasta formar una

masa densa (masa cocida). La cristalización se realiza en dos o tres templas sucesivas A,

B y10 C.

TEMPLA A

Esta templa tiene una concentración de sólidos de 93 "Bx (Chen, 1991), azúcar estándar

con una pureza de 9 9 3 , y "mieles" que tienen una pureza de 75" que pasan al tacho B.

TEMPLA B

Las mieles provenientes de A con 94 "Bx (Chen, 1991) se cristalizan, obteniendo azúcar

con 99" de pureza, y miles con 70" de pureza, que pasan al tacho C.

TEMPLA C

La concentración de sólidos es de 96 "Bx hasta 100 "Bx (Chen, 1991), la pureza del

azúcar obtenido es de 86" este azúcar se utiliza para nuclear las templas de A, y las

mieles de C tienen una pureza de 35" (Manuel, 1993).

La masa cocida pasa a un recipiente con agitación continua (cristalizador o agitador),

agotando la cantidad de sacarosa, sobretodo en templas de C prolongando el contacto del

grano de azúcar con las mieles.

Después la masa cocida se envía a las centrífugas, con tres telas metálicas, la más fina

tiene 625 perforaciones por pulgada cuadrada, la velocidad a la que giran es de 1200 rpm

separándose las mieles o licores madres. Las mieles de templas A y B se retorna al

proceso para una nueva cocción, las templas de C se retira la miel final, niiel de C o miel

incristalizable como subproducto.

Para el azúcar blanco durante la centrifugación de las templas de A y B se lavan con agua

para eliminar la miel adherida a los cristales de azúcar, los licores de lavado son

introducidos junto con las mieles a la siguiente templa; el azúcar que se descarga de las

centrífugas contiene de 0.5 a 2 % de humedad (Chen, 1991).

37

SECADO.- El contenido de humedad se reduce a una cantidad que oscila de 0.02 a 0.05

%, el secado se realiza en secador del tipo rotatorio llamado comúnmente granulador,

usando aire caliente de 80 a 120 "C calentado con vapor sobrecalentado a una presión de

6 kg, por centímetro cuadrado.

ENVASE,- El azúcar seco es trasladado por bandas a una tolva donde una báscula pesa y

llena los sacos con 50 kg (García, 1983).

A continuación se presenta en la Figura 3 el proceso descrito anteriormente.

38

I ACONDICIONAMIENTO DE LA CAÑA I I 1

I MOLIENDA I-, bagazo

, cachaza

E V A P O R A C I ~ ~ ~ ,*, ............................................................................................................

TEMPLA " A

I MEZCLADOR

Azúcar 'A 1 I CENTRIFUGACIÓN I 1 > ................................................ 1 I

Qizúcar "B" I

I melazas I

I ALMACENAMIENTO

FUENTE: Elaboración propia.

FIGURA 3. Proceso de producción de azúcar crudo o estandar.

39

6.2. PROCESO DE PRODUCCIÓN DE AZÚCAR REFINADO

RECEPCIÓN.- Este proceso es posterior a la producción de azúcar estándar en el ingenio

y regularmente las refinerías se encuentran anexas al ingenio (diagrama 2). Por lo tanto,

cuando se va a producir azúcar refinado, el azúcar obtenido después de la centrifugación

se pasa directamente a refinería (sin secarse).

AFINAC1ÓN.- Consiste en hacer un lavado, con aguas dulces eliminando la película de

mieles que se adhieren a la superficie de azúcar crudo. La película de mieles finales tiene

una pureza de 65 "Bx. o menos, la separación consiste en mezclar el azúcar crudo con

jarabe a 75 "Ex y lavar con agua caliente (Chen, 1991). El jarabe de lavado separado se

regresa a los a los mezcladores (Belausteguigoitia, 1958). Cabe mencionar que este

proceso casi no se hace en México, pasando directamente al fundido.

FUNDIDO.- El azúcar lavado se disuelve a 54 "Ex dando un color ligero y una pureza de

99" (Belausteguigoitia, 1958).

CLARIFICACIÓN.- Una vez obtenido el fundido (el cual contiene materiales insolubles

como bagaciilo, arena, gomas y pectinas) se realiza una defecación con ácido fosfórico y

lechada de cal a una temperatura de 75 "C, estos compuestos reaccionan entre sí

creando una red que engloba y adsobe las impurezas formando un precipitado, el cual se

separa del jarabe inyectando aire por debajo de la solución provocando un arrastre de las

impurezas a la superficie en forma de espuma, esto se realiza a una temperatura de

trabajo de 95 "C, por último se retira la espuma por medio de una paleta removedora

(Belausteguigoitia, 1958).

DECOL0RACIÓN.- Existen tres categorías de colorantes: 1 .-Pigmentos vegetales

provenientes de la caña de azúcar, 2.-Melanoidinas y 3.-Caramelos. Los adsorbentes de

carbón son una clase de materiales porosos en los que la mayor parte del área superficial

se halla en los poros dentro de las partículas, y el material que se adsorbe debe pasar a

los poros a fin de alcanzar el sitio de adsorción (Chen, 1991).

40

El carbón necesario representa el 0.30 YO sobre los sólidos tratados, es decir 3 kg por

tonelada de azúcar; debiendo tener un tiempo de contacto de 40 minutos

(Belausteguigoitia, 1958). El licor que ha estado en contacto con el carbón y ha sido

decolorado, se envia a filtros donde se separa la fina suspensión del carbón, dando como

producto licor (Belasteguigoitia, 1958). El licor con carbón es mezclauo también con

coadyuvantes de filtración antes de pasar por filtro (Chen, 1991). En el cuadro 3 se

presentan las caracteristicas fisico químicas de licores decolorados y filtrados.

Color ICUMSA3 Cenizas Pureza

Brix

204 - 200 0.17 "Bx 98 - 95

52 - 56 "Bx

CRISTALIZACIÓN, CENTRIFUGACIÓN, SECADO Y ENVASE.- Estas operaciones

trabajan bajo el mismo principio en la cristalización de azúcar estándar. En refinería los

licores de más alta pureza alcanzan 99.5" o más y 63 a 68 "Bx.

A continuación en la Figura 4 se representa al proceso para la obtención de azúcar

refinado.

Comisión Internacional para Uniformar los Metodos de Análisis de Azúcar, los métodos para determinar 3

color y turbidez se describen en el anexo 1.

41

I RECEPCIÓN 1 i I AFINACIÓN 1 1

+ espumas

1 DECOLORACIÓN (Carbón activado)

1 TEMPLA “la”

CRI STALIZACI ÓN

MEZCLADOR

1 i

I , ............................................................................................................ i . TEMPLA “2a,3a,4a”

I B

I , Miel final

ENVASADO

$. ALMACENAMI ENTO

FUENTE: Elaboración propia. FIGURA 4. Proceso de producción de azúcar refinado.

42

6.3. PROCESOS DE PRODUCCION DE AZÚCAR LíQUlDO

Para la producción de azúcar líquido existen varios procesos, algunos han sido ya usados

desde hace varios anos a partir de azúcar refinado, sin embargo, en el ámbito mundial

pocos ingenios producen azúcar liquido. Por otro lado, se han hecho muchas

invgstigaciones al respecto (Ver anexo IV), con la finalidad de diversificar y hacer más

rentable la producción de azúcar.

Existen muchos tipos de azúcares líquidos, dependiendo de. las necesidades de los consumidores es el tipo de proceso, la clasificación del azúcar líquido se basa en dos

características:

1) Grado de inversión.

2) Grado de coloración.

Belauguesteguigoitia (1958), reporta ocho tipos de azúcar líquido producidos

comercialmente (Ver anexo 11); aunque es importante considerar que esta clasificación es

muy general, ya que pueden variar sus especiímciones según el tipo de uso o el país en

donde se produzca.

- Extra

- Invertido Extra

- Supremo

- Invertido Supremo

- Invertido Total

- Dorado

- Invertido Dorado

- Sacarosa Ambar

La purificación y decoloración constituye una de las premisas fundamentales para la

obtención de licores a partir de productos intermedios de la industria azucarera, utilizando

el mismo proceso de obtención del jugo de caña (Codovés, 1990).

43

El color es debido a los colorantes que interactúan con los precursores del color, los

materiales coloidales, los compuesto orgánicos no azúcares y los constituyentes

inorgánicos que forman la ceniza, en conjunto dan color (Chen, 1991 ).

Con la optimización de materiales decolorantes como el carbon de hueso y carbón vegetal

activo y la aplicación carbón granular y resinas de intercambio iónico, se han logrando

obtener licores decolorados de una alta calidad con bajo contenido de cenizas, color etc.,

que permiten la producción de azúcar liquido directamente en los ingenios (Galbán y

Saprcnov, 1982).

Existe también la propuesta de filtrar el jugo después de haberlo clarificado con el uso de

tecnologías alternas como micro y ultrafiltración, para la producción de azúcar líquido a

partir de meladura, azúcar estándar y desazucarizacion de melazas (Thibert, 1998),

(Patentes APPLEXION).

Así también se tiene para la posibilidad de agotar las mieles finales, con la utilización de

cromatografia, la cual puede separar las impurezas (no azúcares) de sacarosa y azúcares

invertidos (Patentes APPLEXION).

El reto es producir azúcar liquido para la industria embotelladora, la cual tiene como

norma un contenido máximo de color permisible es de 30 - 35 U. ICUMSA y 0.2-0.06 o/o de

ceniza para el mercado mundial (Galbán y Sapronov., 1988 y Chen, 1991).

Bajo estas condiciones, es posible usar una sola tecnología para lograr un nivel de calidad

Ó la combinación de varias para un mayor nivel de calidad y competitividad.

44

Vil. PROCESOS DE PRODUCCIÓN DE AZÚCAR LIQUIDO EN MÉXICO.

En México se produce azúcar líquido a partir de azúcar refinado ylo estándar para

consumo de la industria alimentaria, a continuación se describen cuatro procesos

seleccionados, basándose en dos factores:

-Uso de azúcar refinado y estándar por la empresa Pan&Plus y Probamex

respectivamente, principalmente para uso de la inoustria panadera y dulcera.

-Volumen de consumo donde se incluyen las dos principales embotelladoras: Pepsico y

Coca-Cola.

7.1. EMPRESA PAN8PLUS S.A. DE C.V.

Gerente de Producción: Ing. Cornelio López.

La empresa con razón social PAN&PLUS S. A. de C. V. (Filial del Grupo Industrial BIMBO)

ubicada en Poniente 140 colonia Industrial Vallejo número 493, produce un azúcar líquido

invertido, para su uso en la industria panificadora.

Se produce a partir de azúcar estándar; esta es diluida a 73 f 0.5 % de sólidos solubles,

calentándola a 80 "C e invirtiendo la solución en un tanque reactor de 5 toneladas, la

inversión se logra con ácido clorhídrico al 30 %, hasta alcanzar una rotación minima de (-)

16"; con esto se logra una inversión ligeramente menor del 50 %.

Una vez logrado el nivel de inversión, la mezcla se neutraliza con solución de hidróxido de

sodio al 50 %, hasta alcanzar un pH de 7-7.2. La solución invertida se pasa por un filtro

con malla # 200 y finalmente los sólidos solubles se ajustan a la concentración inicial

evaporando el agua.

La planta tiene una capacidad de 270 toneladas B. H. por mes, de la producción total el 60

% la adquiere el grupo BIMBO y el restante 40 % pequeñas panaderías y reposterías.

45

- . . .. ,.". .~ ..I .,._.<,.x I_. "_,_._*.o __,_. c_- . ---

id piiricipal forma de disiribucióii es mediaiite cubetas de 25 kg y iambos de 270 kg, para

mayores volúmenes de venta se transporta en pipas de 10 toneladas construidas con

acero inoxidable tipo 3/16. El precio en octubre de 1998 para cubeta de 25 kg es de 7.08

$/kg B.H. y para el tambo de 270 kg es de 6.47 $/kg B.H.

A continuación en la Figura 5 se presenta el diagrama de bloques empleado por PAN

&PLUS S.A. DE C.V.

46

I RECEPCI~N I

r-l DISOLUCI~N

HCI

Y --+ NEUTRALIZACIÓN I NaOH

FILTRADO

FUENTE: Elaboración propia.

FIGURA 5. Proceso de producción usado por PAN&PLUS.

47

. __

, . ~~, ".. "_ I I &*___ I__.-

7.2. EMPRESA PROBAMEX S.A. de C.V.

Director General: I.Q. Alberto Garduño Sansoube.

La empresa con razón social PROBAMEX S.A. de C.V. se encuentra ubicada en Calle

Alce Blanco No. 40 Fraccionamiento Industrial Alce Blanco 53370 Naucalpan Estado de

México. Esta empresa produce entre otros productos, Sucrex (azúcar invertido) a partir de

azúcar refinado. La inversión de sacarosa se realiza en marmitas con capacidad de 3785

litros (1000 galones) donde se hace una solución de sacai'osa, adicionando 640 litros con

11 50 kg de azúcar refinado (provenientes del Ingenio el Potrero) con 1.24 kg de ácido

fosfórico, agitados con un motor de 3 HP.

La solución es calentada con vapor, hasta que alcanza una temperatura de 11 0-1 20 "C

por aproximadamente 2-3 horas, después de la primera media hora se toman lecturas

constantes de rotación, tomando en cuenta que se parte de una rotación de (+)25" ó

(+)21" hasta llegar (+)8" de rotación.

Una vez alcanzado el grado de inversión se suspende el calentamiento y se neutraliza la

solución con 0.5 kg de sosa disuelta en agua. En el cuadro 4 se especifican los

requerimientos físico - químicos, microbiológicos, que cumple esta empresa en su

producto Sucrex.

CUADRO 4. CARACTERiSTiCAS FiSiCO - QU¡MlCAS DEL PRODUCTO COMERCIAL SUCREX.

Fuente: Manual técnico de la empresa

La planta tiene una producción de 50 t /mes la cual distribuye a diferentes clientes entre

los que se encuentra principalmente el Grupo Bacardi, Marinela y pequeñas empresas de

confitería. El precio en octubre de 1998 es de $6/kg B.H.

A continuación en la Figura 6 se representa el diagrama de bloques utilizado por la

empresa Probamex S.A. de C.V., para la obtención de sacarosa invertida liquida,

+morninado comercialmente corpo Sucex.

49

H3P04

NEUTRALIZACI~N NaOH

I

FUENTE: Elaboración propia.

FIGURA 6. Proceso de producción usado por PROBAMEX.

50

.. .

7.3. EMBOTELLADORA CLAVERIA S.A. DE C.V.

Director General: Ing. David Vargas

La razón social de la embotelladora es Clavería S.A. de C.V., se localiza en la Colonia San

Salvador Xicoténcatl, calle poniente 44 No. 2840, pertenece al grupo PEPSICO Co. Su

producción de refresco es endulzada por sacarosa y acelsulfame-K este último para su

presentación dietética con la marca Pepsi Max.

Las demás presentaciones en sus distintos sabores, son endulzadas con azúcar refinado

de los ingenios Emiliano Zapata, Casasano y La Margarita.

El agua para la elaboración del jarabe de azúcar es obtenida de 4 pozos profundos o de la

red de agua potable (IO $/m3), que inicialmente es almacenada en cisternas, donde recibe

un tratamiento con cloro para desinfectarla; después es desmineralizada en

intercambiadores catiónicos en ciclo de sodio, partiendo de 100 ppm de Mg y Ca para

obtener una concentración de O ppm; la norma indica que debe mantenerse en

concentraciones menores de 50 ppm, la regeneración de las resinas se hace con

salmuera.

Después el agua blanda es tratada con carbón activado, esto con el fin de eliminar olores,

sabores, cloro, material orgánico, para lograr una mayor pureza, y con esto un mayor brillo

al agua; para regenerar los purificadores se les inyecta vapor. El agua ya purificada, se

utiliza para disolver azúcar refinado y obtener un jarabe a una concentración de 59 "Bx, a

temperatura ambiente; el jarabe ya preparado recibe un pulimiento mediante un filtro

prensa para eliminar partículas mayores a 5 micras, el filtro usa papel y tierra de

diatomeas, con esto se logra eliminar impurezas que pudo haber ganado el azúcar en el

almacén y transporte. El jarabe es almacenado en un tanque, que sera provisto de una

lámpara de luz ultravioleta para eliminar posibles contaminaciones microbiológicas.

51

La mezcla final se realiza en tanques cisternas donde se alimenta un cierto nivel del jarabe

preparado, acidulantes, ácido málico, benzoato de sodio y sabor por ejemplo; Peps¡,

Mirinda etc., para obtener una concentración final en refresco embotellado de 11 2 "Bx de

los cuales 10.7 son sacarosa y 0.5 sori invertidos. La inversión es lograda mediante tres

factores: tiempo, temperatura y pH. La norma microbiológicú para el producto embotellado

acepta un máximo de 100 unidades formadoras de colonias UFC en cuenta total, y 30

UFC para hongos y levaduras.

En el azúcar se realizan los análisis de cenizas, humedad, cuenta total y pureza. El

consumo djarjo de azúcar es de 100 toneladas, estas son manejadas en costales de 50

kg, utilizando 6 obreros para su vaciado en un tiempo de 30 minutos.

Con respecto a el acelsulfame-K aproximadamente se utilizan 500 gramos por cada 1500

litros (400 galones).

A continuacón en la Figura 7 se muestra el diagrama de bloques utilizado por la

embotelladora, para la obtención de sacarosa liquida.

52

RECEPCION +

concentrado

v I EMBOTELLADO I

FUENTE: Elaboración propia.

FIGURA 7. Proceso de producción usado por embotelladora Clavería (PEPSICO Co.)

53

7.4. EMBOTELLADORA FEMSA S. A. DE C. V.

Lic. Erika Villalobos Barrera.

La planta se localiza en avenida Henry Ford No. 2 Cuatitlan lzcalli Estado de México. La

Planta pertenece al grupo FEMSA (Fondo Económico Mexicano S. A,), con acciones en el

grupo Coca Cola Co., Tiendas Oxo, Cervecería Cuahutemoc-Moctezuma, Bancomer y

Tecnológico de Monterrey.

La producción mensual de la planta es de 3 millones de litres de refresco sabor cola (a

nivel nacional se embotellan 130,000 envases por minuto), la planta se divide en dos

areas principales: area de elaboración de jarabes y área de embotellado.

La producción del refresco se realiza en el área de elaboración de jarabes, la planta

trabaja con azúcar estándar ylo refinada, el uso depende oe la velocidad de producción,

también se maneja JMAF-55. Cuando se utiliza azúcar estándar se sigue un proceso de

refinación.

El azúcar es traído principalmente de los ingenios Puga, Tala y San Gabriel, mediante la

comercializadora PROMESA; el azúcar es almacenado en silos, por lo regular se destinan

4 silos para azúcar Estándar y 2 para azúcar refinada con una capacidad total de 900

toneladas. Los principales parámetros de control de calidad son la humedad, los hongos y

levaduras.

El proceso se inicia en un tanque donde se alimenta azúcar estándar y agua desionizada

caliente a 65 "C, previamente tratada (cloración, desmineralización y filtración) y mediante

agitación se disuelve, obteniendo una concentración de 60-54 "Bx, el pH de la solución se

eleva a 8.5, para después bajarlo a 5.5, así mismo se le adicionan agentes que decoloran

y remueven impurezas.

La solución se pasa a un tanque de reacción donde se separan impurezas por flotación

mediante la adición de un agente floculante, después se homogeneiza la solución en un

equipo denominado Hidroshier, este tiene e; objetivo de romper el polimero.

54

El proceso continúa con una primera filtración, el jarabe filtrado se pasa a un tanque de

cocimiento donde se logra la decoloración con carbón activado, con esto se logra eliminar

el sabor a melaza. El licor decolorado se filtra por segunda vez, este es enviado a un

tanque de almacenamiento donde espera para ser pasado por un filtro pulidor y finalmente

ser enfriado en un intercambiador de calor de 60 "C a 20 "C, obteniendo así el Jarabe

Simple, con un color máximo de 50 Unidades ICUMSA, un pH de 4.5, 56 "Ex como

mínimo y 10 UFC en suma de hongos y levaduras, la producción de este jarabe es de 130

mil litros por dia, como suma de la producción de 10 lotes.

Para la elaboración de refresco, el jarabe simple pasa inicialmente por un sistema de luz

ultravioleta y luego es mezclado con Jarabe de Maíz de Alta Fructosa proveniente del

almacén con capacidad de 300 toneladas, en una proporción de 1:1, después le sigue un

mezclado del concentrado de sabor y el agua tratada, para obtener finalmente el sirope

final o refresco, que es enviado al área de embotellado. Obteniendo en envase 10.92 "Bx

f. 0.15 "Ex de invertidos, con una caducidad promedio de 6 meses, la planta produce

sirope final para 5 plantas embotelladoras es decir 3 millones ton/año.

En el area de embotellado se cuentan con dos líneas de producción automatizadas de

tecnologia alemana, inicialmente las botellas en su presentación de 2 litros son

depaletizadas, colocándolas en bandas de tablas de acero, la botella pasa por un

desenroscado, le sigue un seleccionador de botellas rotas y contaminadas por

petroquimicos u otro material, después un lavado mediante agua y detergentes, sosa,

suavizadores y un enjuague final con agua caliente espreada, se estima que en promedio

las botellas se reciclan 20 veces, y las botellas nuevas que se reponen son traiuas del

estado de Veracruz.

El refresco es enfriado a 4 "C, y a esta temperatura es embotellado, para pasar a la etapa

de carbonatación con gas carbónico (COZ), la botella llena y carbonatada es cerrada con

taparroscas nuevas, estas son traídas de Saltillo Coahuila, finalmente a la botella se le

imprime en su taparrosca la planta, linea, hcra, fecha de caducidad y precio.

55

En siguiente cuadro se enlista el monto de inversión de la planta, entre estas se destacan

las lineas de producción para azúcar y jarabes de maíz de alta fructosa.

INVERSION

Almacén y manejo de azúcar

Clarificación de azúcar

Almacén y manejo de JMAF

Sirope Final MF6

Millones de dólares de 1994

1.6

2.0

1 .o 1.4

Total 8.0 I I I

Fuente: Visita a planta.

Simpe final (refresco)

En el cuadro 6 se enlistan las ventajas y los ahorros de la planta, mediante el uso dell

esquema mixto azúcar y jarabes de maíz.

130000 tlaño. aproximadamente 120 millones de envases/año

I Ventajas I Ahorro de costos.

alternativo de edulcorantes. I

Flexibilidad de producción.

Mejoramiento de calidad.

Reducción de la capacidad de almacenamiento de

azúcar. Fuente: Visita a planta.

A continuación en la Figura 8 se muestra el diagrama de bloques para refinar azúcar

estándar y emplearla en refresco.

56

. .

I AZUCARESTANDAR 1

....................................................... i AZUCAR .

/ REFINADA ~

i ................................................. :

DISOLUCI~N + (Carbón activado)

1 I ESTERILIZACI~N I

espumas dulces . ALMAC ENAMl ENTO

Agua + JMAF Y

concentrado

v I EMBOTELLADO I

FUENTE: Elaboración propia.

FIGURA 8. Proceso de producción usado por la embotelladora Cuautitlán (FEMSA’COCA-COLA).

57

* . -A-

VIII. EQUIPOS CON POSlBEilDADES DE SER ADAPTADOS AL

PROCESO DE PRODUCCIÓN DE LOS INGENIOS PARA LA

PRODUCCIÓN DE AZÚCAR LiQUiDO EN MÉXICO.

La importancia de producir azúcar líquido a partir radica en

aprovechar la infraestructura actual de los ingenios azucareros para obtener un producto

de alta calidad, con poca inversion; esto es posible si se anexan algunas operaciones al

proceso tradicional, como son: el descortezado, la micro y ultrafiltración, el intercambio

iónico, la cromatografía líquida, la hidrólisis de la sacarosa. A continuación se describe

cada una de ellas.

de caña de azúcar

8.1. DESCORTEZADORA.

Este equipo tiene la intención de separar la corteza de la caña de azúcar para obtener

la médula de la cana, lo que permite obtener jugo de caña con menor contenido de

impurezas.

8.1.1. Principio de funcionamiento.

Los trozos de caña son guiados por dos rodillos, estos pegan contri una cuña y quedan

divididos en dos mitades a lo largo de su eje longitudinal. Para cada una de estas dos

mitades la máquina está equipada con estaciones idénticas (Figura 9). La primera elimina

la capa de médula interior, simplemente cepillando el material blando como lo hace una

máquina cepilladora en el taller de un carpin?ero al emparejar la superficie de un tablón de

madera. El rodillo moledor que realiza esta tarea tiene un diámetro alrededor de 250 mm

estando provista su superficie circunferencia1 de cuchillas de borde filoso.

Opuesto a este rodillo hay un rodillo de transporte, que tiene una superficie áspera.

Mientras el rodillo de transporte asegura que los trozos de caña dividida sean empujados

a través del pequeño hueco entre rodillos, el rodillo cepillador opuesto se mueve siete

veces más aprisa que el rodillo transportador, también en la misma dirección. El resultado

es que el trozo semi redondo de caña es aplanado al tener que pasar por el angosto

hueco en donde la médula es retirada.

58

El producto luce como aserrín, quizá un poco más grueso, con alguna que otra fibra larga

en él. La porción de corteza es plana, libre en su interior de cualquier residuo medular.

Antes de la estación desmeduladora está la estación desenceradora en la misma máquina

separadora. Esta esta equipada idénticamente, sólo que su rodillo está dispuesto en

sentido contrario. El aplanador está afuera y el transportador adentro. Se ajusta a

distancia muy pequefia, para dejar remover sólo una capa de 0.5 mm (Bourzutschky,

1988).

FUENTE: Chen, 1991.

FIGURA 9. Maquina Descortezadora.

8.1.2. Condiciones de la caña.

La caña de azúcar, debe estar libre de hojas en trozos de aproximadamente de O0 a O

mm de largo, se alimenta verticalmente, mediante un transportador de movimiento lento o

rápido (Bourzutschky, 1988).

8.1.3. Capacidad de procesamiento.

Las máquinas desarrolladas anteriormente eran pequeñas con, capacidad máxima de 1

üh. De manera general se mostró que se producia menos azúcar, ya que la parte que se

queda en la corteza se pierde.

59

c

En Jamaica se tiene la experiencia de una planta que cuenta con una unidad con

capacidad de 10 üh, equipada con un sistema de preparación y alimentación que se ha

probado en planta piloto (Bourzutschky, 1988).

8.1.4. Características del jugo.

La fracción de médula a partir del separador, representa alrededor del 78 YO del peso total

de caña procesada. Pruebas preliminares indican que no se espera que sea necesario

agregar agua de imbibición, con lo que se logra un jugo concentrado de alrededor de 20

"Bx.

La médula extraída puede ser quemada, usada como combustible, estando su nivel de

humedad abajo del 50 % (Bourzutschky, 1988).

8.2. MICROFILTRACIÓN Y ULTRAFILTRACION.

8.2.1. Principio de funcionamiento.

Esta es una temologia de purificación física, que permite remover eficientemente

impurezas finas, sin las desventajas de la filtración profunda, tales como los ciclos cortos,

debido a la formación de tortas y no requiere ninguna ayuda para la filtración (Figura IO).

1 2 "

FUENTE: Cortesia de Millipore COrp., 1998.

FIGURA I O . Comparación de sistemas de filtrado: (1) Formación de torta, (2) Remoción de torta,

(3)Ultrafiltración.

60

El producto a tratar, que contiene moléculas gruesas, moléculas pequeñas y agua es

bombeada hacia una superficie de membrana en un lazo de recirculación (Figura 11). La

membrana se caracteriza por un cierto tamaño de poro que sólo permite el paso de las

moléculas de menor tamaño, en jugo de caña el 90 % del jugo es recobrado (Permeado)

como un jugo propiamente clarificado, mientras que las de mayor tamaño quedan

retenidas, en un 10 % del jugo restante denominado concentrado que contienen la

mayoría de las impurezas (Kwok, 1996a).

Retenido

Intercamhiidor de calor

-- Peimead MedidOrdeRUjo

Membrsna YV2 Tanque de alunsnlrcidn

Pi Pnribn de entrada Po . Preri6o de salida

v1

Bombs csntdfupa T : Twmperatuia

FUENTE: Hervé et al., 1998.

FIGURA 1 I. Sistema de ultrafiltración.

En soluciones de azúcar, la ultrafiltración es capaz de separar sólidos suspendidos,

materiales coloidales, moléculas de alto peso molecular tales como ceras, gomas,

colorantes y polisacáridos como dextranas y almidones, sin embargo sólidos suspendidos,

como el bagacillo, presente en el jugo puede ser perjudicial para las membranas.

La combinación de la clarificación convencional, seguida de la ultrafiltración dan una alta

calidad del jugo de caña, reduciendo en promedio la turbidez 90 % y el color en 50 %,

comparado con azúcares producidos normalmente además de eliminar el 65 % de las

dextranas.

61

La pureza es aumentada ligeramente así como los Brix restantes no son alterados, es

decir que las membranas no retienen moléculas de sacarosa, lo que evita pérdidas de

azúcar. Es importante considerar que la floculación, las variedades de la caña y los

factores de operación determinan la calidad del jugo clarificado.

Tampoco la ultrafiltración tiene problemas para desempeñzse a una elevada temperatura,

necesaria para disminuir la viscosidad del jugo y minimizar problemas bacteriológicos.

Comercialmente las membranas minerales de filtración con flujo tangencial (Figura 12),

pueden purificar jugo de caña a 95 "C, lo que le permite a la industria cañera producir

azúcar blanco refinado a 30 unidades ICUMSA de color directamente del molino

adicionando unidades de intercambio iónico después de la ultrafiltración.

FUENTE: Cortesía de Millipore, 1998.

FIGURA 12. Permeación tangencial.

La ultrafiltración remueve colorantes que generan color en la ebullición y colorantes de alto

peso molecular que se incorporan inevitablemente al cristal. También el contenido de

cenizas se reduce en 50 % comparado con el proceso original. Ademas el rendimiento eii

la cristalización se incrementa de 42 a 49 YO debido a la remoción parcial de polisacáridos

que se traduce en una disrninución de la viscosidad en la masa cocida (Kowk, 1996a).

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8.2.2. Aplicaciones de la micro y ultra filtración en la industria azucarera.

8.2.2.í. Preparación en jugo para la desazucaración de melazas de "B".

Las operaciones de ultrafiltración y el ablandamiento por medio de intercambio iónico

forman parte del acondicionamiento para la desazucaración de las melazas de B, la

ultrafiltración constittiye una operación necesaria, principalmente para la dcsazucaración

mediante cromatografía por exclusión de iones, para recobrar sacarosa y azúcar invertido,

ya que esta operación deja un mínimo de material residual suspendido y una máxima

remoción de componentes enturbiantes solubles en las melazas. La ubicación

recomendable de las operaciones de ultrafiltración y ablandamiento mediante intercambio

iónico, dentro del proceso, es entre la clarificación del jugo y la evaporación como se

observa en la Figura 13 (Kwok, 1996b)

Blando

FUENTE: Know, 1994.

FIGURA 13. Descalcificación de jugo ultrafiltrado y regenerando con melazas de "B".

8.2.2.2. Refinación de azúcar crudo (Micro-ultrafiltración I Floculacion).

Tradicionalmente la afinación remueve 40-50 % de las impurezas coloreadas y la

carbonatación o fosfatación que elimina 40-50 % del color remanente (Cartier eta/., 1996).

.* , - , I , ., ,. , ,* , ..,........,,.. "..,.&--- -_l...~ ..,. , , ......,.....,. ~ ... , . . .. ~ . ... ., , .

El azúcar crudo contiene moléculas de alto peso molecular comparándola al jugo de caña

aunque en pequeñas cantidades. En este contexto la ultrafiltración puede ser aplicada

para azúcar crudo corno una alternativa económica al tradicional proceso de refinación;

como la afinación y clarificación (carbonatación o fosfatación) que particularmente

remueve compuestos coloreados.

Las membranas de microultrafiltración no remueven más del 20 % del color inicial,

consecuentemente el proceso de ultrafiltración puede ser precedido por un tratamiento de

floculación capaz de mejorar la decoloración.

El proceso resulta más económico a pesar de tener una elevada viscosidad lo que resulta

generalmente en bajos flujos de permeado (60 Ilh m'), ya que es un proceso que se

realiza a menos de 50 "Bx, comparado con el proceso comúnmente empleado de

afinación y clarificación que son usualmente a 67 % de sólidos (Kwok, 1996).

Fioculación

Los colorantes contienen cargas negativas, un polímero catiónico (agente floculante)

puede atraerlos y generar conglomerados; aumentando el tamaño de las partículas

colorantes, logrando ser retenidas por membranas de microultrafiltración .

La floculación consiste en mezclar tres componentes que son un amonio cuaternario

(agente floculante), lechada de cal y ácido fosfórico. La solución de a z ú m crudo de caria

se prepara a 50 "Bx y se calienta a 80 "C, para adicionarle el agente flocu!ante, después

de 5 minutos de agitación suave se forma el flóculo.

La mezcla después es tratada por fosfatación que consiste en adicionar 300 de lechada

de cal y suficiente cantidad de ácido fosfórico para ajustar el pH a 7. Después de 30

minutos la mezcla se trata por micro/ultrafiltración para purificar el jarabe (Cartier et a/.,

1996a).

Las membranas minerales se dañan con la aplica3ón excesiva de cal, pueden operar a

una temperatura de 85 "C, a una presión de 200Kpa (2 bars) y velocidades de 5 mls. La

presión después de la membrana, es decir del lado del permeado, es el promedio de la

presión de entrada y la presión de salida. Los componentes moleculares de bajo peso

molecular, tales como la sacarosa y las sales pueden pasar a través de las membranas

(Cartier et al., 1996b).

Efecto de la floculación en el flujo del permeado.

El flujo depende del diámetro de los poros de las membranas, los altos flujos son

obtenidos con 300 KD y 0.2 p con floculación. En membranas de 0.2 el flujo de

permeado es de 65 Ilh m2 con floculación contra 48 Ilh m2 sin floculación, esto se debe a

que partículas agregadas por floculación llegan a ser demasiado grandes, como para

poder pasar a través de los poros. de 0.2 p obstruyendo ¡as membranas, limitando la

infiltración de las pequeñas partículas en los poros. Con lo que respecta a las membranas

de 0.1 p el flujo no se mejora por adición del floculante, debido a que ¡as partículas que

pueden pasar a través de las membranas de 0.2 p son parcialmente retenidas por los

orificios de O. 1 p.

En membranas de 0.2 p el flujo de permeado es mucho mejor con floculación que sin esta,

en contraste de 0.1 p que es bajo cuando el licor de azúcar es pretratado por floculación

(Cartier et a/., 1996b).

Efecto de la floculación en la calidad del permeado.

La calidad del permeado esta evaluada en términos de coloración y turbidez, la

microultrafiltración elimina en promedio 90 % de turbidez, independientemente del uso de

floculación. La microultrafiltración retiene moléculas que dan color y que son indiferentes al

pretratamiento.

Cuando et proceso de filtración es precedido por el paso de floculación, la proporción del

decolorado alcanza en promedio 50 % independientemente la membrana usada.

65

... . ... , , . ,,, - ..,. *.._ ..,,,,.., *- . I ,".* ..., ...,..,, ~ < , . *_ . ... .... , .~.. . ., .

El pretratamiento refuerza considerablemente la retención de las impurezas coloreadas en

las membranas. Sin pretratamiento con membranas de 15 KD (menor tamaño de poro

usado) remueve aproximadamente 40 % de los colorantes en el permeado. Con

pretratamiento de floculación incrementa la decoloración a 58 % que es la máxima

decoloración alcanzada en membranas, aunque no es viable por su baja capacidad.

La microultrafiltración para procesos de refinación es particularmente atractivo para

pequeñas escalas, ya que está no requiere del pesado equipo de refinerías azucareras

(Cartier et al., 19966).

8.2.3. Descripción del sistema APPLEXION.

Las instalaciones de ultrafiltración consisten de 2 líneas paralelas de filtración usando 3

sistemas continuos: dirección, alimentación y sangrado (Figura 14). c ,. ;.. I /

Macromoleculas y sales

. = .. .- ... . . . . . . * Cales

FUENTE : Cortesía de Alfa Laval, 1993

FIGURA 14. Membrana del sistema de ultrafiltración.

El sistema de UF que se describe a continuación tiene una capacidad de 300 toneladas

de jugo permeado por hora o 1170 GPM de flujo permeado (Figura 15).

- Diámetro de poro igual a 0.02 micrón - Area de 940 m2

- Largo de la membrana 1200 mm y 856 mm - 99 membranas de Kerasep / módulo

- Diámetro de membrana 25 mni y 20 mm. - 10 módulos por unidad

- 3 unidades en serie por linea -19 canaledmembrana 2.5 mm de

diámetro cubiertas de Óxido de zirconium. (Kowk, 1995a).

66

FIGURA 15. Sistema de ultrafiltración.

El jugo clarificado es filtrado a través de dos filtros continuos con malla #I 50, para remover

particulas finas de bagacillo, este jugo se deposita en tanques de balance. De estos

tanques el jugo es enviado por gravedad a los tanques que abastecen el sistema de U.F.

(Know, 1995b).

Una bomba manejada por frecuencia variable es usada para mantener una presión

constante dentro de la primera unidad, El jugo antes de pasar al sistema de ultrafiltración,

pasa a través de un filtro de seguridad, malla #EO y a un intercambiador de calor para

calentarlo a 95 "C y entrar a las líneas de ultrafiltración.

El jugo retenido pasa de una unidad a la siguiente con bombas de circulación proveyendo

la velocidad deseada en los canales (Figura 16). El jugo permeado (jugo limpio

ultrafiltrado) es removido de los módulos y colectado dentro una cisterna a traves de un

sistema de tuberías.

El jugo que sobra de la ultima unidad es el 10 % del total del jugo que entra al sistema de

Ultrafiltración es reciclado hacia atrás a un clarificador-separador.

. . .

67

FUENTE: Know, 1994.

FIGURA 16. Esquema de 4 membranas de ultrafiltración en serie.

Como las membranas son progresivamente tapadas sobre la superficie de la fracción

retenida, el diferencial de presión incrementa progresivamente cuando la presión detrás de

la membrana alcanza un limite máximo admisible y/o cuando la presión del permeado baja

alcanzando 62 Kpa (9 psi), entonces la producción de la linea es automáticamente

interrumpida cerrando la válvula e inmediatamente inicia un ciclo de limpiado. Una corrida

de producción dura entre 24 a 48 horas dependiendo de la calidad del jugo y otros

factores (Kwok, 1995b).

8.2.3.1. Ciclo de limpieza.

El sistema consiste de un tanque, una bomba, tanque de agua caliente, filtro de

protección, punto de mezclado y estación química. El ciclo de limpieza completo toma de 1

hora a 45 minutos con la siguiente secuencia:

1 .- Drenado del permeado y el retenido de las unidades.

2.- Prelimpiado con agua caliente a más de 60 "C, para remover los depósitos de la

superficie de las membranas.

3.- Limpiado básico usando una solución de hipoclorito a 300 ppm de 20 a 30 minutos.

4.- Enjuague con agua caliente

5.- Limpiado con ácido usando ácido fosfórico a una concentración del 0.5 % de 5 a 7

minutos.

6.- Enjuague final con agua caliente y prueba con agua para comprobar las condiciones

iniciales de operación por 10 minutos.

68

La producción continúa hasta que la velocidad reducida del flujo del permeado aumente a

90 % de la velocidad del flujo preestablecido.

El sistema de ultrafiltración logra una retención en color entre 10 y 15 % del jugo

clarificado, sin embargo el jarabe obtenido después de evaporación da una reducción de

color de más de 40 %, esto indica que la UF remueve componentes precursores de color,

previniendo la formación de éste durante la concentración (Kwok, 1995b).

8.3. INTERCAMBIO IÓNICO

8.3.1. Principio de funcionamiento.

Un ión se define como un átomo o grupo de átomos eléctricamente cargados. Siendo más

frecuente en substancias inorgánicas, el ejemplo más común es la sal donde existe una

fuerte reacción, ocurre cuando un átomo de sodio pierde un electrón, dando un ión Na',

positivamenle cargado, y el átomo de cloro gana un electrón dando un iÓn CI- cargado

negativamente. Los iones formados tienen propiedades muy diferentes al de los átomos

neutros de donde provienen.

Existe una gran fuerza atractiva ei:tre los iones positivos y negativos, pero si tenemos un

ión positivo y un ión negativo muy cercas entre si, existe !a posibilidad de que sean

substituidos por una clase de ión positivo por otro (intercambio catiónico), o una clase de

ión negativo por otro (intercambio iónico). La substitución es conocida como intercambio

iónico (Walton, 1957).

Existen don tipos de intercambiadores, catiónicos y aniónicos. Los intercambiadores de

cationes se pueden considerar como aniones insolubles, en los que el catión

acompañante se intercambia con facilidad. Los intercambiadores de aniones son lo

contrario de lo anterior (Chen, 1991).

El intercambio iónico es reversible intercambiando iones similares al cambio anterior, la

reacción se realiza en una solución y un cuerpo sólido insoluble, éste no contamina la

solución de algún modo, solo tiene la función de intercambiar iones (Walton, 1957)

Un intercambiador de iones debe tener tres características.

a) Debe tener iones propios

b) Debe ser insoluble en agua bajo todas las condiciones, esto pretende que las moléculas

deban ser muy largas.

c) Debe ser bastante poroso, para que iones pequeños tales como el ión Na puede

moverse libremente en y fuera de el sólido.

Un intercambiador molecular contiene cientos de átomos, además de los que se

encuentran enlazados formando largas cadenas o redes, dando un gran cuerpo con

múltiples cargas ionicas, pudiendo ser de cualquier carga positiva o negativa.

Para neutralizar estas cargas, se encuentran sujetando pequeños iones de carga opuesta

deben estar presentes, (iones de menor tamaño) esto iones son los que cambian de

lugares con los iones que se encuentran en solución.

Cuando los iones de menor tamaño son positivos la molécula es un intercambiador

catiónico y cuando son negativos es un intercambiador aniónico

La ley que rige este intercambio de cargas es la correspondiente a la neutralidad eléctrica

y el número de iones deben ser siempre constante (Waíton, 1957).

La reacción de cambio que ocurre puede ser representada por el equilibrio del sitio sobre

el cual se realiza en intercambio. La constante de equilibrio para el intercambio iónico es

usualmente del orden de 1 O o menos y por lo tanto remueve todo el Ca++ (Senko y Piane,

1965).

70

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FUENTE: Senko y Plane, 1965.

FIGURA 17. Principio de resinas de intercambio iónico.

El intercambio iónico es la sustitución de iones de una resina o lecho iónico por los iones

de un substrato líquido. Las resinas iónicas son materiales insolubles que poseen sitios

iónicos.

Para que el intercambio iónico se lleve acabo exitosamente, influyen, por un lado la

capacidad de intercambio de la resina (superficie de contacto y número de sitios de

intercambio), y por otro el grado afinidad (coeficientes de selectibilidad con respecto a un

iÓn ‘H o ión -OH) que tengan los iónes para desplazar a otros. Además, es importante

considerar los siguientes factores: la temperatura, la viscosidad y el tiempo de contacto

(Chen, 1991).

Las resinas catiónicas son regeneradas con ácido y contiene iones hidrogeno (H’)

intercambiables para remover de la mezcla cationes (Ca2’, Na2’,). A contrario de las

resinas aniónicas que contiene hidroxilos (OH-), en este caso son cambiados por aniones

por ejemplo (S02.) (“I?). AI pasar una mezcla por ambas resinas la operación produce

más agua, a este proceso es conocido como deionización o desmineralización (Walton,

1957).

72

El intercambio iónico tiene varios campos cie aplicación en la industria azucarera, entre

ellos: decoloración, desmineralización, inversión controlada, exclusión de ioces,

substitución selectiva de iones. Sin embargo, su uso se ha limito..:s, debido a1 cieLntu

problema que piantea la eliminaci6n del regeiieímta (Chen, 1991).

8.3.2. Materiales intercambiadores.

Existen muchos materiales intercambiadores (resinas), que muestran diferente capacidari

de intercambio, pero para que un iniercambiador de iones sea Giil es necesario que haya

un gran número de sitios de intercambio. A fin tie obtener la máxima capzciciad de

intercambio, se fabrican polimeros orgimicos sintéticos con un grupo iónico en cada

unidad del polímero. El grupo iónico normairnerte solirble se hace insolubie .?ijan&lci i! un

polímero, o resina.

Los grupos funcionales para los iii!ercambiadores d? caiiones son !cis ácidos sdifóiiicm,

carboxílico, o fosfórico. El grupo furicional para los ii;teicambiadore; cie aiiiocer :;on !is

aminas cuaternarias, terciarias, o secundarias

Las resinas que más se emplean como soporte son el estireno con el divinil benceno, O los polímríos acrílicos (ambos derivados del petrb!eo). Dichos materiales tienen urd

capacidad de inisrcambio del orden de 2-10 rniq/g Las iesinas tienen por 1s gene;-al Ii

forma de cuentas porosas (pequeñas perlas), con un tamaño tie partícula en& 20 y 53

mallas (Chen, 1991).

8.3.3. Aplicaciones en la industria wuiare;a

8.3.3.1. Decoloración.

En muchas refinerías para decolorvr se utilize carbón animal y para complementar esta

operación se ha combinado con el intercambio iÓj-iic3. Se utiiiza aiites o después o entre

los carbones absorbentes.

73

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FUENTE: Chen, 1991.

FIGURA 19. Resina Poliacrílica de tipo alifatico.

La forma física de la resina que se prefiere es la macrorreticular debido a que es de

naturaleza porosa más abierta, lo que permite que las grandes moléculas del colorante

alcancen más fácilmente los sitios de intercambio o adsorción y es menos ensuciada por

los compuestos fenólicos.

Es común combinar resinas tanto acrilicas como estirénicas, colocadas en serie con la

resina acrílica en primer lugar, ya que son más resistentes, duran más tiempo, y se

regeneran de manera más limpia en condiciones de sobrecarga (que es provocada por los fenoles y material particulado de la clarificación), aunque tien2 el inconveniente de tener

una baja capacidad de intercambio; a diferencia de las resinas de estireno tienen mayor

capacidad de remover colorantes a un nivel más bajo. La mejor decoloración se lleva

acabo a un pH mayor de 8 en el que los colorantes están mas altamente ionizados (Chen,

1991 ).

8.3.3.2. Desrnineralizaci,ón.

En este caso se utilizan dos intercambiadores de iones: un intercarnbiador de cationes en

la forma hidrogenada y un intercambiador de aniones en la forma de hidróxido. Después

de pasar por ambos intercambiadores, todos los cationes han sido intercarnbiados por

hidrógenos y todos los aniones por hidróxidos; estos se combinan para formar agua, y el

licor de azúcar es completamente no iónico.

75

* ---.-,,*, ... ~ ,,.. , ., . ., ..... . .. . . . . , . .

Debido a que las condiciones entre las columnas son muy ácidas o muy alcalinas, no se

puede pasar el jarabe por separado, ya que hay destrucción de la molécula de sacarosa;

para evitar esta situación se mezclan ambas resinas en un lecho mixto y al licor de azúcar

se deja a un pH alto o bajo sólo durante el tiempo que se requiere para pasar de una

partícula a la siguiente. Esto sucede con bastante rapidez y la destrucción de sacarosa

resulta insignificante (Chen, 1991).

Para la regeneración del catión se utiliza ácido sulfúrico al 5 % y se utiliza un 200-300 YO de su contenido estequiométrico. La regeneración del anión se realiza con hidróxido de

amonio al 25 % y la cantidad usada es del 110 % del teórico (Belausteguigoitia, 1958)

La desmineralización se lleva a cabo en licores que ya han sido clarificados y decolorados,

de manera que la carga de ceniza es minima (Chen, 1991).

8.3.3.3. Inversión controlada de sacarosa.

Se utiliza un intercambiador de cationes en la forma hidrogenada es funcionalmente un

ácido insoluble, y catalizará asi la reacción a medida que pase la solución de azúcar.

Primeramente, la sacarosa debe ser totalmente desmineralizada. Se pasa después a

traves de una columna de cationes en la forma hidrogenada. No tiene lugar ningún

intercambio pero la resina cataliza la reacción de inversión. El grado de inversión está

controlado por la temperatura y el tiempo de contacto (gasto o caudal) (Chen, 1991)

8.3.4. Secuencia típica de operación.

La secuencia tipica de operación de una unidad aniónica de decoloración de azúcar es:

dar servicio, desazucarar, lavar a contracorriente, regeneración con salmuera,

desplazamiento de la salmuera, enjuague final.

Durante la etapa de servicio, se hace pasar el licor de azúcar a alrededor de 6165 "Bx y

80 "C a través del lecho de resina a cerca de 63 lprnlm3 de resina (0.5 Ipm /ft3 resina), 4

volúmenes de lecho por hora (VLH), o 15 minutos de contacto.

76

m r - . , -.* ..l.__,,..... ~ .... "... . , ..... ,..~... ~ ,

Un lecho recién regenerado decolorará quizá al 75 %, pero su capacidad disminuirá quizá

a 25 % al final del ciclo de operación; por lo que en promedio se considera una

decoloración del 50 %.

Para la regeneración de cada 0.03 m3 (1 ft3) de resina en el lecho se le hace fluir entre 7 y

8 kg (15 y 18 Ib) de sal (NaCI) aplicada a un concentrado de 12 Yo en peso, la cual se hace

pasar a través del lecho a alrededor de 63 Ipm/m3 de resina (0.5 gpm/ft3 resina), o 4 VLH,

al terminar la regeneración se realiza un lavado con agua. La regeneración con simple

salmuera no separará totalmente los cuerpos colorantes, por lo que se usa salmuera

alcalina, la cual resulta beneficiosa, y no así la salmuera ácida.

En un sistema típico de cuatro columnas, tres estarán en operación durante la etapa de

servicio (la secuencia completa de operación es alrededor de 6-8 horas); una sale de

servicio, se regenera y vuelve a la operación cada 8 horas.

Por regla general, se descoloran de 50 a 1 O0 volúmenes de lecho en cada ciclo, y la vida

de la resina es de 250-350 ciclos. La vida total de la resina es de aproximadamente un

año, así que uno de los lechos de un sistema de cuatro columnas se sustituirá con una

nueva resina cada tres meses (Chen, 1991).

Algunos autores proponen colocar un 10 % de resina catiónica al lecho anió;-,lco

decolorante con el fin de eliminar la dureza del jugo debido al Calcio y el Magnesio (estos

provocan incrustaciones en los tachos y bajo aprovechamiento del calor); donde la

salmuera regenerante convertirá también al intercambiador de cationes a la forma sódica,

aplicando una salmuera ácida sólo cada pocos ciclos y es luego seguida por una salmuera

alcalina (Celle y Herve, 1988; Chen, 1991).

77

8.3.5 Métodos de recuperación del regenerante (NaCI).

8.3.5.1. Recuperación por Cristalización.

Una vez que se obtiene el "refinado ~ u a v e " ~ , primero es concentrado en un evaporador a

30 "Bx y se le adicionan las sales clarificadas que fueron recuperadas del "refinado duro"5;

esta mezcla se hace fluir a través de las columnas descalcificadoras para regenerar la

membrana. Después de pasar el fluido por la unidad iniercambiadora, el "refinado duro" se

concentra 25 "Bx y después en un cristalizador a 50 "Bx, en donde un conjunto de sales

de cloruro de sodio y potasio se recuperan totalmente, estas sales son disueltas en el

"refinado suave" y tratadas con un floculante para ser clarificadas con un filtro prensa; y

una vez obtenida la salmuera clarificada, es mezclada con el resto del "refinado suave" y

cerrar el ciclo. Para complementar la regeneración se puede usar una solución de NaCl o

KCI.

Cuando las melazas descalcificadas tienen poca capacidad de regeneración, un sistema

de apoyo inyecta una salmuera rica en iones Na.

La regeneración en las columnas descalcificadoras de intercambio catiónico, se realiza

con el "refinado suave", rico en monovalentes, el cual es mezclado con sales recuperadas

del "refinado duro" y si es necesario se le inyecta una salmuera rica en ¡ones Na

(regularmente en el orden de 100 kg de NaCl por 1 m3 del lecho de la resina) (Figura 20).

REFINADO SUAVE: Es el flujo remanente de la desazucarización por cromatigra;ia liquida. compuesta por 4

azucares y con baja concentración de iones de magnesio y calcio.

' REFINADO DURO: Es el flujo remanente de la desazucarización por cromatografia liquida. compuesta por los no azucares, pero con alta concentración de magnesio y calcio, ya que cuando era "refinado suave" se utilizó para regenerar las columnas de intercambio iónico.

70

- __<"* ..,-.,....- _," ,. ..... .. - . ... .,_ .. , .. .... .-.

r---

FUENTE: Know, 1996b.

Figura 20. Regeneración con melazas de " 6 para columnas de intercambio ¡único.

La solución del "refinado suave" ya enriquecida, se hace p?sar por las columnas

intercambiadoras, dando a la salida un "refinado duro" a 5 "Bx, el cual se concentra a 60 y

75 "Bx a una temperatura de 65 "C, de esta manera las sales de NaCl forman cristales de

100-300 micras, que son fácilmente separados en un licor de relativamente baja

viscosidad por medio de una bomba. El NaCl recuperado alcanza cerca del 98 % de la

cantidad adicionada en el "refinado suave".

Los cristales se obtienen a una baja pureza (70-76 %), que depende de la concentración

que haya tenido el licor madre y el que se haya adherido a estos. Entonces los cristales

son disueltos en agua o diluidos en el "sort refinate" dándonos una solución turbia a una

concentración de 30 % sólidos disueltos (SD), debido a la polimerización y agregación que

se presenta a altos niveles de salinización y la concentración del NaCI, por lo que, es

necesario ser clarificado antes de usarlo como regenerante. La clarificación se realiza

usando un floculante polímero y un filtrado (Saska y Lancrenon, 1994).

79

. .. . . , . . . . .... .. .. ~ . . ~....

8.3.5.2. Recuperación por Nanofiltración.

Cuando de la unidad intercambiadora de aniones para remover los colorantes, reduce su

capacidad de intercambio, es necesario regenerar la resina con una salmuera; al pasar el

regenerante se obtiene a la salida de la unidad un eflLente alcalino, con una alta

concentracióri de NaCl y colorantes orgánicos, con dificultades para su eliminación.

Se ha probado que al pasar dicho efluente por nanofiltración en membranas orgánicas las

sales iónicas monovalentes como el cloro y sodio son separadas de las largas moléculas

orgánicas e inorgánicas; logrando un ahorro en el consumo de sal del 80 %, un 85 % en

agua, reduciendo el volumen de desecho en un 85 % (Cartier et a/., 1996a).

8.3.6. Sistema Comercial APPLEXION.

Este sistema consta de dos columnas, cada una tiene un volumen de 45 metros cúbicos

de resina fuertemente catiónica y 15 metros cúbicos de materiales inertes, las columnas

de intercambio iónico son de 4 metros de diámetro y 7.6 metros de alto. En la Figura 21a

se muestra el ciclo de producción, en donde el jugo es bombeado hacia arriba, a través de

la resina, y de esta manera el calcio y el magnesio son intercambiados por el Sodio y el

Potasio de las resinas y el jugo ablandado es descargado por la parte superior de la

columna a un tanque, que suministra al evaporador. El ciclo de operación puede durar de

8 a 10 horas, dependiendo de la cantidad de calcio y magnesio intercambiado en la i.ssina.

Se ha probado, que con este sistema se remueve el 80 % de la dureza del jugo.

En la Figura 21 b se muestra el ciclo de regeneración, donde se observa que las melazas

descalcificadas de la templa "B' a 65-70 "C son bombeadas hacia abajo a través de la

resina. Estas melazas contienen un alto contenido de iones K y Na con respecto a los

iones de Ca y Mg. Durante el ciclo de regeneración, los iones Na y K son intercambiados

por los ¡ones Ca y Mg previamente adsorbidos por las resinas. Las melazas duras de la

templa B son enviadas al evaporador para ser concentradas.

El agua dulce generada durante el ciclo de regeneración es usada para diluir las melazas

descalcificadas de la templa "B'.

* , C_I.l t._. ...* .... - . . , . ..... ~, , .,...._.._.I._

LT-

. . .. I. -

FUENTE: Know, 1994. FIGURA 21. Sistema de regeneración de columnas de intercambio i o i ,

b) Ciclo de limpieza. de producción.

Es importante considerar, que bajo este método no hay una completa regeneración de la

resina. Por el uso de las melazas descalcificadas como regenerantes, deben cumplir una

relación equivalente de Na y K I Ci y Mg igual o mayor al 3.5, y cuando este sea menor

será complementado con una salmuera (Kwok, 1995a).

8.4. SEPARACION POR CROMATOGRAFh LíQUiDA.

8.4.1. Principio de funcionamiento.

El funcionamiento se asemeja a las resinas de intercambio iónico, la diferencia radica en

que en cromatografía la interacción entre la resina y los compuestos a separar, es más

fuerte; logrando separar compuestos de igual carga de una mezcla, en suostancias

individuales.

81

. . . . ..I . ~

"+.I . .<... ,* , ...~ ,.-.. ... , .. _.. ,.. , ,... ..~.

La separación se logra debido a las diferencias de atracción de las substancias que

forman la mezcla, es decir no todos las moléculas son (solutos) son sujetados con igual

fuerza por la resina (intercambiador), debido a la diferencia entre las moléculas orgánicas

en la polaridad, el tamaño, la forma y otros factores.

Estas diferencias en el comportamiento en la adsorción de sustancias contenidas en un

disolvente móvil (líquido), sobre un sólido estacionario se utilizan para conseguir la

separación de los componentes de una mezcla. La adsorción se lleva acabo en la

superficie de la resina, aumentando la concentración en la interíase que rodea a la resina

(Walton, 1937). Esta separación sobre el adsorbente depende del equilibrio entre las

moléculas adsorbidas en la resina y las que están libres en el disolvente, moviéndose las

moléculas ya separadas entre las dos fases (interfase).

De esta forma determinados solutos que tienen una elevada afinidad por el adsorbente

pasan muy lentamente mientras que otros con menos afinidad lo harán más rápido.

La adsorción implica interacciones del orden de fuerzas electrostaticas o enlaces de

hidrógeno que son más fuertes que las interacciones iónicas que ocurren en intercambio

iónico.

Los sitios adsorbentes o activos provienen principalmente de los defectos (grieta, filos,

etc.) en la red cristalina de la resina donde las fuerzas electrostaticas están proyectadas

parcialmente al exterior, logrando adsorber al soluto con sus propias fuerzas interiores

(¡ones). Cuanto mayor sea la separación de carga del soluto (mayor momento dipolar),

mayor será la adsorción (Abbott y Andrews, 1970).

Los solutos adsorbidos individualmente por la resina forman platos, que son desplazados

por el regenerante (vehículo) forzándolos a salir de la columna. Así las moléculas que está

sujetado con menos fuerza son desplazadas primero y las moléculas sujetadas con mayor

fuerza se avanzan más lentamente a traves de la columna, lográndose la separación entre

los componentes (Walton, 1957).

La cromatografía líquido sólido se aplica en la separación de sustancias de mediana a

baja polaridad. Las tres variantes que influyen en el fenómeno de adsorción son: el

adsorbente (resina), disolvente y las sustancias a separar. La regla general para elección

del adsorbente es utilizar: adsorbentes poderosos (activos) para sustancias no polares y

adsorbentes con menos actividad para sustancias más polares. Es necesario elegir la

polaridad del disolvente análogo a la muestra a emplear es decir un disolvente polar para

una mezcla polar y un disolvente no polar para una mezcla no polar. El adsorbente debe

estar en mayor proporción que la muestra a separar (Abbott y Andrews, 1970).

8.4.2. Sistema APPLEXION

El sistema de cromatografía de APPLEXION, produce tres fracciones en las rnelazas de

B: sacarosa, azúcar invertido y "refinado suave". Se utiliza el principio de lechos con

Movimiento Simulado (Simulated Moving Bed -SMB-) donde las melazas son

continuamente admitidas en varias etapas y las fracciones de 10s ;;L; productos son

continuamente removidas obteniendo un 90 YO de eficieiicia en extraccón de azucares

disueltos.

El sistema esta compuesto por 4 columnas conectadas en serie (Figura 22), cada una

tiene dos secciones que da un total de ocho secciones. El sistema de separación consiste

en la alimentación por medio de un bombeo continuo del jugo clarificado, rnelsza

desmineralizada y agua, y se extrae continuamente tres o dos productos por medio de un

encendido periódico en los puertos de entrada y salida mediante un medidor de flujo, lo

cual simula el movimiento de los lechos a contracorriente.

Es decir que la melaza es bombeada a las columnas, controlmdo la velocidad del flujo por

medio de un control cíclico y son eliminadas del sistema por medio de agua

descarbonatada y desmineralizada, el flujo del agua también es controlado por un control

cíclico. La sacarosa y el azúcar invertido son extraídos continuamente del sistema por

medio de un control de flujo cíclico y el "refinado suave" es extraído usando un control

cíclico de presión.

a3

. . . .

. . .._, . , ,, , ..’ ~.. , C<C.,t-.”_l_ L _...._.,...__.__ “ .... ..-_I ..,.....,. ..- ~.~ ~ . . . , .

El sistema es controlado por una computadora, la cual continuamente calcula el balance

de materiales, por medio de información análoga de sus aparatos de medición, y por

consiguiente, modifica los parametros del flujo. La computadora controla varias

secuencias de un ciclo; ocho secuencias corresponden a ocho pasos de entrada y salida

de productos en las columnas (Kwok 1994).

,---. I --I 1 Celda 1 ,

i

! i - j I Celda 2 1

;-------

i

r, I -_ I ,I .. ,., , -- ~ -

FUENTE: Know, 1994.

FIGURA 22. Celdas de cromatografía de salida.

Para el diseño de este equipo se considera el tamaño y dimensi6n de las columnas,

localización de los puertos de entrada y salida (que definen la longitud de la zonas I, II, 111,

IV y V, donde la velocidad del flujo se mantiene constante) y el flujo de la melaza, del

agua, el reciclado, el extracto e invertidos (Figura 23).

INVERTIDOS SACAROSA

AGUA - V

, ._-.-_

DlRECClON M E W A DEL FLUJO U ---- .. -; .- B

I

Fuente: Know, 1994.

FIGURA 23. Esquema del separador cromatográfico de ocho columnas para meladura y/o melazas de

cana de azúcar Posición de los puertos de entrada: Melaza y Agua. Posición de los puertos de

salida: Refinado suave, Invertidos y Sacarosa. Las zonas I, ll,111, IV y V, representan las regiones del

sistema con flujos constantes, definidos por la posición de los puertos de entrada y salida.

Para entender el funcionamiento de este equipo es importante considerar que: la

velocidad media u (cmlmin) de la sacarosa (S) y los no-azucares (NS) esta parcialmente

determinada por la velocidad del fluido intersticial v en cualquier zona, la constante f es la

relación del lecho resina /líquido (donde f= (I-e)/e, y e es la fracción vacía) y el coeficiente

de distribución K (dependiendo de la composición), estan relacionados de la siguiente

manera:

Por lo que para hacer posible la separación entre la fracción de sacarosa y los no-

azúcares en las zonas I I y 111, se tiene que cumplir con la siguientes reglas:

US (11) UNS (111)

85

~ . . . ~ .- .. ~ ~ . . .. ~... . .. .

v(lll) + v(A1imentación) v(iii) <

1 +fKs I +fKNs

Teniendo en cuenta que :

v(lll) = v(i) + v(Agua) - v(lnv) - v(Ext)

Para la selección del SMB, se logra a partir de referencias experimentales, concretandose

a cumplir los tres puntos siguientes:

i) Tener la máxima diferencia entre el KS - KNS seleccionando la resina adecuada.

Esto se logra facilmente con componentes matemáticamente lineales, sin embargo en la

realidad implica más cosas para ambos K's, considerando principalmente que la KNS es

:una variable dependiente del sistema de carga.

ii) Volumen minimo de alimentación F(v(ALIMENTACION)=F/Ae, donde A es la sección

transversal de la columna.

Esta es equivalente, si se mantiene sobre el sistema una carga constante en kg DSI m3

de resina /día, maximizando la concentración de la alimentación.

iii) Obtener la máxima velocidad del reciclado v(1).

Es el punto más complejo del sistema que esta afectado por el incremento en la caída de

presión en las columnas, los requerimientos de energía y el incremento en el HETP

(banda de ensanchamiento) de los azúcares a un alto flujo; estas limitaciones son debido

a la restricción a la disfusión de los azúcares dentro de la resina (Saska y Lancrenon,

1994).

8.4.2.1. Principio de Lechos con Movimiento Simulado (SMB)

En la Figura 24 observamos como después de adicionar la mezcla a purificar (melaza), se

forman los platos de las especies que conforman la mezcla, de esta forma solo se aprovecha el 20 % de la columna.

86

Esto se refleja en una baja eficiencia de

ia columna ya que una gran parte de la

columna se encuentra sin utilizar, para

aprovechar al máximo la columna, se

diseño el sistema de lechos con

movimiento simulado; esto consiste en

dividir la columna en secciones (celdas),

e inyectar la mezcla en la parte de la

columna teóricamente libre y recuperar

las especies separadas, en otra parte de

la columna (Figura 25).

FUENTE: Elaboración propia FIGURA 24, Columna de cromatografia

sistema tradicional.

FUENTE: Cortesía de APPLEXION

FIGURA 25. Puertos de entrada de la mezcla “melazas”, se mueswa también la reGirculación.

a7

De esta forma se puede pensar que es una columna dividida en 8 celdas, inyectando

melaza por la parte superior de cada celda, es decir una columna con varios puertos de

entrada (Figura 26).

El paso de la melaza a través de la celda de la celda 2

comenzara a separar los componentes, formando los platos

cromatograficos, este flujo es pasado a la celda 3 y esta a su

vez a la celda 4, hasta lograr su mayor separación, de esta

forma la celda 8 transfiere a la mezcla a la celda 1,

recirculando y continúe la separación de las especies.

FUENTE: Elaboración propia Figura 26. Semelanza entre una columna y 4 puertos de entrada

La extracción se realiza mediante la inyección de agua (agente eluente) y es recuperada

por los puertos de salida (Figura 27).

FUENTE: Cortesia de APPLEXION

FIGURA 27. Puertos de salida de las especies separadas; se muesira la entrada del agente . .

88

De esta forma por los puertos de

salida se obtendrán una a una las

especies cromatografiadas,

obteniendo primeramente los no

Pllm3

1; azúcares, después los azúcares 0 5 invertidos y finalmente la sacarosa.

Q Y

< L' El encendido y apagado de los

puertos de entrada y salida se logra con la ayuda de un sistema FIGURA 28. Semejanza de una columna formada por

FUENTE: Elaboración propia

4 celdas computarizado, el cual detecta las

concentraciones del flujo cerrando o abriendo los puertos para la salida y entíada de los

diferentes productos- melaza, sacarosa, invertidos y los no azúcares según sea el caso

(Figura 28).

8.5. METODOS DE HlDROLlSlS DE SACAROSA (INVERSION).

8.5.1. Hidrólisis ácida

Los factores que controlan el proceso con la concentración de reactantes son temperatura

y tiempo, El grado de disociación de cada ácido, le confiere propiedades diferentes de

inversión, por lo que el tipo de ácido empleado resulta importante para la velocidad Se

inversión que se debe alcanzar. Comúnmente se utiliza ácido clorhídrico, sulfúrico

fosfórico y cítrico. Para producir licores de bajo contenido de cenizas, color y 50 YO de

inversión, empleando hidrólisis ácida; es necesario partir de una solución de sacarosa

altamente purificada, la cual se calienta a 60-70 "C y se acidifica hasta pF1 2

manteniéndose bajo estas condiciones durante 2 a 4 horas.

Mayores porcentajes de inversión se logran, incrementando la temperatura, tiempo de

reacción y concentración de sacarosa. Las desventajas que se presenian es una

destrucción parcial de azucares reductores, incrementando el contenido de cenizas, color,

la formación de hidroximetilforíural y producción corrosión de los equipos, además de

obtener un producto de sabor no es muy agradable. (Polanco y Duarte, 1985).

89

8.5.2. Resinas de Intercambio Iónico

Se lleva acabo mediante el empleo de resinas sulfónicas de bajo entrecruzamiento, que

proveen la cantidad de hidronios necesarios para caializar la reacción. La operación es

continua pasando la solución de sacarosa a través de columnas que contienen la resina

Un determinado grado de inversión se logra controlando el tiempo de reacción,

temperatura, densidad de grupos reactivos y porosidad de la resina. La desventaja de este

método radica en el costo de las resinas, su regeneración y el reciciaje del producto

(Polanco y Duarte, 1985).

8.5.3. Hidrólisis Enzirnática

Se lleva acabo utilizando la enzima f&fructofuranosidasa, conocida como invertasa, la cual

es producida por un gran número de microorganismos y plantas superiores, la obtenida de

levaduras es de mayor importancia técnica. La actividad de la enzima en soluciones de

sacarosa esta influida por temperatura, pH, concentraciones de sacarosa y enzima. A nivel

mundial se realizan investigaciones para lograr una inversión enzirnática que sea rentable

(Ver anexo V).

Para la hidrólisis se ha empleado tanto la enzima como levaduras productoras, levaduras

del género Sacharornyces. Con este método se pueden lograr mayores porcentajes de

inversión respecto a los anteriores, además de obtener un producto con mejores

características organolépticas.

Se conoce el método de inmovilización de la enzima en un soporte adecuado reduciendo

los costos por conceptos de enzima, ya que este soporte se puede reutilizar por largos

períodos de tiempo, llegando en algunos casos hasta años (Polanco y Duarte, 1985).

La enzima invertaza actúa a un pH óptimo entre 4.0 y 5.5 (Reed, 1966; Pancoast y Junk,

1980). Las preparaciones Comerciales de esta enzima tienen una actividad maxima a 55

"C; su desnaturalización ocurre arriba de 59 "C en bajas concentraciones de sacarosa y a

65 - 75 "C en concentraciones altas de sacarosa (Pancoast y Junk, 1980).

8.6. CONDICIONES DE ALMACENAMIENTO.

La sacarosa líquida desionizada, en las condiciones de almacenamiento se mantiene en

norma por 28 días a 30 "C y a 40 "C sólo 14 días, debido al desarrollo microbiológico

(Galbán et al., 1988).

Estudios que se realizaron para la preservación de azúcar líquido en tanques de

almacenaje, concluycron que debían estar equipados con lámparas ultravioleta y filtros de

aire (Gaibán y Sapronov, 1982).

..... .

91

IX. PROCESOS PARA LA PRODUCCIÓN DE AZÚCAR

LíQUlDO QUE PODRíAN SER ADOPTADOS EN MÉXKO.

El proceso de producción de azúcar líquido a partir de caña de azúcar, puede ser obtenido

por diferentes procesos, dependiendo principalmente del mercado y las tecnologías

disponibles; en este capítulo se describen ocho procesos que se desarrollan con base al

proceso tradicional de azúcar cristalizado adaptando algunos equipos, para obtener

azúcar líquido a partir de caña descortezada, jugo clarificado, meladura, azúcar crudo o

estándar y melazas A y10 0.

9.1. PROCESOS DE PRODUCCIÓN DE AZÚCAR LíQUIDO A PARTIR DE CAÑA

DESCORTEZADA, JUGO CLARIFICADO Y MELADURA.

9.1.1. Proceso de Producción "MELACON"' (Maximino, 1986; Enríquez, 1988).

RECEPCIÓN - La caña es pesada y descargada con grúas o volteadores con amarres de

cadenas, se almacenan en el batey donde es lavada la caña con chorros de agua

asperjada Después es transportada hacia unas cuchillas giratorias, que cortan los tallos

quedando en astillas, a continuación la desfibradora de martillos oscilantes que rompen la

caña

MOLIENDA.- Esta etapa cuenta con una batería de molinos, de tres rodillos ranurados

que comprimen la caña; para extraer la máxima cantidad de sacarosa se hace una

imbibición (adición de agua o jugo con bajo contenido de azúcar al bagazo) con el jugo del

siguiente molino. El bagazo que se obtiene en el Último molino se imbibe con agua fría, al

final de este último molino el bagazo contiene de 45 a 50 YO de agua, mismo que es

aprovechado quemándolo en las calderas. El jugo que se envía a proceso, es tomado uc

los dos primero molinos y se denomina jugo mezclado, y es colado ya que contiene una

gran cantidad de bagacillo.

El nombre de este proceso fue denominado por el autor, este proyecto fue establecido en el Ingenio Coacalco con la finalidad de obtener meladura invertida destinado principalmente para néctares.

93

.. . ... .

CLARIFICAC1ÓN.- Primero se realiza una defecación por fosfatación y calcificación. Se

adicionan fosfatos a una concentración de 300 ppm en forma de pentóxido de fosfato,

durante 6 a 10 minutos, después se le aplica Ca(OH)2 (Hidróxido de Calcio) a 700 ppm

(hasta ajustar un pH de 7.2 a 7.4), y se deja reposar una hora, con la finalidad de formar

un flóculo que englobe y adsorba ciertas impurezas. Esto a temperatura de ebullición

(105 "C). Una vez forma& el flóculo se realiza una decantación propiamente en

clarificadores continuos a régimen laminar a temperatura de ebullición, sedimentando

los Iodos o cachaza, la cual es transportada al campo. El jugo clarificado tiene una

cantidad de sólidos presentes de 15 a 16 "Ex.

EVAP0RACIÓN.- El jugo clarificado contiene de 80 a 85 % de agua, dos terceras partes

son eliminadas en evaporadores de múltiple efecto al vacío. En esta etapa la temperatura

critica es de 11 O "C a un pH del jugo de circula por el múltiple efecto de 6.6 a 7.2. Por

arriba de esta temperatura las pérdidas aumentan rápidamente. AI producto de esta etapa

se conoce como meladura, a una concentración de sólidos de 60 a 65 % y 85" de pureza.

HIDRÓLIS1S.- Una vez que sale la meladura de los evaporadores, se lleva a un tanque

donde se dosifica la enzima y se promueve la inversión manteniendo una temperatura de

60°C.

PULIMIENT0.- Este se realiza con carbón activado que puede ser de carbón animal o

vegetal, y en algunos casos se pulveriza, segun sea el equipo. Después se hace pasar el

licor por filtros donde se separa -!gunas fracciones de carbón suspendido. Estos filtros

metálicos tienen un filtro ayuda (tierra de diatoméas).

EVAP0RACIÓN.- Después de invertir la sacarosa de la meladura se realiza la Última

evapo:ación en los tachos hasta alcanzar una concentración de 85 "Bx.

94

ALMACENAMIENTO.- Primero se hace pasar el jarabe a través de luz ultravioleta con la

finalidad de reducir al máximo la cuenta microbiana (hongos, levaduras y bacterias), que

nos pudiera causar problemas posteriores; y se manda a almacenamiento en tanques bien

sellados de acero inoxidable ( a veces con luz ultravioleta). A Lontinuacion en la figura 29

se presenta el diagrama de bloques del proceso descrito anteriormente.

95

bagazo

cachaza I CLAR-1

+ I EVAPORACIÓN 1

+ enzima 4 HIDRÓLISIS I

PULIMIENTO (Carbón activado)

I ALMACENAPAENTO 1

FUENTE: Elaboración propia.

FIGURA 29. Proceso de producción “MELACON”

96

_.

9.3.2. Proceso de Producción “MEDULA”’ (Propuesto por Enríquez, 1998).

RECEPCIÓN.- La caña es pesada y descargada con grúas o volteadores con amarres de

cadenas, se almacenan en el batey donde es lavada la caña con chorros de agua

asperjada. Después es transportada hacia unas cuchillas giratorias, que cortan los tallos

quedando de aproximadamente de 200 a 300 mm de largo.

DESCORTEZADO.- Una vez troceada se alimenta a una máquina descortezadora

obteniendo la corteza por un lado y la médula por otro. La fracción de médula a partir del

separador, representa alrededor del 78 % del peso total de caña procesada.

PRENSADO.- Una vez obtenida la médula se transporta a una prensa horizontal de

tornillo de doble huso para la extracción del jugo. No es necesario agregar agua de

imbibición, con lo que se logra un jugo concentrado de alrededor de 20 “Bx.

CLARIFICACIÓN.- Primero se realiza una defecación por fosfatación y calcificación. Se

adicionan fosfatos a una concentración de 300 ppm en forma de pentóxido de fosfato,

durante 6 a 10 minutos, después se le aplica Ca(OH)2 (Hidróxido de Calcio) a 700 ppm

(hasta ajustar un pH de 7.2 a 7.4), y se deja reposar una hora, con la finalidad de formar

un flóculo que englobe y absorba ciertas impurezas. Esto se hace a temperatura de

ebullición (105 “C).

Una vez formado el flóculo se realiza una decantación propiamente en clarificadores

continuos a régimen laminar a temperatura de ebullición, sedimentando los Iodos o

cachaza, la cual es transportada al campo. El jugo clarificado tiene una cantidad de

sólidos presentes de 15 a 16 “Bx. Para después pasar a través de dos filtros continuos.

’ Para este trabajo se asigno el nombre “MEDULA”. Este se deriva del uso de la medula de la caña, obtenido del descortezado de caña troceada.

97

, ., . , . .. . .. ... . . . . .. . . , ~ ~ . ~ ~ ~ . ~ ~ . . . , ,..

EVAPORACI6N.- El jugo clarificado contiene de 80 a 85 % de agua, dos terceras partes

son eliminadas en evaporadores de múltiple efech al vado. En esta etapa la temperatura

critica es de 110 "C a un pH del jugo de citwla por el múltiple efecto de 6.6 a 7.2. Por

amba de esta temperatura las pérdidas aumentan rápidamente. Al producto de esta etapa

se conoce como meladura, a una concentración de sdlidos de 60 a 65 % y 85' de pureza.

HIDR6LISIS.- La inversión de la sacarosa se puede hacer por varios mbtodos (ácido, enzimático e intercambio de ¡ones), según convenga.

DECOLORACI6N.- Se maliza un tratamiento con cahh activado, el cual puede ser

carbón animal o vegetal, y en alguno casos se pulveriza, según sea el equipo.

EVAPORACI6N.- üespués del decdorado se realize la última evaporación en los tadios

hastaalcanzartmaconcentraclón . de 85 "Ex.

ALMACENAMIENTO.- Primero se hace pasar el larabe a través de luz ulbavideta con la

finalidad de reaicir al máximo la amnia microbiana ( h o n ~ ~ ~ , levaduras y baderias), que

nos p u d i i caus~y pmbiemas postenores; y se manda a almacenamiento en tanques bien

seiledos de acero inoxidable y en algunos cams se tienen lámparas de luz ultravioleta

peraevitarcontaminaaone9.Acononueaón . enlefigua30,sepresentaeldiagremade

Moquesdesait0anteriomient e.

98

. . . . ~ .....,*.,,....,..I X I " "I ,....- + .-.,<-- A a- *1111 .,-"~..*.".".. .,_,. " " ~ ,._... .~ .,.__.. ., -, ., .

I RECEPCIÓN I

, corteza

bagazo

cachaza

EVAPORACI~N i,i HID RÓLI SI s +

(Carbón activado)

EVAPORACI~N

+ 1 ALMACENAMIENTO I

FUENTE: Elaboración propia

FIGURA 30. Proceso de producción "MEDULA"

9.1.3. Proceso de Producción ‘cSVLC”8 (Patente Applexion; Hervé et al., 1995).

La recepción, la molienda y la defecación se realizan en la forma ya descrita en el tema

9.1.1.

CLARIFICACI0N.- Una vez realizada la defecación el jugo clarificado pasa a través de

dos filtros continuos y es enviado a un tanque alimentador del sistema be ultrafiltración

(UF). Con una bomba de frecuencia variable para mantener la presión constante se

manda a al unidad de UF pasando antes por un filtro ayuda (malla %O) a una temperatura

de 95 “C.

El sistema de UF, utiliza una membrana de óxido de zirconio con un soporte cerámico,

tiene un tamaño de poro de 0.02 micras. A través de este, se separa por uii lado el jiigo

claro (“Permeado”), y por otro las impurezas que no pasaron la membrana (“Retenido“

equivalente al 10 % de jugo total), a la salida se tienen 7,000 de color ICUMSA y 2,000

ppm de CaíMg.

DESCALCIFICAC1ÓN.- El jugo perfectamente filtrado puede ser descalcificado en

columnas intercambiadoras de iones, esta tiene una resina ratiónica con una forma física

macroreticular fuertemente ácida. Tiene la finalidad de separar el Ca/Mg principalmente,

reduciéndolo de 2000 ppmlBx. a 200 ppmlBx. La regeneración de la unidad de

decalcificación se realiza utilizando mieles de “B” o “C’Yinales.

EVAP0FWCIÓN.- Esta operación se realiza como se describe en el tema 9.1 .I

CRISTALIZAC1ÓN.- Se realiza en evaporadores intermitentes de simple efecto al vacio

(tachos), donde la meladura se concentra calentándola a 65 “C, al vacio hasta la

sobresaturación, produciéndose la formación de cristales.

Este nombre fue denominado por el autor. Las siglas se derivan del ingles Sugar Very Low Color (SVLC), que en español significa Azúcar de Muy Bajo Color; adaptando los procesos de ultrafiltración en molinos y lechos de intercambio iónico en refinería.

8

1 O0

Adicionando a la templa azúcar glass (cristalización por nucleación), del 1.1 a 1.15 YO,

dependiendo de la pureza y calidad del material. Así la mezcla de cristales (1 mm) y

melaza queda concentrada hasta formar una masa densa (masa cocida). La cristalización

se puede realizar en las tres templas o tachos, A, B y C, segun convenga. La masa cocida

pasa a un recipiente con agitación continua (Cristalizador o Agitador), agotando la

cantidad de sacarosa, sobretodo en templas de C prolongando el contacto del grano de

azúcar con las mieles. -

La masa cocida se envía a través de los agitadores a las centrífugas, con tres telas

metálicas, la más fina tiene 625 perforaciones por pulgada cuadrada, la velocidad a la que

giran es de 1200 RPM separándose las mieles o licores madres. Las miles de templas A y

B se retorna al proceso para una nueva cocción, las templas de C se retira la miel final,

miel de C o miel incristalizable corno subproducto. El azúcar obtenido de las centrífugas B

y C es retornado al proceso en las templas A y B respectivamente. Por lo que solo se

obtiene azúcar cristalizado de las centrífugas de A. La miel final de C (de preferencia B)

puede ser agotada por un sistema de purificación (patente APPLEXION, en secc. 9.3.2.)

obteniendo mayores beneficios en la calidad del azúcar líquido.

FUNDIDO.- Una vez obtenido el azúcar cristalizado se disuelve a 60 "Bx en un mezclador

a una temperatura de 70 a 75 "C, usando las aguas de condensados.

DECOL0RACIÓN.- Con la finalidad de obtener un jarabe por debajo de los 50 ICUMSA

en color, el jarabe se hace pasar a través de dos unidades de intercambio iónico con una

resina aniónica para la adsorción de los colorantes. Ambos unidades se regenera con

salmuera (NaCI).

HIDR6LISIS.- La inversión de la sacarosa se puede hacer por varios métodos (ácido,

enzimatico y por intercambio de iones), según convenga. El pulimiento y el almacen se

realizan de igual forma como se describe en el tema 9.1.1. A continuación en la figura 31

se presenta el diagrama de bloques descrito anteriormente.

1 o1

... .... -- ,1-1 I .....__..._..__ ,___ ................. ... ............ _ I , ~. ~~ . ., c. p-

b bagazo

. / ................................................................................................................................ 7- CLARIFICACI~N

1 DEFECACIÓN 1 -

+ cachaza

retenido . .

I EVAPORACIÓN 1 ............................................... ~ ................................... ~ 4 i Templa "A", "B", "Ct j i " ..... i -1 CRISTA melaza

1 I FLJNDIDO I

(Intercambio aniónico)

1 HIDRÓLISIS 1

I ALMACENAMIENTO I FUENTE: Elaboración propia.

FIGURA 31. Proceso de producción "SVLC"

1 o2 ....... - . . . . . __

9.1.4. Proceso de Producción "ALD9" (Patente Applexion; Thibert, 1998).

La recepción, la molienda, la clarificación y la descalcificación, se realizan de la misma

forma ya descrita en el tema 9.1.3.

HIDR6LISIS.- La inversión de la sacarosa se puede hacer por varios métodos (ácido,

enzimático y por intercambio de iones), según convenga.

PURIFICAC1ÓN.- Una vez concentrado el licor de meladura, se purifica la solución por

medio de un sistema continuo de cromatografía líquida por exclusión iónica, bajo el

principio de Lechos con movimiento Simulado (SMB). Esta purificación consiste en la

separación de los no azucares ("refinado suave") de los azúcares (sacarosa, fructosa y

glucosa) a 6 y 30 "Bx respectivamente. La solución de los azúcares se pasa a un proceso

adicional de acondicionamiento para su uso como azúcar líquido; y el "refinado suave" se

utiliza como regenerante de la resina catiónica de las columnas descalcificadora

ACONDICIONAMIENTO.- Una vez obtenido el extracto de azúcares de la unidad

cromatográfica se obtiene un licor de 25,000 a 30,000 ICUMSA y una pureza de cerca del

90 a 93 %; por lo que se realiza una purificación, haciendo pasar la solución por un

sistema de intercambio iónico, donde primero se realiza una desmineralización y después

una decoloración y por Último un pulimiento con carbón activado, obteniendo un jarabe

invertido de 60 a 100 ICUMSA. También se puede mandar directamente al evaporador

(dependiendo del uso industrial que tenga).

EVAP0RACIÓN.- Se logra su concentración en evaporadores al vacío y a baja

temperatura, para desplazar el agua y obtener un jarabe a 60 "Bx. En algunos casos

después de esta operación se puede realizar otra decoloración para mejorar la calidad.

ALMACENAMIENTO.- Se realiza de la forma ya descrita en el tema 9.1 . I

A continuación en la figura 32 se presenta el diagrama de bloques descrito anteriormente.

Para este trabajo se designó el nombre "ALD". Este deriva de las palabras Azúcar Liquido Directo, ya que se utiliza ultrafiltración y cromatografia Liquida obteniendo el jarabe directamente en el molino.

103

. . . . . . . . . . . . . . . . . 1 ..*..I...,. 4 ......- ,,..-. ",-,,__-..,I .,, -..--._.-.- * .....

I RECEPCIÓN I bagazo

-.

CLARIFICACIóN

DEFECACI~N

cachaza

retenido ............ ~

I HIDR~LISIS

EVAPORAC I ó N

Miel final ("refinado suave")

................................

PULIMIENTO

ALMAC ENAMl ENTO FUENTE: Elaboración propia.

FIGURA 32. Proceso de producción "ALD"

104

I

9.2. PROCESOS DE PRODUCCION DE AZUCAR LIQUIDO A PARTIR DE AZUCAR

ESTANDAR

9.2.1 Proceso de Producción ssIISTD"'o. (Belausteguigoitia, 1958).

RECEPCI6N.- Este proceso requiere como materia prima azúcar crudo o estándar, esta

proviene generalmente del área de centrifugación del ingenio y se manda al área de

afinación de la refineria.

AFINACI6N.- Consiste en hacer un lavado con agua caliente y eliminar la pelicula de

mieles que se adhieren a la superficie de azúcar crudo. El jarabe de lavado separado se

devuelve a los a los mezcladores del ingenio o la refinería.

FUNDIDO.- El azúcar lavado se disuelve a 54 "Bx en un mezclador a una temperatura de

70 a 75 "C, usando las aguas dulces de los lavados de los filtros y el agua de

condensados. Después se hace pasar por un filtro de malla #&IO para retener algunas

impurezas.

CLARIFICACI6N.- Primero al azúcar fundido se la aplica una defecación, aplicando un

equivalente de 0.35 kg de ácido fosfórico y 0.7 kg de cal en una tonelada de fundido

(hasta ajustar un pH de 7.2 a 7.4), y se deja reposar una hori, con la finalidad de formar

un flóculo que englobe y absorba ciertas impurezas. Una vez formado el flóculo se tiene

que separar por algún método: sedimentación, flotación o filtración.

DECOLORACI6N.- Ya que se tiene el licor clarificado, se prepara para ser tratados con

carbón activado, el cual puede ser carbón animal o vegetal, y en algunos casos se

pulveriza, según sea el equipo. Una vez decolorado, el licor es enviado a los filtros donde

se separa la fina suspension del carbón, estos filtros tienen filtro ayuda (tierra de

diatoméas) y después pasan por los filtros metálicos.

'O Para este trabajo se designo el nombre de "IISTD". Este se deriva del uso de equipo de intercambio iónico (11) como principal operación unitaria para la clarificación del licor de refino, y se usa como materia prima el azúcar estándar (STD).

105

DESMINERALIZACI6N.- Este se realiza con una unidad intercarnbiadora de iones de

lecho mixto, la cual esta compuesta por dos pares de celdas con catión resinas y anion

resina, ambos tiene la finalidad de intercambiar sales.

EVAPORAC16N.- Este se realiza en un evaporador al vacío a una temperatura baja, y se

pasa el licor de 54 "Ex a 67 "Ex.

ALMACENAMIENTO.- Se realiza de la forma ya descrita en el tema 9.1 .l.

A continuacibn en la figura 33 se presenta el diagrama de bloques descrito anteriormenta.

106

RECEPCI~N I AF I NAC I ÓN Q

I + FUNDIDO

. melazas

FUENTE: Elaboración propia.

FIGURA 33. Proceso de producción “IISTD”

107

9.2.2. Proceso de Producción "MPS'I%n'' (Patente Applexion; Lancrenon et a/.,

1998).

RECEPCI6N.- Este proceso requiere como materia prima azúcar crudo o estándar, esta

proviene generalmente del área de centrifugación del ingenio y se manda al área de

afinación de la refineria.

FUNDIDO.- El azucar se disuelve a 50 "Bx en un mezclador a una temperatura de 80°C,

usando las aguas dulces de los lavados de los filtros y el agua de condensados. Después

se hace pasar por un filtro de malla #40 para retener algunas impurezas.

CLARIFICACIÓN.- AI azúcar fundido se la aplica un agente polimero floculante polimero

cationico y se mezcla suavemente por 5 minutos Después puede ser tratado por

fosfatación a 300 ppm ( % al peso seco) y neutralizar con lechada de cal y/o amonio (se

aplica una dosis pequeiía de cal, para no dañar la membrana de ultrafiltración), y se deja

reposar una 30 min, con la finalidad de formar un flóculo que englobe y absorba ciertas

impurezas.

Una vez obtenido el flóculo se manda un sistema de microfiltración, usando una

membrana de Kerasep de 300 KD, a una temperatura de 85°C; separando por un lado el

jugo claro ("Permeado"), y por otro las impurezas que no pasaron la membrana

("Retenido" equivalente al 1 O % de jugo total).

DESCALCiFICACI0N.- Este se realiza con una unidad intercambiadora de ¡ones de lecho

mixto, la cual esta compuesta por dos pares de celdas con catión resinas y anión resinas.

Tiene la finalidad de intercambiar sales.

- " Para este trabajo se designó el nombre de 'MFSTD". Este se deriva del uso de equipo de microñüracion (MF). auxiliado con lechos de intercambio iónico en refinería y se usa como materia prima azucar eslandar (STD).

108

DECOLORACI6N.- Esta se logra con una unidad de intercambio aniónico y otra de lecho

mixto. La primera se realiza con resinas acrílicas para la adsorción de los colorantes y la

segunda son resinas de poliestirénica mezclada con un 10 % de resina catiónica para

intercambiar algunas sales catiónicas. Ambas unidades intercambiadoras se regeneran

con salmuera (NaCI) y con la ayuda de la nanofiltración se recupera el NaCl no utilizado;

logrando un licor madre de 200 a 30 ICUMSA.

HIDR6LISIS.- La inversión de la sacarosa se puede hacer por varios métodos (ácido,

enzimático y por intercambio de ¡ones), según convenga.

PULlMiENT0.- Se realiza de la forma ya descrita en el tema 9.1.1.

EVAPORACI6N.- Este se realiza en un evaporador al vado a una temperatura baja, y se

pasa el licor de 60 "Bx a 75 "Bx.

ALMACENAMIENTO.- Se realiza de la forma ya descrita en el tema 9.1. I.

A continuación en la figura 34 se presenta el diagrama de bloques descrito anteriormente.

1 RECEPCldN 1

CLARIFICACI~N (microfiltración) +

DESCALCIFICACI~N . (Intercambio catinico)

1

I HIDR~LISIS I

PULIMIENTO

1 ALMAC ENAMl ENTO

FUENTE: Elaboración propia

FIGURA 34. Proceso de producción "MFSTD"

melaza

110

~ ..._..,.__..__-__c_I_I _, ~ .. . . -. . .. .._

9.3. PROCESOS DE PRODUCCION DE AZUCAR LIQUIDO A PARTIR DE MELAZAS

9.3.1. Proceso de Produccion "IIMiEL"12 (Patente Appiexion, 1987).

RECEPCI6N.- Aquí se toma como fuente la melaza proveniente de los tanques de

almacenamiento de los ingenios o refinerías. La melaza tiene una concentración de 85 "Ex

y con una pureza variable según la eficiencia del proceso. Después de recibir la melaza se

manda a un tanque para ser diluida.

DILUCI6N.- Esta operación se realiza en un tanque mezclador adicionandole agua, para

formar una solución de 35 "Bx y después se calienta a una temperatura de 95 "C.

CLARIFICACI6N.- Una ves que la melaza es diluida se pasa a unos tanques de

tratamiento químico donde se realiza una defecación, la cual se logra con la adición de 1.9

kg de ácido fosfórico al 100% y 2.8 kg de cal en una tonelada de melazas diluidas. Y se

deja en reposo una hora, con la finalidad de formar un flóculo que englobe y absorba

ciertas impurezas. Y ya formado el flóculo, se separa por centrifugación. Se realiza una

segunda floculación y centrifugación con la finalidad de separar la mayor cantidad de

impurezas. Como parte final se realiza una filtración, que nos permita separar otras

impurezas.

DESMINERALIZACI6N.- Esta se realiza con unidades intercambiadora de iones de lecho

mixto, la cual esta compuesta por dos pares de celdas con catión resinas y anión resinas.

Tiene la finalidad de intercambiar sales y ayudar a la decoloración del jarabe. Esta

operación se realiza tres veces en diferentes unidades para lograr una desmineralización y

decoloración adecuada.

'' Para este trabajo se le designo el nombre de 'IIMIEL". Este se deriva del uso de equipo de intercambio iónico (ti) como principal operación unitaria para la clanlicación de melazas de "A" ylo " 6 (MIEL).

111

EVAP0RACIÓN.- Una vez decolorado se manda a unos evaporadores al vacío y a baja

temperatura, para desplazar el agua y obtener un jarabe a 70 "Bx.

ACONDICIONAMIENTO.- Una vez realizado la evaporación se realiza una purificacibn,

haciendo pasar el fluido por un sistema de intercambio iónico de lecho mixto, donde

primero se realiza una desmineralización y después una decoloración y por último un

pulimiento con carbón activado, obteniendo un jarabe invertido de 200 ICUMSA. También

se puede mandar directamente al evaporador dependiendo del uso industrial.

ALMACENAMIENTO.- Se realiza de la forma ya descrita en el tema 9.1.1.

A continuacióri en la figura 35 se presenta el diagrama de bloques descrito anteriormente.

112

~ -I- ................................................................

i ACONDICIONAMIENTO

DEFECACI~N

CENTRIFUGACI~N

1 I DESMINERALIZACI~N I

A EVAPORACI~N

ACONDICIONAMIENTO ......................................................................................................................

DESMINERALIZACI~N

......................................................... , .......................................................

1 I ALMACENAMIENTO I

FUENTE: Elaboración propia.

FIGURA 35. Proceso de producci6n "IIMIEL"

113 -.-,--.-. -. ................... ..... ........... _ _ .....__-

9.3.2 Proceso de Producción “CROMAMIEL”’3 (Patente Applexion; Saska et ai.,

1994).

RECEPCIÓN.- Aquí se toma como fuente la melaza proveniente de los tanques de

almacenamiento de la refinerías de la primera y segunda templa exclusivamente, donde la

melaza tenga una concentración de 85 “Bx y con una pureza variable según la eficiencia

del proceso; la razón por la cual se prefieren estas melazas es el bajo contenido de sales,

ya que éstas interfieren en el proceso de cromatografia, disminuyendo su eficiencia. Una

vez recibida la melaza se manda a un tanque para ser diluida.

DIS0LUCIÓN.- Esta operación se realiza adicionandole agua, para formar una solución

de 40 “Bx, con la ayuda de un tanque mezclador a una temperatura de 95 “C.

ClARIFICACIÓN.- Después la melaza diluida se pasa a unos tanques de tratamiento

químico donde se realiza un defecación con un floculante polímero (a más altas

concentraciones que en el proceso convencional en el ingenio), el cual tiene la propiedad

de adsorber electrostáticamente los coloides a diferencia de método convencional (CaOH

y ácido fosfórico).

La melaza defecada es enviada a los filtros donde se separa el flóculo. Estos filtros

metálicos tiene colocado un filtro ayuda (tierra de diatoméas) para retener algunas

impurezas mayores. A la salida del filtrado las melazas clarificadas tienen una menor

turbidez.

DESCALCIFICAC1ÓN.- Inmediatamente después, la melaza clarificada se pasa por las

columnas intercambiadoras de iones, esta tiene una resina catiónica con una forma física

Para este trabajo se le designo el nombre de “CROMAMIEL“. Este se deriva del uso del equipo de

cmmatogfafia liquida (CROW#) como principal operación unitaria para la clarificación de melazas de A” y/o “E” (MIEL).

13

114

. . . . .~

macroreticular fuertemente ácida. Tiene la finalidad de separar el CaiMg principalmente,

reduciéndolo a menos de 2000 ppmlBx. Se regenera con el "refinado suave".

EVAP0RACIÓN.- Se manda a un evaporador al vacío y baja temperatura, para

concentrar la solución a 70 "Bx.

PURIFICAC1ÓN.- Una vez concentrado el licor de melaza, se purifica la solución por

medio de un sistema continuo de womatografía líquida por exclusión iónica, bajo el

principio de Lecho Móvil Simulado (SMB). Esta purificación consiste en la separación de

los no azucares ("refinado suave") de los azúcares (sacarosa, fructosa y glucosa) a 6 y 30

"Bx respedivamente. La solución de los azúcares se pasa a un proceso adicional de

acondicionamiento para su uso como azúcar líquido; y el "refinado suave" se utiliza como

regenerante de la resina catiónica de las columnas descalcificadora.

ACONDICIONAMIENTO.- Una vez obtenido el extracto de azúcares de la unidad

cromatográfica se obtiene un licor de 25000 a 30000 ICUMSA y una pureza de cerca del

90 a 93 %; por lo que se realiza una purificación, haciendo pasar la solución por un

sistema de intercambio iónico, donde primero se realiza una desmineralización y después

una decoloración, y por Último un pulimiento con carbón activado, obteniendo un jarabe

invertido de 60 a 100 ICUMSA. También se puede mandar directamente al evaporador

(dependiendo del uso industrial que tenga).

EVAP0RACIÓN.- Se logra su concentración en evaporadores al vacío y a baja

temperatura, para desplazar el agua y obtener un jarabe a 60 "Bx. En algunos casos

después de esta operación se puede realizar otra decoloración para mejorar la calidad.

ALMACENAMIENTO.- Se realiza de la forma ya descrita en el tema 9.1 .l. A continuación en la figura 36 se presenta el diagrama de bloques descrito anteriormente.

115

1 CLARIFICACIÓN

PURIFICACI~N Miel final (“refinado suave”)

PULIMIENTO

I ALMACENAMIENTO I FUENTE: Elaboración propia.

FIGURA 36. Proceso de producción “CROMAMIEL”

9.4. RESUMEN DE INFORMACION

En el cuadro 5, se mencionan ocho procesos diferentes, identificados con el número del

capítulo en el que se encuentran descritos. Estas tecnologías pertenecen

principalmente a dos licenciantes.- la empresa Applexion y la CNIAA (Cámara Nacional

de la Industria Azucarera y Alcoholera).

Se menciona el tipo de fábrica (molinos Ó refinerías) que se requiere con respecto al

tipo de proceso, para ser instalado; en base a las instalaciones, las operaciones

unitarias. etc.

La fila de productos, muestra que en algunos casos se tienen dos diferentes productos

en un mismo proceso, entre los que varian el azUcar estándar, azúcar refinado y azúcar

liquido; con respecto a los subproductos se observa que dependen de la tecnologia

empleada, donde encontramos: bagazo, cachaza, corteza, retenido, melaza, y "refinado

suave".

Se menciona, entre las características más generales del azúcar liquido obtenido la

concentración en "Bx, el color en unidades ICUMSA y en algunos casos el porcentaje

de pureza y el contenido de cenizas. En este trabpjo, se tiene principal interés en el

mercado de las bebidas carbonatadas, por lo que el color del jarabe, el uno de los

parámetros más importantes (segun Norma de Errlbotelladores: color 50 ICUMSA).

En equipos adicionales, se mencionan las operaciones unitarias que se deben de

anexar al proceso tradicional, y que esta relacionado con el tipo de fábrica; entre los

equipos más sofisticados se encuentra la descortezadota, la ultra y microfiltración y la

cromatografia líquida.

Con respecto al versatilidad del proceso, se puede observar, que algunos pueden

producir cualquier calidad de azúcar liquido que se solicite en el mercado, mientras que

para otros es una limitante; sin embargo, es importante considerar que todos los

procesos (excepto los procesos "MELACON" y "IIMIEL") cumplen con las normas de la

industria embotelladora. El tipo de transferencia, es un parámetro importante por

considerar, ya que el riesgo de inversión es menor si el proceso ya ha sido

implementado en otros lugares a escala comercial, a diferencia con un experimento en

laboratorio o en plata piloto.

Por último se analiza el daño ecológico, en donde las unidades intercambiadoras de

iones, son el principal equipo contaminante, ya que genera un afluente alto en sales (en

algunos casos puede ser recuperadas); por otro lado, este efecto disminuye cuando en

los procesos "MELACON y "MEDULA" se ahorra energia para la evaporación y

cristalización.

Es importante mencionar, que independientemente del proceso, siempre se lleva acabo

un pulimiento con carbón activado (debido a que es un depurador de color, olor y sabor)

y una esterilización antes y durante el almacenamiento (con rayos ultravibleta).

Las fábricas que producen azúcar liquido, deben cantar con tanques de

almacenamiento, as¡ como, pipas para su transporte.

O 0- 3 o

a a

O

r r

m O <r

X. COMPARACIÓN DE TECNOLOGíAS

Para la comparación de tecnologías es importante conocer de manera general como

están caracterizadas y conocer los criterios de selección con los cuales estos procesos

fueron elegidos para después ser comparados entre sí con la finalidad de conocer sus

ventajas y desventajas. A continuación se presenta la caracterización, la selección y la

comparación, de los procesos descritos en el capitulo anterior.

10.1. CARACTERIZACIÓN DE LAS TECNOLOGiAS

En el campo de la tecnología, para resolver los problemas se requiere abordarlos y dar

soluciones de manera especifica, por lo que es necesario analizar sus características

tecnológicas. Las dimensiones en las que se analizan las características tecnológicas de

los procesos estudiados son: misión comercial, dificultad de asimilación tecnológica y tipo

de tecnología. A continuación se abordan estos puntos:

10.1.1. Misión comercial

Es producir azúcar líquido, que tiene como mercado a la industria de alimentos nacional,

(principalmente los embotelladores), que debe ser competitivo en sus características

intrínsecas y en costos en relación con el JMAF.

10.1.2. Dificultad de asimilación

Se considera que las tecnologias presentadas en este trabajo se clasifican como

tecnología sofisticada, ya que requiere para su selección y asimilación de grupos de

especialistas y sólo puede ser manejada y desarrollada por grandes organizaciones

10.1.3. Tipo de tecnoiogia

En el cuadro 6 se observa que los procesos se clasifican en dos tipos de tecnología:

tecnología de equipo y tecnología de proceso; en donde la tecnología ae equipo esta patentada por la empresa APPLEXION.

120

I ~~ ~ . . . ... . . ~ . . . .. ..~........--"xI,

CUADRO 8. CLASlFlCAClON DE TECNOLOGIAS POR TIPO Y LICENCIANTE

FUENTE: Elaboración propia.

10.2. CRITERIOS PARA LA SELECCIÓN TECNOLOGiAS

Cuando se esta buscando proyectos industriales prometedores, se tiene como primer

paso la localización de oportunidades de desarrollo, para después realizar una selección

de tecnologias acorde a nuestras metas.

La localización de oportunidades esta influenciada por muchos factores: satisfacción de

necesidades sociales, pronósticos tecnológicos, sustitución de importaciones,

publicaciones oficiales, etc.

Se considera que el desplazamiento del sector azucarero por los JMAF, es un problema

con un fuerte efecto social y macroeconómico, por lo que se usa como base de selección

de tecnologías los siguientes criterios:

10.2.1. Criterios de selección

10.2.1.1. Criterios de mercado

-SUSTITUCION DE IMPORTACIONES: Esta inclinada a la sustitución de importaciones

de JMAF por Jarabes de sacarosa o invertido para su uso en la Industria Nacional de

Alimentos, como un producto competitivo en sus propiedades intrínsecas y en precio.

-ELASTICIDAD DE LA DEMANDA: Actualmente el azúcar refinado ha sido - el producto

que ha pasado de una demanda inelástica a una demanda elástica debido a la presencia

de JMAF. Con la producción de un nuevo producto se espera que regrese a ser una

demanda inelástica.

-REDUCCIÓN DE SUBSIDIOS: También al reducir el flujo de importaciones, se reducen

las exportaciones de azúcar crudo al mercado internacional con bajo precio, lo cu2/ indica

una reducción en el subsidio del gobierno a las exportaciones de este producto.

10.2.1.2. Criterios macroeconómicos

- APORTACION DE BENEFICIOS REGIONALES: El sector azucarero ha sido una de las

principales actividades económicas que han provocado focos de desarrollo en el medio

rural, creando fuentes de empleo y una mejor condición de vida a los campesinos.

- GENERACIÓN DE ACTIVIDAD ECONÓMICA: Con la disminución de la actividad

azucarera, se reduce la actividad económica, afectando principalmente aquellas empresas

que ofrecen servicios a este sector.

- CONSERVACIÓN DE EMPLEOS: Es importante considerar la conservación de empleos

directos e indirectos que genera la industria del azúcar de caña.

10.2.1.3. Criterios financieros

-Debido a la información limitada solo se cuenta en algunos casos con el costo y precio

del azúcar líquido y el monto de inversión.

10.2.1.4. Criterios tecnológicos

-DISPONIBILIDAD DE TECNOLOGiA: Se tiene especial preferencia por aquellos

procesos y equipos tecnológicos disponibles y ofrecidos en venta con base a un

licenciamiento; y en segundo término aquellas investigaciones desarrolladas en México a

nivel piloto. Las tecnologías que no se encontraron bajo este criterio fueron descartadas.

-POTENCIAL DE ADAPTACIÓN: Se consideran los siguientes elementos para - determinar

este criterio.

i) PROCEDENCIA DE LA TECNOLOGIA: Debido a la magnitud de la inversión se tiene

especial interés por aquellos procesos que estén respaldados por una firma

multinacional, que cuenten con experiencia en escala real. En segundo término por

aquellos proceso en fase de planta piloto que haya sido probado en México.

ii) FLEXIBILIDAD DE PRODUCTOS Y SUBPRODUCTOS: La incertidumbre en las

políticas comerciales y preferencias de los consumidores hace necesario la inclinación por

aquellos procesos que presenten versatilidad para diversificar su producción.

iii) APROVECHAMIENTO DE LA INFRAESTRUCTURA: La reciente reconversión de la

industria azucarera en el mejoramiento de su equipo, hace importante considerar el

aprovechamiento de esta infraestructura, además de que en algunos casos es un

indicador indirecto de un reducido monto de inversión.

iv) EFECTO ECOLÓGICO DE LA TECNOLOGíA: También es importante contemplar los

problemas de contaminación y eliminación de desechos. De los procesos seleccionados la

mayoría utiliza intercambio iónico (equipo que no se encuentra en el esquema tradicional

de los ingenios), el cual genera un afluente contaminante.

Cuando se usa para de coloración (utilizando NaCl como regenerante de la resina), se

pueden recuperar las sales con un pretratamiento del efluente.

10.3. PARAMETROS DE COMPARACIÓN

10.3.1. Parámetros técnicos de comparación

INFRAESTRUCTURA De los procesos detallados anteriormente, los que recomienda

Applenon, requieren una capacidad mínima de la planta 100,000 ffaiío de azúcar líquido

B.S (de los otros procesos no se tiene este dato) De los ocho procesos, cinco pueden ser

adoptados por ingenios (molinos) y cuatro por refinerías, como se puede observar en el

cuadro 9, para implementar un proceso se requiere de que la planta trabaje a una

capactdad minima, teniendo ventajas los procesos que pueden ser adaptados al tamaño

del ingenio, como los procesos 'MELACON y 'MEDULA" en molinos y el proceso "IISTD

en refinerías, teniendo un mejor aprovechamiento de la infraestructura en refinerías los

procesos "SVLC", "CROMAMIEL" y el "IISTD y en mdinos el proceso "IIMIEL" y

"CROMAMIEL"'

PROCESO MELACON MEDULA

CUADRO 9. PARAMETROS PARA EVALUAR EL APROVECHAMIENTO DE LA INFRAESTRUCTURA.

CAPACIDAD DE APROVECHAMIENTO DE LA TIPO DE FABRICA PLANTA @año) INFRAESTRUCTURA

Molino Respedo al Ingenio Bajo Molino Respedo al lnaenio mi0 -

sac Refinería Mínimo l00,OdO ALD Molino Mínimo 100,000 IISTD Refineria Respedo al Ingenio

MFSTD Refinería Mínimo 100.000

Alto Bajo Alto

Medio IlMlEL

CROMAMIEL* CROMAMIEL-

VERSATILIDAD DE LOS PROCESOS Como se puede observar en el cuadro 10, los

procesos que tienen mayor flexibilidad para diversificar su producción es en molinos los

procesos "IIMIEL" y "CROMAMIEL"', y para refinerías los procesos 'SVLC" y

"CROMAMIEL*", el cual está determinado por el número de productos y subproductos

(considerando como subproductos aquellas que amortiguan el costo del producto final

bagazo. melaza y corteza )

~~~~

Molino Minimot0.000 Alto Molino Mínimo 100,000 Alto

Refineria Mínimo 100,000 Alto

124

1

CUADRO 10. ELEMENTOS PARA EVALUAR LA VERSATILIDAD DE LOS NUEVOS PROCESOS.

F U E N E Elaboración propia

PROCESO MAXIM0 COLOR NO. DE CALIDADES

MELACON > 500 3 MEDULA < 50 2

SVLC < 50 5 ALD < 50 6 IISTD < 40 a

PRINCIPAL

nédares Solo Refresqueras Todas industrias Todas Industrias Todas Industrias

t . _

MFSTD I < 40 I a I Todas industrias rifirarjón 1 IlMlEL

CROMAMIEL’ CROMAMIEL”

< 200 3 Pai . 50 3 Solo Refresqueras

< 50 3 Solo Refresqueras 1 FUENTE. Elaboración propia

Es importante considerar que comercialmente se pueden producir, 8 diferentes calidades

de azucar liquido para la industria de los alimentos (ver anexo 11).

125

DIFICULTAD DE ASIMILACI6H: Este parámetro esta principalmente influenciado por el

tipo de transferencia y la mano de obra que se requiera; en este sentido se tiene

preferencia por aquellos procesos que se han probado en dimensiones reales que por los

experimentos piloto o de laboratorio. Por otro lado la falta de personal calificado en las

áreas rurales se convierte en un inconveniente, prefiriendo para el manejo del equipo

MEiACON De planta piloto

personal para capacitar En el cuadro 12, se pueden observar los elementos de este

padmetro para cada unos de los procesos -

- - - CUADRO 12 PARAMETROS'PARA EVALUAR EL POTENCIAL DE ADAPTACI~N DE LOS PROCESOS

I PROCESO I - TIPODETRANSFERENCIA I TIPO DE MANO DE OBRA

Capacitada

MFSTD IlMlEL

CROMAMIEL* CROMkMEL-

I

IETD I De danta indusbial I Capacitada De planta indushial calificada De laboratorio C a i i

De pianta indusbnal calificada De labaratorio calificada

PROCESO

MELACON MEDULA

SVLC ALD IISTD

MFSTD IlMlEL

CROMAMIEL. CROMAMlEL*

_. _ _ .__ _. I I I

FUENTE: Elaboración pmpia.

EFECTO ECOLOGICO

Normal Normal

Alto Muy alto

Alto Alto

Extremadamente alto Muy alto

Alto

EFECTO ECOLÓGICO: Como se puede observar 106 proceso "MELACON" y "MEDULA"

tienen un efecto normal, teniendo en cuenta que estos procesos no mejoran el eíecto

ecdógico de los ingenios actualmente, en contra parte el proceso "IIMIEL" y el

"CROMAMEC' son los proceso que más contamina, debido a la utilizaci6n de columnas de

-

126

.., " l"." ......

intercambio iónico para pulir etproducto y acondicionar la melaza respectivamente, las

cuales al ser regeneradas producen un afluente contaminante alto en sales,

principalmente NaCI. Para el caso de los procesos "ALD" y 'CROMAMIEL" tienen un gasto

elevado de agua desionizada (condensados) generando un gran afluente contaminate con

un alto contenido de materia orgánica ("refinado suave") (Cuadro 13).

PROCESO Monto de invedn

MELACON 0.51

SVLC 43.7 ALD 370 IlSTD 4.0

MFSTD 11.2 IlMlEL 18.5

CROMAMIEL' 166.6 CROMAMIEL" 59.8

-- MEDULA

Basándose en el adlisis de los anteriores parámetros técnicos se puede observar

mayores ventajas desde el punto de vista tecnológico, en los procesos para molinos

'MEDULA" y 'ALD, y los procesos para refinerías "SVLC" y "CROMAMIEL"

10.3.2. Parhetros financieros de comparación

Debdo a la profundidad del estudio y a la información limitada se tienen datos

incompletos, sin embargo nos permiten tener una visión del problema, analizando dos

parámetros el monto de mversih y el costo de producch (en algunos procesos), que a

continuación se discuten

MONTO DE INVERSIÓN: Con respecto a un estimado del monto de inversión (estimado

para una planta con capacidad de producir IO00 toneladas de azúcar líquido B.S. por

día), se pueden tomar diversos criterios para analizar que proceso es más conveniente

para su adopción. -

l5 Los datos presentados por el autor. se desglosa para cada tipo de proceso en el anexo VI.

127

Si se toma como base el proceso "MELACON se observa que es el más económico,

representando un costo minimo con respecto al proceso "ALD que es el más caro de

todos, siguiendo el proceso "CROMAMIEL"; de cierta manera los procesos "SVLC y

"CROMAMIEL"' tienen un costo intermedio, teniendo para el resto de los procesos costos

más económicos.

CROMAMIEL~' 1038 159

Otro mteno de selección, seria la capacidad de recuperar la inversión, basándose en una

relauón de prectolcosto, tomando en cuenta el cuadro 15, se puede observar que los procesos con bajos costos son los más competitivos y comparados con los costos del

JMAF, el proceso "CROMAMIEL" utilizando melazas de "B' como materia prima tiene

mayores ventajas competitivas

a) 4x) Pg 185 377 7

En la columna de ingresos se observa un indicador mamoeconómico, el cual se calculó

basándose en la situación actual del mercado del azúcar frente a los HFCS; en donde, el

proceso "ALD nos indica desde un punto de vista global, menores subsidios a las

exporiaciones~ y representa mayores ingr+os para los Ingenios Azucareros al no tener

que vender a precios bajos el azúcar mdo en el mercado internacional.

I

128

Basándose en la aimparaciór~anterior de las tecnologias, se puede afirmar que algunos

procssos presentan ciertas ventajas sobre los demás; sin embargo, estas no son

significativas. desde un punto de vista global.

Con la finalidad de apreciar mejor las diferencias entre los procesos expuestos, asi como

sus ventajas y desventajas, se realizaron dos gráficas que fueron elaboradas después de

evaluar los procesos como se muestra en el anexo VII, y que a continuación se presentan.

APROVECHAMlENlU DE HFRAESTRKNRA

VERSAiLiMD DEL PROCESO

-MELA- -MEWLA

CROUAUIEL

C A W D DEL PRowcTo

FUENTE: Elaboración propia.

FiGURA 37. ComparaUdn en00 procesos para molnios

La figura 37, muestra las diferencias entre los procesos aptos para adaptarse a los

molinos, se puede observar que el proceso que tiene mayores desventajas es el "ALD

prinapalmente en tres parámetros, después le sigue el proceso "CROMAMIEL" afectado

por dos parámetros, y el proceso "IIMIEL" es afectado fuertemente por su efecto

ecológico Con lo que respecta a los procesos "MEIACON y "MEDULA" parecen no ser

tan distintos y tienen mayores ventajas sobre los otros dos procesos

129

APROVECHAMIENTO DE INFRAESTRUClWRA

EFECTO ECOLOGICO VERSARlDAD DEL PROCESO

_- __. SVLC

F I I S T D -MFSTD 1 CROMAMIEI

MONTO DE NVERSlON CAUDAD DEL PRODUCTO

POTENCIAL DE ADAPTACbN

FUENTE: E l a h a b n propia

FIGURA 30. Comparacion enba pmcesos para refinerías.

En la figura 38, se muestran las diferencigs entre los procesos aptos para adaptarse a las

refinenas, donde se puede observar que el proceso 'CROMAMIEL" es el menos

recomendabie ya que esta afectado principalmente por dos parámetros, los otros tres

procesos son muy semejantes, aunque los procesos "SVLC" y "MFSTD" parecen ser

Ii&amente menos recomendables que el proceso "IISTD ya que este proceso presenta

mayores ventajas

Sin embargo, la evaluación anterior no es conveniente retomarla para realizar una

selección futura, ya que los parametros y sus elementos son considerados de igual

importancia, lo cual no se aplica en una evaluación de proyectos para un estudio de caso

Es decir que se requiere hacer un estudio más detallado, ya que para las condiciones

particulares de cada ingenio, o grupo azucarero puede resultar benéfico o perjudicial cada

una de ellas

-

1 30

Se puede afirmar que el procesa "MELACON" presenta desventajas mayores, debido a su

baja calidad y limitada diversificacih de sus productos, ya que este proyecto tenia como

finalidad abastecer la demanda de las industrias de n6ctares Con respecto al proceso

"MEDULA" se puede afirmar que es un proyecto muy prometedor, sin embargo su

principal limitante es el equipo descortezador que no permite escalarlo a grandes

capacidades

Por otro lado Enrique2 (1997) hace una propuesta que podría ser muy ventajosa, en

donde el sector azucarero en su conjunto participe en defensa de la sacarosa, utikando el

proceso 'CROMAMIEL" para el procesamiento de melaza y azúcares detenorados,

propuesta que se debería analizar con más detalle

.

131

--.l<-.l___l...-. ..... ., ............ I

-XI. CONCLUSIONES - Las tecndogías disponibles para la producción de azúcar líquido, que cumplen con las restricciones establecidas en este trabajo son: "MELACON", "MEDULA", "SVLC", "ALD", "IISTD", "MFSTD", "IIMIEL" y "CROMAMIEL".

- Se definieron los principios de funcionamiento de los diferentes equipos adaptados en cada uno de los procesos, que son. descortezadora, micro y ultrafiltración, cromatografía líquida, intercambio iónico y los diferentes métodos de inversión.

- Los procesos comerciales para la producción de azúcar liquido, existentes en México; son : refinación en la planta e hidrólisis ácida de azúcar estándar y refinada.

- El proceso "MELACON" presenta las siguientes desventajas; baja calidad y limitada .diversificación de sus productos, ya, que fue un proyecto que tenia como finalidad abastecer la demanda de industrias que producen néctares.

- Con respecto al proceso "MEDULA" se puede afirmar que es un proyecto muy prometedor, sin embargo, su principal limitante es el equipo de descortezado, el cual, no tienen las posibilidades de escalarlo a grandes capacidades de trabajo.

- El licenciante del proceso "CROMAMIEL, recomienda que las melazas que se utilizan como materia prima, deben' provenir de una refinería ó rnelazas de molinos acondicionadas, antecediendo la ultrafiltración del licor de-refinería o el jugo clarificado respectivamente, semejante ai proceso SVLC para tener una mejor eficiencia.

- La adopción del proceso "CROMAMIEL", esta limitada por la gran cantidad de melaza

necesaria para procesar y la variabilidad de la materia prima que tendría que ser

comprada a otros ingenios.

- Los procesos "ALD y "CROMAMIEL" se caracterizan por utilizar el equipo de

cromatografía líquida, la cual requiere para su funcionamiento de grandes volúmenes

de agua desionizada (condensados), y genera un gran .. afluente contaminante, lo cual es

una limitante.

132

En síntesis, en México están disponibles tecnologias para la producción de azúcar

líquido que son viables técnicamente, pero por el momento no tienen viabilidad

económica, debido a que el costo de inversión es demasiado alto y no esta al alcance

de los ingenios, dado su elevado apalancamiento.

RECOMENDACIONES

Realizar un estudio más detallado, de la propuesta de Enriquez (1997), en la cual cita el

proceso "CROMAMIEL" para el tratamiento de azúcares deteriorados y melazas de los

ingenios; dicha propuesta tiene ventajas en el ahorro del reproceso que se realiza para

los azúcares deteriorados (aproximadamente 5% de la producción) y la producción de

azúcar liquido para conirarrestar las importaciones de JMAF.

La implemetación del proceso "CROMAMIEL" exige organización por parte de los

industriales azucareros para poder establecer una planta en la cual se procesen las

mieles de los distintos molinos para la recuperación de azucares y lograr dar un precio

más remunerativo de las mieles.

La participación del estado es determinante en el control de las importaciones de

edulcorantes, así como apoyo a investigaciones que permitan el fortalecimiento de la

industria azucarera y sea competitiva frente a los JMAF.

133

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141

- XIII. A N E X O S ANEXO I.

METODO CUMSA PARA MEDICIÓN DEL COLOR

Este método es reportado por Whalley (1 964) para los métodos ICUMSA.

Procedimiento

Prepárese una solución, con 50 + 0.2% de sólidos, del azúcar que va a ser analizado

Elimínese por medio de vacío, cualquier aire que haya sido arrastrado.

Colóquese la solución en una celda de 10 cm.

Determínese la absorbancia (A% o -log Ts) de la solución a 420 y 720 nm, en un colorímetro Beckman para a z h r en un espectrofotómetro de Beckman DU, o en un aparato equivalente. Usese una solución incolora de azúcar como referencia estándar de color cero (como alternativa, puede usarse agua destilada como referencia estándar aplicando un factor de corrección apropiado).

Cálculos

lndice de color (compensado para turbiedad)= io00 [[(A*c)420 - 2(A8c)72O]/bc]

Donde: b= Longitud de la celda, en cm. C= Conceníraaón, en glmi A%= absorbancia = -log Ts Ts = Transmitancia -

Esto se reduce a :

lndice de color (compensado para turbiedad) = 163 [A'c)420 -2(A*c)720] para una solución de 50% de sólidos y una celda de 10 cm. de longitud.

142

ANEXO 11. CALIDADES Y CARACTERIST~CAS DEL AZOCAR ~ i au ioo

EXTRA I I I I I I I WPREMO I 36.25 I 67.4 I 66.90 O 5 0 1621 0.02 I Tranrprente

37.00 I 40.00 15.2 I 0.01 I Tranrparmie

FUENTE: Elaborado basándose en datos de Belausíeguigoiüa, 1958.

üSOS INDUSTRIALES. EXTRA (sacarosa líquida): Para caramelo, mieles y oiros produdos donde el color y la ceniza son da primordial importanaa.

IINVERTIDO EXTRA (liquido hverodo): Muy usado en refrescos por su cokr y sabor neutral, que hace resaltar el sabor natural de las fnitas. Usado en otras muchas Industrias por sus aialidedas

SUPREMO (sacarosa liquida industrial): Es muy usado en la Industria de alimentos, especialmente en panaderías, bebidas, caramelos, mieles de mesa, donde su oolor sea tderante.

INVERTIDO SUPREMO (invertido industrial): Se usa en conservas, embotelladoras, bebidas, enlatadoras, Katchup, tartas, pides, etc.

INVERTIDO TOTAL (inverbido total): Por tener trazas de sacarosa, se usa en pastelería, bebidas, enlatados y en la manufactura de papel.

DORADO (sacarosa dorada): Es usado en mieles de mesa, mezdas y fnitas en conserva.

INVERTIDO DORADO: Es parecido a la miel del mascabado, teniendo un sabor característico. Es usado por su sabor, donde no intervienen el color como en caramelos, repostería, bebitles y COWeNOS.

SACAROSA AMAR (sacarosa ámbar): Se caracteriza por su sabor y color ámbar, usado en donde estas caractarísücas son necesarias.

’’ Es hnporlante considerar que la dasiímdón de calklades del azúcar IiquMo. es muy general. y esta puede variar según su uso o el país. Por ejemplo Gatvan y Saprowv (lge2). repita una dasilicaaón de azúcar liquido, la cual se muestra antre paréntesis junio con su homólogo.

ANEXO 111.

Pmieles X prtelmpmja X

Ojaldra X

usos DEL AZÚCAR L~QUIDO

CUADRO 17. Usos de los diferentes tipos de azúcar líquido en panadería.

X X X

X X ,

~

Maulrrones I X X I I I I P.Stas 1 x 1 X X X

T M m 1 x 1 X I X I X I I X I I

PRODUCTOS AZUCAR AZUCAR AZUCAR AZUCAR AZUCAR SACAROSA AZUCAR AZUCAR LIQUIDO INVERTIDO LIQUIDO INVERTIDO TOTAL AMBAR LIQUIDO INVERTIDO EXTRA EXTRA SUPREMO SUPREMO INVERTIDO DORADO DORAW

Bwnbones X X X

Cuernos X X I X I I X I I

Cantrocammelo) X I X X

cries 1 x 1 I X I I I I

FUENTE: Belausteguigoitia, 1958.

144

CUADRO 19. Usos de losdiferentes tipos de azúcar liquido en helados y ladidnios.

FUENTE Belausteguigoitia. 1958.

CUADRO 20. Usos de los dferentestipos de azúcar líquido en bebidas.

FUENTE. Eelausteguigoitia. 1958

145

CUADRO 21. Usos de los diferentes tipos de azúcar líquido en mieles.

FUENTE Belausteguigoi!ia, 1958.

CUADRO 22. Usos de los diferentes tipos de azúcar líquido en wnservas.

FUENTE: Beiausteguigoitia, 1958.

CUADRO 23. Usos no alimentanos de los diferentes tipos de azúcar líquido

FUENTE: Belausteguigoitia. 1958

147 ~ '

, . ~ , . ..~ ......,. ~~ .~ . .

ANEXO IV. - PROCESOS EXPERIMENTALES PARA LA PRODUCCdN DE AZÚCAR &UD0

l.-ANcar líquido a partir de licores de refho (nivel laboratorio) Se han desarrollado técnicas para producir azúcar liquido a partir de licoras decolorados de refinería, usando resinas de intercambio iónico obteniendo las características mostradas en el cuadro 24 (ICINAZ, 1985).

Azúcares Reductores Cenizas Color ICUMSA

CUADRO 24 Porcentajes de las caradensticas firíco químicas del azúcar líquido a partir de limres decolorados

1 74-77 I 35-37 -~ -

4042 0.01 o. 02 O

FUENTE: Polanw y üuerte 1985

Esta es una alternativa inmediata en la producción de un licor con contenido de fructosa entre42y45%

2.- A partir de sacarosa "Sacarosa Líquida" (experimentai).

Es elaborada a partir de licores descolorados de refinería que cumplen con las normas internacionales. disminuyendo aproximadamente 19 % el costo de producción (Galbán, lQR8). La compos'kión de licores darificados por fosfataaón y decdorados con carbono; es de 150 a 200 U. ICUMSA y 0.15 a 0.65 % de cenizas, en refinerías cubanas. Por lo que se hace necesario que se efectué una decoloración y deslomza ción parcial de 10s licores filtrados de refinerías.

Para decolorar se recomiendan resinas aniónicas fuertemente básicas en ciclo cloro. Se recomienda trabajar a un rango de temperatura de 70 a 75 "C, una velocidad de licor de 5 t i ' y amcentración del licor de 50 a 55 % de sólidos.

Después de la decoloración, se desióniza el licor enfriando hasta 30 "C, tratándolo con resina cationica en cido H' con el fin de bajar el pH y causar la inversión de la sacarosa y finalmente con una resina aniónica en ciclo OH- para elevar el pH en proporción de 0.8 a 1 , respectivamente, para remover con esta operación cenizas y color, después se concentra hasta 65 y 77 % de sólidos al vacío a 60 "C, (Galbán et a/., 1988).

Para la fabricación de líquidos invertidos, no todo el volumen del licor puede tratarse con la resina catiónica en ciclo H, debiendo existir flexibilidad en las instalaciones para poder desviarlo, pues el porcentaje de invertidos resultaría supenor al deseado (Galbán, y Sapronov 1982). -

. .

148

3.- Azúcar Líquido a partir de Meladura se ha utilizando meladura obteniendo buenos resultados, lo cual significa un ahorro al no cristalizar el azúcar crudo, pen, m el inconveniente de eliminación de impurezas y color (Polanco y Duarte 1985).

4.- Azúcar Líquido a partir de Azúcar Blanco (experimental) A partir de sacarosa con una inversión del 85 Oh se puede obtener un licor rico en fnrctosa de primera generación 42 % de fnictosa (Morera et al, 1997).

Para este proceso se empiea azúcar blanco directo o licor de refineria con calidad de 200 U. color ICUMSA El licor o azúcar blanco se disuelven a 60 "Bx, aplidndoles un proceso- de decoioración y filtración (Carbón activado, resinas de intercambio iónico, decolorantes catiónias), hasta obtener menos de 40 U. ICUMSA, para invertirse en resinas de intercambio ¡¿mico hasta alcanzar un 85 % de inversibn; este jarabe se concentra a 76 "Bx. y de esta forma se obtiene un jarabe de 42 O h de fructosa (Morera et al., 1997).

5.- Azúcar Líquido de 55 % de fructosa y glucosa cristalina monohidratada. Con la cristalización de glucosa del jarabe de 42 % de W o s a se obtiene jarabe de 55 % de ñuciosa, además de glucosa cristalina monohidratada para la industria alimentaria y farmaceutica.

Para el licor de 55 % rico en frudosa, se parte igualmente de azúcar blanco directo o t i r de refineria con calidad de 200 U. de color ICUMSA a 60 "Bx, pero en esté caso la inversión debe iiegar hasta un 98 %. Este licor pasa por un proceso de tres aistalizaciones de glucosa, así se va separando la glucosa concentrándose el licor hasta un 55 % de fnrctosa, obteniendose glucosa Cristalina monohidratada o anhidra según interese), la mejor calidad de la glucosa se obtienen en la tercer aistaluación (Morera, et al., 1997).

El licor de glucosa puede ser reurwlado totalmente a la primera cristalización cbn el de fin de maximizar la producción de glucosa aistalina, o recircular &lo una parte y desviar el remanente para mezctar con el jarabe rico en fnrctosa según los parámetros requeridos para sus posibles usos (Codovés, 1990).

La separación de la glucosa en la primera cristalizacih se realiza a través de filtros prensa; en las dos cristalizaciones restantes se lleva a cabo en centrífugas azucareras.

Los cristalizadores utilizados son los del ingenio, pintados con pintura epóxica en su interior. El licor obtenido con 55 % de frudosa, tiene el poder edulcorante de la materia prima utilizada (azúcar blanco directo o licor de refinería) con menor color y de mayor calidad, (Morera eta/., 1997).

ANEXO V. - MÉTODOS DE lNVERSl6N ENZIMATICA

inversión por Levaduras fijadas a un soporte.

La fijaciónn de células productoras de enzima invertasa tiene la ventaja de no necesitar ácidos y purificación de enzima; su actividad se mantiene por tiempo prolongado y los factores que inhiben a la misma, tales como, concentraciones de los azúcares y la

Se ha experimentado la inmovilizacitm de levadura en columnas de bagacillo, haciéndose pasar licores de sacarosa, a diferentes concentraciones (0.8, 1 , 1.2, y 2 mol de sacarosa) y, velecidades de 90 a 180 mlh (1 a 2 Sv donde 1 Sv = 90 mllh), comprobándose la ausencia de Celulas en los licores pasados por ellas.

La fijación de la levadura en el bagacillo ocurre por un fenómeno de adsorción. La acción de la enzima sobre el substrato se realiza inicialmente cuando esté pasa de la solución, a la sylerlicie extema de los poros de la partícula. Después el substrato pasa a las células a través de los poros de las partiailas. El substrato ya en la célula es transferido a través de la pared celular, para estar en contacto con la enzima. Finalmente reacciona el substrato y la enzima, el producto es transferido en forma semejante a la entrada del substrato, a la sdución (Duarte, 1986).

A concentraciones mayores de sacarosa disminuye el porcienio de inversi6n, este comportamiento es debido a que el fenómeno de difusión a través de la partícula a la dlula, ocurre de forma más lenta para concentraciones de sacarosa mayores, así como el incremento en velocidades de flujo (Puentes et ai., 1992).

Los licores que salen de bs evaporadores (meladura) tienen .una coñWración de 51.3"Bx (1.5 molar) de sacarosa, por lo que es factible invertir estos por este método (Dwrie, 1986).

El empleo de productos azucareros que poseen un alto contenido de impurezas no logran el nivel de inversión deseado, su aplicación en columnas de dlulas inmovilizadas provoca disminución en los niveles de inversión de las mismas (Puentes et ai., 1992).

La obtención de licores de mayor contenido de fructosa requiere el empleo de métodos de separación de glucosa y fructosa por cfomatografía en columna o por métodos fisicoquímicos, por ejemplo; separando fructosa con cal y ácido fosforico o bióxido de carbono, que permite obtener un licor de hasta 90 % de fructosa y un subproducto, fosfato ácido de, calcio como fertilizante y alimento. animal. Esta separación permite también obtener licores ricos en fructosa y glucosa que se pueden utilizar independientemente (Polanco y Duarte, 1985).

temperatura, actúan en forma atenuada respecto a la enzima libre (Pentes e! ai., 1992). .. ~ -

-

150

.I . . . . .. .. . . ~ .~ .,-."--.PI I

Si solo se empleara la lnverbsa o B-fructohiranosidasa, se tendría un consumo de enzima con posibles fenómenos de inhibición por problemas de enzima substrato, al incrementar la concentración de sacarosa, utilizando mayor tiempo que cualquier otro método (Duarte, 1986).

Para la producción de azúcar líquido se recomienda mezclar sacarosa con azúcares invertidos, ya que una inversión total de sacarosa no seria económica por la gran cantidad de tiempo en la hidrólisis y el detrimento de la calidad del azúcar líquido debida a la formación de color (Ermoaeva y Galbán, 1983).

La producción de azúcar invertida por hidrólisis ácida puede cauWr en condiciones extremas. una pérdida de 7 a 8 % de íructosa identicada como dianhídricos de fnictosa (Díaz y León 1986).

Inversión mediante levaduras libres.

Cabe aclarar que la undad (U) de actividad enzimática se deñne como la cantidad de enzima que libera 1 pmol de reductores (expresados como glucosa) en un minuto.

Es posible obtener 60 % de inversión entre 4 y 8 horas de reacción a una temperatura de 60 "C empleando concentraciones de levadura en el rango de 0.3 a 0.5 % (gramos de levadura base secallo0 g de meladura), lo cual esta en el rango de tiempo actualmente empleado para la inversión ácida. La concentración celular se incrementa hasta valores e n b e 1 0 y l l g l l

El rendimiento biomasa substrato alcanza valores cercanos al 40 %, siendo necesario supiementar al medio sales de Mg y K ya que con su adición se logra un incremento neto del aecimiento celular y de la adividad de la invertasa.

En una prueba industrial se obtuvo como resubdo 53 % de inversión (13 % de pureza) al cabo de 6 horas a una temperatura entre 53 y 47 "C con una concentración de levadura de 0.4 %. El inoculo se ajusto a 30 g/l de azúcares reductores totales a 32 "C y pH de 4.0.

La actividad enzimática obtenida fue de t4 500 U/g de levadura para tiempos de fermentación entre 4 y 10 horas (Altuna ef a/., 1983).

Empleando células intactas de levadura torula a 6.2 mglml B.S. en soluciones de sacarosa al 15 % y 4 ml de buffer fosfato 0.02 M pH 5.2 durante 10 minutos a 60 "C, la inversión enzimatica tiene lugar con un rendimiento del 100 YO, sin subproductos.

El 80 % del total de invertasa de la célula se encuentra localizada en o como parte de la pared celular, existiendo en forma intracelular que esta localizada dentro de la membrana del citoplasma. Después de la reacción enzimática la mezcla se calienta durante 5 minutos a 100 "C para inactivar la invertasa.

151

i

El pH se encuentra en el rango de 4.5 a 5.2 y la temperatura óptima a 60 "C, cuando se emplea sacarosa al 15 % (Diaz y León 1%).

El efecto de la concentración de sacarosa sobre el proceso de inversión, disminuye con el incremento de la concentración, aunque existen puntos de inflexión en concentraciones mayores.

En concentraciones altas de sacarosa, la inversión es menor por unidad de enzima, ya que el valor que se requiere de ésta se puede lograr con mayores tiempos de retención, dosis de enzima y temperatura.

La adividad máxima de la enzima se encuentra en concentraciones de sacarosa de .14 a15 % lo cual significa un consumo de energía excesivo para concentrar, adem& de las afedaciones de los azúcares reductores por el calentamiento prolongado (Puentes, et al., 1992).

Inversión directa con extracto eiuim8tico.

En 1860 Betthelot aisló por @mera vez la enzima RFnictofuranosidasa por precipitación con alcohol. En el mercado se comercializa la enzima invertasa altamente pwificeda (Vasallo et al., 1988). Pero no ha tenido éxito debido a su alto costo.

152

i

ANEXO VI. - CALCULOS DEL MONTO DE INVERSI6N

Para la obtencih de los montos de inversión, se utilizaron como base de cálculo los datos reportados por Lancrenon et al. (1998) (cuadro 25); y los datos proporcionados por Michel Thiber (representante de APPLEXION Corp. en Mexico) desglosados en el cuadro 26.

EQUIPO

AREA DE CLARlFlCAClON TANQUES DE

ACERO INOXIDABLE COLUMNAS DE

WB6N ACTIVADO FILTRACIÓN

CAPACIDAD COSTO (i I día) (millones de *res) 2ooo 04

2ooo o2

m 0 4

0 3 Zoo0 -

También se realizaron balances de materia (Ver anexo Vil), para estimar la capacidad de procesamiento de cada uno de los equipos adaptados al proceso tradicional, para cada una de las tecnologías de proceso citadas en este trabajo. Se consideró obtener loo0 toneladas de azúcar líquido por día base seca (cuadro 27).

Para obtener los costos del equipo según su capacidad, se consideró una relación lineal, entre la capacidad del equipo y su costo; aunque esto no sucede en la realidad, ya que siempre un equipo con mayor capacidad, tendra un menor costo parcial y viceversa; sin embargo esta estimación nos permite identificar las diferencias entre los procesos cwi respecto a su costo de inversión (cuadro 28).

Dr. Michael Thibert representante de APPLEXION Corp.. Av. Mazatlan 72 Bis Col. Condesa México D.F. 17

153

I

1 1 ID Q S 8 8 $ O O

I 1 1 1 1

- N

8 -i I I

i I I g l

I i l l 1

I l i l l

u

I

il- l I

i r: i r 0 a i

.

1

I

I 5

i 1 i

I

I

I

I

I

1

. -

ANEXO Vil. DIAGRAMAS DE BALANCE DE MATERIA

RECEIVIÓN

hpa70 MOLIENDA

cachaza CLARFICACI~N

I ALMACENAMIENTO I

. FUENTE Elaboración propia

FIGURA 39. Balance de materia del proceso "MELACON'

I36

u PRENSNX>

@ I

DECOLCWCI~N (Carbón activado)

I ALMACENAMIENTO I

cOTle7.a

bagazo

cachara

. FUENTE: Elaboración propia

FIGURA 40. Balance de materia del proceso "MEDULA"

i . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I

j

~ Tanpb "A", "B", T" j _ ......... @ *dm i -- A DECOUIRACIÓN

FUENTE: Elaboración propia

FIGURA 41. Balance de materia del proceso "SVLC"

~. 158

............. --*. - ~ - . - . ~ . . .......... 7--- ~.

. . . . i . "'

I i i i i

odwa

6 rami&

~IESCAILWICACION

r-5 HIBKOUSIS

............ ........... ........................

! ~ I Z A C I Ú N I i d

LECOWRACION

.... ...... --.--- --..

agua 4 r EIAPOK4CIÓN

r"ci ALMACENAMIENTO

FUENTE: Elaboracion propia

FIGURA 42. Balance de materia del proceso "ALD"

-,-.-...-A- - I ---

AFIN ACIÓN +' melazas CLARIHCACIÓN

(Carbón adivado) 9

j concepto

I Fluio total ítidía) 3

SST (tídía) Agua (tidía) G

I ALMACENAMIENTO I

I I I

1025 I 1025 I 1000 1 1000 I O I 25 I O

0 1 873 I 852 I 330 ' 1 876 I 21 I 360 I I I *¡ 54 i 67 I 0 1 54 I O

FUENTE: Elaboración propia

FIGURA 43. Balance de materia del proceso "IISTD

160

ague

__.-

- GI

(Intercambio Miónico)

A HIDRÚLISIS

(Cnrtón Aaivndo)

* ALMACENAMIENTO

FUENTE: Elaboración propia

FIGURA 44. Balance de materia del proceso "MFSTD

w DII.UCI6N

. .... . . . .. 01 1 -. .-

ACONDICIONAMIE"<> ! i ......... . . ..........

''.''-I i

I

I I

FUENTE: Elaboración propia

FIGURA 45. Balance de materia del proceso "IIMIEL"

162

ACONDICIONAMIENTO

j i DESMINERALIWCIÓN

I ALMACENAMIENTO I

i

FUENTE: Elaboración propia

' FIGURA 46. Balance de materia del proceso "CROMAMIEL" para melazas de molinos

PWMIENTO

agua ~-

@ I

l---- I

i ACONDICIONAMIENTO

I ALMACENAMIENTO I

FUENTE: Elaboración propia

FIGURA 47. Balance de materia del proceso "CROMAMIEL" para melazas de refineria

- _ _ 164

I

ANEXO VIII.

EVALUACIÓN DE LAS TECNOLOGíAS DE PROCESO

Para la evaluación de los parámetros de cada uno de los procesos, se calificaron cada uno de los elementos en que están conformados los parámetros; estas calificaciones se asignaron de acuerdo a nuestro propio criterio en una escala de O - 1 O, dandole mejor calificación a aquel elemento del proceso que presentara mayores ventajas sobre los demas, y viseversa.

Una ves calificado cada uno de los elementos, para cada uno de los procesos, se procedio a promediar los resultados, datos que sirvieron para elaboran dos graficas que nos permiten apreciar de mejor forma las ventajas y desventajas de los ocho procesos.

A continuación se presentan los cuadros con la evaluación promedio para cada uno de los parámetros y las calificaciones individuales de sus elementos.

CUADRO 29. EVALUACION DEL APROVECHAMIENTO DE LA INFRAESTRUCTURA DE LOS INGENIOS.

-, . .

. .. ..

N E N E : Eiaboraaón propia.

165

CROMAMIEL 9 PARA REFINERIA

CUADRO 31. WALUACIÓN DE LA CALIDAD Du AZÚCAR LhUDO Y SU MERCADO.

NO. DE CALIDADES

FUENTE: Elaboraaón propia

8.5 10 9.17

166

CUADRO 32. EVALUACIÓN DEL POTENCIAL DE ADAPTACIÓN DE LOS

PROCESOS

PARAMOLINOS

PARAREFINERIA I FuENTE:Eleboraaó ' npropia.

c

.. ., ._

PRocEso PROMEDIO

. EMELAcoN 10 MEWLA 10 SVLC 7 ALD 5 llrn 7 MFm 7 IlMlEL 3

CROMAMIEL PARA 6

CROMAMIEL PARA 7

. .

MOLINOS

REnNERlA

1 67

CUADRO 34. EVAWACIÓN SOBRE EL MONTO DE INVERSIh

FuENIE:uaboraaó ' n propia.

'!

168

ANEXO u(.

ACONDICIONAMIENTO.- Conjunto de operaciones unitarias que incluyen la

desmineralización y decolorado con intercambio iónico y el pulimiento con carbón activado del jarabe purificado por cromatografía líquida, y tiene la finalidad de mejorar

carader'sticas de color, olor y sabor del azúcar liquido.

ALD: Es el nombre de una de las tecnologías disponibles, cuyo nombre se deriva de las

palabras Azúcar Líquido Directo, ya que se u t i l i ultrafiltración y cromatografía Líquida

en el molino, obteniéndolo diredemente en el molino.

CRiTERlOS DE PLAUSIBILIDAD.- Criterios de interés nacional ylo social (dignos de

aplauso), que en su conjunto nos permiten determinar la capaadad de un proyecto para

ser dasificado como una oportunidad de desarrollo.

CROMAMIEL: Es el nombre de una de las tecnologías disponibles, a y o nombre se

denva dei-uso del equipo de aomatografia iiqwida (CROMA) como principal operación

unítana para la darificaaón de melazas de "A' yío 'B' (MIEL).

DESCALCIF ICACIÓM- Operación unitaria de separación por Intercambio catiónico,

donde los principales bnes intercambiables san el Ca y Mg, por el ion Na.

DESMINERALIZACI6N.- Operación unitaria de separación por intercambio catiónico,

ácido (H+) y aniónico (OH-) intercambiando tanto aniones como cationes.

DIFERENCIAS BASICAS: Es el conjunto de características propias al área del país en

desarrollo donde se va a implementar la teaiofogía y que son diferentes a las del pais

donde se ha experimentado la tecnología.

169

DISPONIBILIDAD DE TECNOL0GiA.- Identifica 61 potencial de adaptación de un

proceso.

ELASTICIDAD DE LA TECNOLOG/A.- Se refiere a la flexibilidad que tiene una

tecnología para adecuarse a las diferencias básicas.

"REFINADO DURO? Es el flujo remanente de la desazucarización por aomatografía

líquida, compuesta por los no amcares, pero con alta concentración de magnesio y

calcio, ya que cuando era 'refinado suave" se utilizó para regenerar las columnas de

intercambio iónico.

IIMIEL: Es el nombre de una de las tecnologías disponibles, cuyo nombre se deriva del

uso del equipo de Intercambio iónico (11) como principal operación unitaria para la

clarificación de melazas de "A" ylo 'B" (MIEL).

IiSTD: Es el nombre de una de las tecnologías disponibles, cuyo nombre se deriva del

vso de e de Intercambio iónico (11) como principal operación unitaria para la

clarifmción del lica de refino, y se usa como materia prima el azúcar estándar (STD).

&DULA: Es el m b r e de una de las tecnologías disponibles, cuyo nombre se deriva

&¡uso de lamedula de ia caña &mido del descortezado de caña troceada.

MELACOW Es el nombre de una de las tecnologías disponibles, cuyo nombre fué

denominado por el autor, este proyecto fue establecido en el ingenio Coacalco con la

finalidad de obtener meladura invertida destinado principalmente para néctares.

MFSTD: Es el nombre de una de~asiecnologías disponibles, cuyo nombre se deriva del

uso de equipo de microfiitración (MF), auxiliado con lechos de Intercambio iónico en

refinería y se usa como materia prima azúcar estándar (STD).

170

SVLC: Es el nombre de una de las tecnologías disponibles, cuyo nombre se deriva de

las siglas en ingles Sugar Very Low Color (SVLC), que en espahol significa Azúcar de

Muy Bajo Color; adaptando los procesos de ultrafiltración en molinos y lechos de

intercambio iónico en refinería.

REFINADO SUAVE: Es el flujo remanente de la desazuwrización por aomatigrafía

líquida, compuesta por los no azúcares y con baja concentración de iones de magnesio

y calcio.

TECNOLOG¡A.- Proceso de aplicación de conocimientos organizados para alcanzar un

objetivo especifico, generalmente el de producir un bien o un servicio.

TECNOLOGiA DE EQUIPO.- La tecnología para operar la planta esta implícita en la

compra de equipo. Los produdores y proveedores de materias primas proporcionan

información tecnológicas adicionales.

TECNOLOdA DE 0PERACIÓN.- Presentan una mezcia de la tecnolugía de proceso,

de equipo y de producto, con una fuerte incidencia del elemento experiencia.

TECNOLQGIA DEPROCES0.- El valor deesta tecnología se encuentra en los detalles

del proceso de manufactura amo temperaturas, aleaciones, tiempos de resistencia,

secuencia de maquinado, etc.

TECNOLOGiA DE PRODUCTO.- Se refiere mayor importancia a la composición

química o la configuración o diseño mecánico del producto y no en el proceso de

manufactura.

TECNOLOGiA ELEMENTAL.- Es la que t i e un elevado contenido administrativo, y

más que conocimientos, se requiere organización para implantarla.

., -L\- --- - . . . ~

TECNOLOGíA INTERMEDIA- Termino aplicado a una tecnología situada entre una

tecnología primitiva tradicional y la tecnologia modema desarrollada en los países

industriatios, y esta al alcance de cualquier persona con conocimientos técnicos, su

asimilación puede ser individual o colectiva.

TECNOLOGíA S0FISTICADA.- Es aquella para cuya asimilación se requiere grupos de

técnicos especialistas y sólo puede ser manejada y desarrollada por grandes

organizaciones.

.

172

APPLWON Corp.

BANCOMW

Biblioteca de S A W

CNIAA

COCA-COLA

GEPLACEA

SAGAR

PANWLUS S.A de C.V.

PEPSI-COLA

PROBAMEX S.A. de C.V.

ANEXO X

MRECTOfUO

Avenida Mazatlan 72 Bis Col. condesa.

Periferico Sur 4333 Col. Jardines de la Montaña.

Benjamin Franklin No. 146 Col. Escandón

Tel. 272 45 81 Ext 178.

Río Niagara No. 11 Colonia cuehutemoc.

Avenida Henry Fwd No. 2 Cuehiian lzcalli Edo. de

México, planta Coahuüüan.

Avenida Reforma 1030, Col. Lomas de Chapultepec

Av. lnswgentes sur 476 Sto. Piso col Roma Sur 06700

México D.F.Tel5840808,58400 10, Fax584 11 17.

Gerente de Producción ’ : Ing. Comelio L&ez (Filial del

Gnyio Industrial BIMBO) ubicada en poniente 140

Cd. lndusbial Vaiiep # 493.

Planta Clavería calle Poniente 44 No. 2840 colonia San

Salvador Sudiiaca

Diredor General: 1.0. Alberto Gardrtlk Sansoube

Ubicada en calle Alce Blanco No. 40 Fracc. Industrial

Alce Blanco 53370 Naucalpan Edo. de México.

173