obtencion de caña de azucar

5/10/2018 obtencion de ca a de azucar - slidepdf.com

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE CUYO

FACULTAD DE CIENCIAS APLICADAS A LA INDUSTRIA

Balance y Fenómenos de TransporteProblema Abierto: Obtención de Azúcar de Caña

Materia: Balances y Fenómenos de TransporteAlumnos: Drapala, Anahí Cecilia (Ing. en Ind. de la Alimentación)

González, Joana Lorena (Ing. Química)

Profesor Titular: Ing. Carlos Carullo

Jefe de Trabajos Prácticos: Ing. Silvana Martínez



UNCuyo - FCAICátedra: Balance y Fenómenos de Transporte Tema: Problema Abierto- Azúcar de CañaAutores: Drapala Anahí, González Joana

Indice

Introducción

Azúcar de caña

Definición de azúcar por Código Alimentario Argentino

Procesos de producción

Planteo del balance de proceso

Diagrama de proceso completo

Planteo de simplificaciones del proceso

Diagrama de proceso simplificado

Tabla de grado de libertad

Cálculo de balance de masa y energía para cada equipo

Fuentes

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Introducción:

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AZÚCAR DE CAÑA: Conceptos generales

Las referencias a la planta de la caña de azúcar se remontan a casi 5.000años y se localiza en Nueva Guinea, África. Posteriormente se trasladó a India yde ahí se extendió a China y al cercano oriente. Cuando los árabes conocen elazúcar ya es una planta extendida por Oriente, pero a ellos les corresponde elhonor de extenderlo por una extensa zona entre los que se encuentra España. La

llegada del azúcar a España, tuvo lugar en la Edad Media. Los boticarios fueron,inicialmente, los que mayor utilidad encontraron al azúcar aplicándolo a recetas,pócimas y medicinas que recomendaban a su clientela para curar toda clase demales, incluido el "mal de amores". Finalmente, la "conquista" de América porparte del azúcar tuvo lugar en el segundo viaje de Colón al Nuevo Mundo cuandose transportó azúcar en las naves españolas. El primer destino fue La Española,actual isla de Santo Domingo y de allí se expandió a Puerto Rico, Jamaica, y añosmás tarde, del norte de México hasta Perú. No obstante, los grandes artífices dela gran extensión del azúcar por América fueron los portugueses ya que la Corona

Portuguesa decidió potenciar el cultivo en aquella zona. En su afán viajero, otrosaventureros y colonizadores europeos fomentaron en siglos posteriores el cultivode la caña de azúcar en otras latitudes del planeta, así los franceses laintroducen en sus colonias del Océano Índico, los holandeses en las Antillas y, denuevo, los españoles en la Filipinas y otros archipiélagos del pacífico. A finalesdel siglo XVII la producción y el consumo de azúcar de caña se encontrabaextendido por todo el mundo.

El azúcar se consume en todo el mundo, puesto que es una de lasprincipales fuentes de calorías en las dietas de todos los países.Puede obtenerse principalmente a partir de la caña de azúcar y la remolachaAzucarera. Para su obtención se requiere de un largo proceso, desde que lasemilla de caña germina hasta que el azúcar se comercializa.

El azúcar se clasifica dependiendo de los procesos aplicados para suextracción y el gusto del consumidor en tres grandes grupos:

Crudo, mascabado o morena: se produce en cristales de mayortamaño y conserva una película de melaza que envuelve cada cristal.

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Blanco directo y directo especial: se producen por procesos declarificación y su producción final se logra en una sola etapa declarificación. Refinamiento: se cristaliza dos veces con el fin de lograr su máximapureza.

Algunas Definiciones Generales de la Caña de Azúcar:

Caña: es la materia prima normalmente suministrada a la fábrica y quecomprende la caña propiamente dicha, la paja, el agua y otras materias extrañas

Paja: es la materia seca, insoluble en agua, de la caña

Jugo Absoluto: son todas las materias disueltas en la caña, más el agua total dela caña.

Bagazo: es el residuo después de la extracción del jugo de la caña por cualquiermedio, molino o presa.

Jugo Residual: es la fracción de jugo que no ha podido ser extraída y que queda

en el bagazo.Brix: el Brix de una solución es la concentración (expresada en g de concentradoen 100 g de solución) de una solución de sacarosa pura en agua.

Definición de azúcar por el CAA

CAPITULO X - ALIMENTOS AZUCARADOS

Art 767 - Con el nombre de Azúcar, se identifica a la sacarosa natural.

Se la extrae de vegetales como: caña de azúcar (género Saccharum y susvariedades), remolacha azucarera (Beta vulgaris L., variedad rapa), sorgoazucarero (Sorghum saccharatum Pers.), Arce de Canadá (Acer saccharinumWang).

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http://www.monografias.com/trabajos14/costosbanc/costosbanc.shtml#MATER

http://www.monografias.com/trabajos10/lamateri/lamateri.shtml

http://www.monografias.com/trabajos14/costosbanc/costosbanc.shtml#MATER

http://www.monografias.com/trabajos10/lamateri/lamateri.shtml




Art 768 - (Res 1546, 12.09.90) - "Se entiende por Azúcar blanco, la sacarosapurificada y cristalizada.

Responderá, según su calidad, a las siguientes exigencias:

Refinado:

• Polarización: Mín 99,9°S• Azúcar invertido: Máx 0,02% en peso• Cenizas, por conductividad: Máx 0,02% en peso• Pérdida por desecación (3 h a 105°C): Máx 0,04 % en peso• Color (ICUMSA): Máx 60 unidades• Anhídrido sulfuroso total: Máx 2 mg/kg.

La denominación de refinado se aplicará única y exclusivamente al azúcar blancoque, además de reunir las condiciones precedentemente establecidas, haya sidoobtenido por refundición de azúcar y tratamiento físico químico de clarificación,de coloración, filtración y recristalización.Primera calidad:

• Polarización: Mín 99,7°S• azúcar invertido: Máx 0,04% en peso• Cenizas, por conductividad: Máx 0,04% en peso• Pérdida por desecación, (3 horas a 105°C): Máx 0,10% en peso• Color (ICUMSA): Máx 60 unidades• Anhídrido sulfuroso total: Máx 20 mg/kg

Segunda calidad:

• Polarización: Mín 99,5°S• azúcar invertido: Máx 0,10% en peso.• Cenizas, por conductividad: Máx 0,10% en peso• Pérdida por desecación (3 horas a 105°): Máx 0,10% en peso• Color (ICUMSA): Máx 150 unidades• Anhídrido sulfuroso total: Máx 70 mg/kg.

El azúcar Blanco (Refinado, Primera Calidad y Segunda Calidad) no contendrá másde:1 mg/kg de arsénico, como As

0,5 mg/kg de plomo, como Pb y2 mg/kg de cobre, como Cu.

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Estos productos se rotularán:azúcar blanco refinado;azúcar blanco primera calidad;azúcar blanco segunda calidad,con caracteres de igual tamaño, realce y visibilidad.En el rótulo principal se consignará con caracteres bien visibles el nombre delingenio fabricante y la provincia de origen, para los de fabricación argentina.Cuando se trate de azúcar importado deberá declararse en el rótulo el país deorigen".Art 768bis - (Dec 51, 10.7.74) "Con la denominación de azúcar común tipo A, seentiende el azúcar que responda a las siguientes características:

• Polarización, Mín: 99,7°S• azúcar invertido, Máx: 0,05% en peso• Pérdida por desecación, (3 horas a 105°C), Máx: 0,10% en peso• Cenizas por conductividad, Máx: 0,05% en peso• Color (ICUMSA), Máx: 200 unidades• Anhídrido sulfuroso total, Máx: 40 mg/kg

Este producto se rotulará en el cuerpo del envase con caracteres de igualtamaño, realce y visibilidad:azúcar común Tipo ACon la denominación de azúcar común Tipo B, se entiende el azúcar que respondaa las siguientes características:

• Polarización, Mín: 99,5°S• azúcar invertido, Máx: 0,10% en peso• Cenizas por conductividad, Máx: 0,10% en peso• Pérdida por desecación (3 horas a 105°C), Máx: 0,10% en peso• Color (ICUMSA), Máx: 240 unidades• Anhídrido sulfuroso total, Máx: 70 mg/kg

Este producto se rotulará en el cuerpo del envase con caracteres de igualtamaño, realce y visibilidad:azúcar común Tipo B.El azúcar común Tipo A o Tipo B no deben contener Arsénico como As, Plomocomo Pb, ni Cobre como Cu en cantidades superiores a las establecidas para elazúcar blanco.

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En el rótulo y en lugar y con caracteres bien visible se consignará: nombre delingenio elaborador y provincia de origen, así como toda otra exigenciareglamentaria".Art 769 - El Azúcar blanco, según su presentación, se designará:Azúcar en cuadritos o Pancitos, Azúcar de pilón o pilé (trozos irregularesmezclados con el polvo resultante del desmenuzamiento);Azúcar molido (obtenido por trituración mecánica del Azúcar en panes o tambiénpor cristalización perturbada);Azúcar cristalizado, granulado (cristales más o menos gruesos).Art 770 - Se entiende por Azúcar impalpable o Azúcar en polvo, el Azúcarblanco, finamente pulverizado, con o sin adición de antiaglutinantes de uso

permitido.El Azúcar blanco de que proviene debe cumplir las exigencias de composición y decalidad del Azúcar blanco de primera calidad.Se permite el agregado como antiaglutinantes, de almidón Máx: 3% en peso o dehasta 1,5% en peso (en forma aislada o en conjunto) de los siguientes aditivos:

• Estearato de magnesio;• Carbonato de magnesio• Fosfato tricálcico;•

Trisilicato de magnesio;• Silicato de calcio, sodio y aluminio;• Silicato de calcio y gel de sílice deshidratado.

El agregado de antiaglutinantes se declarará en el rótulo con la expresión:Antiaglutinante permitido.Art 771 - Con el nombre de Azúcar rubio, moreno, terciado o negro, se entiendeel azúcar sin refinar.Podrá ser parcialmente soluble en agua y no deberá con tener menos del 85% de

sacarosa, no más del 4% de cenizas totales a 500-550°C y un máximo de 0,5% decenizas insolubles en ácido clorhídrico al 10%.(Res 3363, 30.10.79) "Con el nombre de Chancaca, se en tiende un Azúcarmascabado que se presenta en tabletas o envuelto en totora, constituyendo losllamados mazos o lulos de chancaca".

Proceso de producción

Labores de campo y cosecha: El proceso productivo se inicia con la preparación

del terreno, etapa previa de la siembra de la caña. Una vez que la planta madura,

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entre los 12 y 14 meses, se precede a cortarla, recogerla y llevarla hacia lospatios de caña de los ingenios.

Patios de caña: Las cañas que llegan del campo se muestrean para determinar lascaracterísticas de calidad y el contenido de sacarosa, fibra y nivel de impurezas.Luego se pesa en básculas y se conduce a los patios donde se almacenatemporalmente o se dispone directamente en las mesas de lavado de caña paradirigirla a una banda conductora que alimenta las picadoras.

Picado de la caña: Las picadoras son unos ejes colocados sobre los conductoresaccionados por turbinas, provistos de cuchillas giratorias que cortan los tallos ylos convierten en astillas, dándoles un tamaño mas uniforme para facilitar así laextracción del jugo en los molinos.

Molienda: La caña preparada por las picadoras llega a un tándem de molinos,constituido cada uno de ellos por tres o cuatro mazas metálicas y mediantepresión extrae el jugo de la caña. Cada molino está equipado con una turbina dealta presión. En el recorrido de la caña por el molino se agrega agua,generalmente caliente, para extraer al máximo la cantidad de sacarosa quecontiene el material fibroso. Éste proceso de extracción es llamado maceración.

El bagazo que sale de la última unidad de molienda se conduce a una bagacerapara que seque y luego se va a las calderas como combustible, produciendo elvapor de alta presión que se emplea en las turbinas de los molinos.

Pesado de jugos: El jugo diluido que se extrae de la molienda se pesa en básculascon celdas de carga para saber la cantidad de jugo sacaroso que entra en lafábrica.

Clarificación: El jugo obtenido en la etapa de molienda es de carácter ácido (pH

aproximado: 5,2), éste se trata con lechada de cal, la cual eleva el pH con elobjetivo de minimizar las posibles pérdidas de sacarosa. La cal también ayuda aprecipitar impurezas orgánicas o inorgánicas que vienen en el jugo y paraaumentar o acelerar su poder coagulante, se eleva la temperatura del jugoencalado mediante un sistema de tubos calentadores. La clarificación del jugo seda por sedimentación; los sólidos no azúcares se precipitan en forma de lodollamado cachaza y el jugo claro queda en la parte superior del tanque. Éste jugosobrante se envía a los evaporadores y la cachaza sedimentada que todavíacontiene sacarosa pasa a un proceso de filtración antes de ser desechada al

campo para el mejoramiento de los suelos pobres en materia orgánica.

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Evaporación: Aquí se comienza a evaporar el agua del jugo. El jugo claro queposee casi la misma composición del jugo crudo extraído (con la excepción de lasimpurezas eliminadas en la cachaza) se recibe en los evaporadores con unporcentaje de sólidos solubles entre 10 y 12% y se obtiene una meladura o jarabecon una concentración aproximada de sólidos solubles del 55 al 60%. Ésteproceso se da en evaporadores de múltiples efectos al vacío, que consisten enuna solución de celdas de ebullición dispuestas en serie. El jugo entra primero enel preevaporador y se calienta hasta el punto de ebullición. Al comenzar a ebullirse generan vapores los cuales sirven para calentar el jugo en el siguiente efecto,logrando así un menor punto de ebullición en cada evaporador. En el proceso deevaporación se obtiene el jarabe o meladura. La meladura es purificada en un

clarificador. La operación es similar a la anterior para clarificar el jugo filtrado.Cristalización: La cristalización se realiza en los tachos, que son recipientes alvacío de un solo efecto. El material resultante que contiene líquido (miel) ycristales (azúcar) se denomina masa cocida. El trabajo de cristalización se lleva acabo empleando el sistema de tres cocimientos o templas para lograr la mayorconcentración de sacarosa.

Centrifugación: La masa pasa por las centrífugas, máquinas giratorias en las

cuales los cristales se separan del licor madre por medio de una masa centrífugaaplicada a tambores rotatorios que contienen mallas interiores. La miel que salede las centrífugas se bombea a tanques de almacenamiento para luego someterlaa superiores evaporaciones y cristalizaciones en los tachos. Al cabo de trescristalizaciones sucesivas se obtiene una miel final que se retira del proceso y secomercializa como materia prima para la elaboración de alcoholes.

Secado: El azúcar húmeda se transporta por elevadores y bandas paraalimentar las secadoras que son elevadores rotatorios en los cuales elazúcar se coloca en contacto con el aire caliente que entra encontracorriente. El azúcar debe tener baja humedad, aproximadamente0,05%, para evitar la formación de terrones.

Enfriamiento: El azúcar se seca con temperatura cercana a 60ºC, se pasapor los enfriadores rotatorios inclinados que llevan el aire frío encontracorriente, en donde se disminuye su temperatura hastaaproximadamente 40-45ºC para conducir al envase.

Almacenamiento a Granel del Azúcar Refinado: Es regla general, almacenar elazúcar terminado en grandes depósitos o silos. Los depósitos o silos no solopermiten que se empaquen únicamente durante el día, también dan por resultados

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altos ahorros, ya que el empacado se puede efectuar en respuesta a losseguimientos de las empaques de jugo de empacar el azúcar conforme se produce y almacena el producto empaquetado.

Envase: El azúcar seca y fría se empaca en sacos de diferentes pesos ypresentaciones dependiendo del mercado y se despacha a la bodega de productoterminado para su posterior venta y comercio.

PLANTEO DEL BALANCE DE PROCESO

Diagrama de Proceso Completo

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Planteo de simplificaciones del proceso

Del proceso global de obtención de azúcar de caña, no se tendrán en

cuenta las etapas iniciales de picado, molienda y clarificación.

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El proceso partirá de un ingreso de 10.000 kg/h de jugo clarificadocon un 12% de sólidos solubles y con una temperatura de 25ºC. Para simplificar los cálculos se considerarán al pre-calentador y a losevaporadores de triple efecto como un solo equipo concentrador. Supondremos que no habrá pérdida de sacarosa por inversión durantela evaporación. Durante la centrifugación se aceptara un 98% de cristalización, porlo que se obtendrá un 2% de miel como desecho. El porcentaje de sólidos solubles será considerado comoconcentración de sacarosa en su totalidad, despreciando de esta manera elporcentaje de impurezas presentes.

No se tendrá en cuenta el tratamiento de condensación de los vahosni de ningún otro tipo de efluentes o fluidos de intercambio de calor queparticipen en este proceso. El proceso de cristalización se realizara a presión atmosférica.

Diagrama de Proceso Simplificado

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Cálculo de Balances de Masa y Energía para cada Equipo

Evaporador:

Cristalizador: borrar bomba

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Centrifuga:

Secado:

Enfriamiento:

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Conclusiones

Fuentes

Bibliografía: Fabricación de Azúcar- Antonio Porta Arqued Subproductos y derivados de la agroindustria azucarera- Edit: Geplacea. Problemas de balance de materia y energía en la industria alimentaria-

Antonio Valiente Barderas- Ed. Limusa Noriega Editores.Paginas Web:

www.monografias.com www.inazucar.gov.do/obtension_azucar.htm www.educar.org/IndustriasAlimenticias/azucar/

www.lacocinasana.com/ArticuloNutricion.asp?Id=26

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http://www.monografias.com/

http://www.inazucar.gov.do/obtension_azucar.htm

http://www.educar.org/IndustriasAlimenticias/azucar/

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http://www.inazucar.gov.do/obtension_azucar.htm

http://www.educar.org/IndustriasAlimenticias/azucar/

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