CURSO – TALLER DE CAPACITACIÓN PARA LA AGRO-

INDUSTRIA AZUCARERA

cocción y cristalización

Contenido.

Tachos. Conceptos. Estructura del área. Esquemas general de los tachos . Requisitos técnicos mínimos. Procedimientos empleados para la cristalización. Fabricación de de masa cocida de agotamiento “C”.. Fabricación de las masas cocidas comerciales ¨A¨,¨B¨. Principales problemas operacionales y sus soluciones Operacion de cristalizadores. Tipos existentes. Requisitos técnicos a cumplir .

Tachos. Conceptos

Los tachos reciben la meladura concentrada por los evaporadores y a partir de una secuencia de operaciones básicas de ingeniería producen el azúcar granulado.

El nivel de agotamiento de masas y mieles dependerá en gran medida del esquema tecnológico que se implemente y la habilidad del personal de operación;

Para lograr estos propósitos cada Operador debe conocer   Cantidad de Templas a producir. Tachos donde producirá las Templas que le corresponden y procedencia de los pies.Graneros , recibidores y tachos vinculados a su producciónVolúmenes y niveles de pureza en los diferentes cortesPies de semilla que se tomarán por turnoDestino de los granos sobrante.

Estructura del área

1.Tacho ; En él se realizan las operaciones de concentración .Este equipo para la realización de

sus funciones requiere del suministro de vapor, mieles, agua y estar conectado al sistema de

vacío.

2.Semillero ; equipo dotado de movimiento para mantener homogénea todo el magma que

produce las centrifugas , para ser utilizado en los tachos o ser disuelta y convertida en meladura.

3.Granero; equipo dotado de movimiento para mantener homogéneo los productos, de acuerdo a

sus funciones existen graneros comerciales y de agotamiento .

4.Cristalizadores ; equipo dotado de movimiento para mantener homogéneo toda la masa

descargada desde los tachos para ser alimentada a las centrifugas.

5.Recibidores o porta templas ; equipo con movimiento rápido que recibe la masa directamente

del tacho y la distribuye en los cristalizadores comerciales o de agotamiento.

Esquemas general de los tachos

Esquemas de operación general de los tachos

Para organizar el trabajo de los tachos se debe tener en cuenta los aspectos tecnológicos sgtes :

  El crecimiento volumétrico de la masa está definido por el del grano de azúcar , de ahí que se

debe valorar el del crecimiento del grano para definir el número de cortes.

  Todas las masa cocidas se realizarán con el mismo número de cortes y empleando iguales

proporciones en el pie y el volumen final para garantizar la equidad de sus purezas y la uniformidad y tamaño del grano de azúcar que producirán.

  La cristalización se hará mediante semillamiento completo para obtener 4 masas cocidas

utilizando los diversos métodos que existen.

  La cristalización deberá prepararse en la medida que lo permita la pureza , con meladura

virgen.

  El empleo de meladura y mieles a los diferentes materiales que se fabrican en el proceso ,

deberá partir del principio de alimentarlos en el orden descendente de sus purezas.  

Esquemas general de los tachos

1.Sistema de Tres masas cocidas con o sin recirculación de mieles características.

Productos Valores de las purezasMasa cocida “A” Intermedia entre la pureza de la meladura y de la semilla.(82 – 88)

Miel “A” Cómo mínimo 18 ptos por debajo de la pureza de su masa A.(66-70)

Masa cocida “B” De acuerdo a la pureza de la miel “A” .(68 – 72)

Miel “B” Como mínimo 15 ptos por debajo de la pureza de la masa B (55 -58.)

Masa cocida “C” De acuerdo a la pureza de la miel ¨B ¨Como (58 -62)

Miel “C” Caída de pureza de masa a miel de ≈ 25 ptos (≤ 42)

Esquema básico de operación Sistema Tres Masas Cocida

Sistema de cocción dos masas.

2.Dos masas cocidas con o sin recirculación de mieles

Productos Valores de las purezas

Masa cocida “A” Intermedia entre la pureza de la meladura y la semilla.(82- 88)

Miel “A” Cómo mínimo 20 puntos por debajo de la de su masa.(62 -68)

Masa cocida “ B ó C” En función pureza miel B (66 -70 )

Miel final Caída de masa miel de 18 a 20 ptos (46 -52).

Esquema dos masas cocidas

Sistema de cocción doble semilla.

3.Sistema Doble Semilla.Este sistema muy utilizado ya que permite garantizar calidades superiores a los azucares con una alta eficiencia en el proceso de recuperación independientemente de l a calidad de la materia prima (caña), bien conducido no altera el consumo energético de la fabrica.

Productos Valores de las purezas

Masa cocida “A” Intermedia entre la pureza de la meladura y la semilla.(84- 88)Miel “A” Cómo mínimo 16 ptos de caída respecto a pureza masa A(68-72)Masa cocida “B” Pureza con relación miel A de 70 a 76 % .Miel “B” En el rango de 52 a 56.0 %.Semilla B Pureza en el rango de 88 a 94 %Masa cocida “C” Pureza con relación miel B (58- 60)Miel “C” Caída de pureza masa a miel mas de 24 ptos (36-38)Semilla C Pureza en el rango de 85 a 88 %.

Esquema Doble Semilla

Miel “B”

Meladura Semilla disuelta

Semilla mejorada MC”A” MC”B” MC”C”

Miel “A” Semilla “C”

Magma de semilla “B”

Mingle Jugo clarificado

Cristalizadores comerciales Cristalizadores

de agotamiento

Azúcar comercial

Centrifugas comerciales Centrifugas de

agotamiento Azúcar “A” Azúcar “B”

Miel Final

Masa “A” Masa “B” Masa “C”

Meladura de Evaporadores

Desarrollo semilla

Fig. 7.1 Esquema doble semillas

Requisitos técnicos área Cocción

1. Indice de Capacidad de los Tachos en operación de ( 50 a 55 m³ ) por cada 1 000 ton molida

2. Capacidad en semilleros para un pie de masa del tachos de mayor volumen .

3. Graneros para masas “C” se considerarán uno para grano fino y otro para masa “C”, con capacidad igual al pie de masa del tacho mayor.

4.El tacho que fabrica la masa cocida “C” estará habilitado con un toma muestra para sus controles .

5. El tacho de cristalizar estará habilitado con algún sistemas para controlar el Grado SS durante la cristalización (Equipo refractó métrico ó sonda de Radiofrecuencia)

6. Disolutores de semilla que garantice que el disuelto no tenga presencia de granos a la densidad establecida con conexión directa a los tanques de meladura

7. Capacidades necesarias en los tanques de meladura y mieles.Tanques para 1 000 ton . de caña / día

Almacenamiento Gls. m³

Meladura 2837 10,74

Miel “A” 3 962 15.00

Continuación de Requisitos técnicos

8. Se licuaran las mieles intermedias a un Brix ente 68 y 70 °BX

9.Los tacho estará habilitado con los siguientes instalaciones.

Sistema de vapor y agua para limpieza interior del tacho.

Sonda de muestra para la operación del tacho

Termómetro ,Vacuo metro y manómetro para la indicación de los parámetros de operación .

Sistema para controlar la cocción de la masa ( Conductimetro,,Refractometro o Radio frecuencia )

9.Preferentemente condensadores individuales para cada tacho , con capacidad de ( 3.12 m² / 100 m² ) de superficie calórica del tacho.

10..- Bombas de vacío que garantice la operación en el rango de 25.5 a 26.5 plg ( 64.7 a 66.0 cm ) de Hg. de vacío. ( 18.70 m³/min / 1 000 ton).

11.Bomba de inyección con capacidad de 1 200 m³/h por cada 1 000 ton} de capacidad de molida

12. El Ø de tuberías de pase entre los tachos deben ser + 300 mm en función de Ø de la calandria.

13. En lugar visible y al acceso del personal de operación de los tachos deberá mostrarse el esquema de operación de tachos para el sistema implementado.

 

Procedimientos empleados para la cristalización.

El objetivo básico de esta operación es producir todos los granos que se emplearán en la fabricación del azúcar comercial

1. Verifíquese que se realizaron las operaciones de limpieza correcta del tacho.

2. Alimente el volumen calculado de la mezcla para cristalizar y abra el vapor al tacho .

V mezcla = ( V pie s pie F ) / s mezclaDonde :V mezcla = Volumen de la mezcla a preparar para cristalizar.V pie = Volumen del pie de cristalización , al ºBrix al que se cristalizará.s pie = Densidad de sólidos según la tabla para 79.2 ºBrix (S= 1.15). s mezcla= Densidad de sólidos según la tabla para ºBrix de la mezcla (60.88ºBrix).F= Factor de ajuste de 1.15 a 1.20 , se asume 1.20.

3. Al arribar al valor correspondiente de sobresaturación = 1.15, introdúzcase rápidamente el medio de semillamiento empleado y reduzca la presión del vapor hasta 1 a 2 psig.

4.Observe el instrumento por el cuál Ud. controla la sobresaturación (1,20 hasta 1,25), alimente un pequeño volumen de agua para su control por el termino de 30 minutos.

5.Tómense muestras continuas, cuándo se observe definido los cristales comience la alimentación del tacho con miel A , controle la SS=1,25 hasta volumen final del tacho, quedando fabricado el grano fino que constituye el pie para fabricar masa C.

Grafico de las zona de SS.

Esquema de cristalización para 4 masas.

Desarrollo volumétrico de la Cristalización(GF,GM)

Las masas cocida “C” se fabrica en dos pasos , a partir del pie de Grano Fino que se obtiene de la cristalización(4 masas finales) pues con este proceder se garantiza un desarrollo volumétrico del grano igual a 12 veces

Especificaciones del Grano Fino (GF).Concentración final 89 a 91 ºBrix. Pureza del grano fino no mayor que 71 % ajustada a la pureza final de la masa “C”.

El crecimiento que experimenta la semilla del pie de cristalización (GF) se calcula atendiendo ecuación de Thieme con suficiente precisión estos valores son:

Tf = TI ( D V) 1/3

Donde . TF = Tamaño Final; T I = tamaño final Dv = ( Vol. total masa / vol. Pie masa)

Semilla en el pie en mm. Cristal en la masa “C” en mm.0.09 0.210.10 0.230.11 0.250.13 0.300.14 0.320.15 0.34

Procedimiento para la fabricación del pie y de la masa cocida " C"

Fabricación del Pie para masa C,

1. .- Transfiérase el 50 % del volumen total que produjo de GF para un tacho y alimente miel A ó B hasta volumen total de operación dando origen al pie para dos masa C.(GFM)

.Requisitos Técnicos Tiempo de cocción mínimo 2.0 horas. Concentración final 89 a 91 ºBrix Pureza del pie de masa mínimo 65.0 %

Fabricación de la masa cocida “C”.

1. Transfiera 50 % de volumen del pie para masa C (GFM) de pureza 65% y alimente miel B hasta volumen total, la masa producida debe cumplir los Requisitos Técnicos siguiente.

Tiempo de cocción Mínimo 5.0 horas.. Concentración final Mínimo 95.5 ºBrix. Pureza de la masa cocida “C ” .Máximo 62.0 %. Emplear mieles licuadas , a una concentración no mayor a los 65.0 ºBrix. Conducirlas sin sobrantes de miel , lo cual siguinifica llevarla a la sobresaturación(SS) =1,25. Caída de pureza de masa a miel C de 20 puntos como mínimo.

Fabricación de las masas cocidas comerciales

Se producirán a partir del azúcar C(SEMILLA o MAGMA) originada de la centrifugación de las masa C o B en función esquema de cocción y la meladura procedente de los evaporadores.

Para Garantizar Calidad alta y estable del azúcar. Producción de mieles de baja pureza

Preparación del pie de semilla1.Transfiera semilla “C” ó B al tacho en un volumen predeterminado y concéntrese hasta 88 Bx .

2.Alimente agua de lavado hasta eliminar los cristales no deseados manteniendo la concentración.

3.Verifique su eliminación y alimente meladura hasta volumen final quedando 2 pie para fabricar masa A.

Fabricación de la masa cocida.

Transferir un pie de semilla a tacho, verificar el tamaño de los cristales y comience alimentar hasta volumen final originando una masa "A“ o "B" con las siguientes especificaciones.

Masa “A”( Con Meladura) Masa “B” ( Con miel A)

1. Concentración Mínima 92.5 ºBrix. 1. Concentración Mínima 92.5 ºBrix

2.Pureza Intermedia entre la meladura y la semilla. 2.Pureza de masa 76%

3.Caída de pureza masa a miel Mínima 15.0 puntos 3.Caida pureza masa –miel 17 ptos

4.Tiempo de cocción de 2 ,0 h máx.. 4.Tiempo cocción 3 horas

Cantidades de masas a producir.

Dependerán de varios factores pero serán determinante los siguientes : Pureza de los materiales con que se trabajen La recirculación de sólidos Máxima explotación de la capacidad útil de los tachos. Tiempo ininterrumpido de operación del tacho de 22 horas. El ciclo de limpieza del tacho.

Producción de masas cocidas e índices / ton. de caña , para el esquema de tres masas.Producción de masa Vs. pureza del jugo mezclado

Pza. J. Mezclado 80.0 % 81.0 %

82.0 % 83.0 % 84.0 % 85.0 %

Materiales del proceso Pies³ / ton Pies³ / ton Pies³ / ton Pies³ / ton Pies³ / ton Pies³ / ton

Masa cocida “A” 3.82 4.02 4.22 4.42 4.69 4.94

Masa cocida “B” 2.45 2.36 2.25 2.15 2.02 1.87

Masa cocida “C” 1.83 1.76 1.67 1.58 1.45 1.33

Principales problemas operacionales y sus soluciones.

1.Disminución del vacío en el tacho: modérese la alimentación de material al tacho y la entrada de vapor

Revise volumen y temperatura del agua del condensador y situación en bombas de vacio ..Revisar si existe roturas que posibilite entrada de aire al sistema. Sobrecalentamiento por alta razón de evaporación.

2. Disminución de la presión de vapor de escape. Redúzcase de inmediato la alimentación de mieles en proporción con la disponibilidad de vapor., evalúense las causas para la toma de una nueva decisión.

3. Formación de falso grano en una masa cocida (reproducciones).Revisar si el Bx del material alimentado es alto. Alta viscosidad materiales en proceso por deterioro o etc. Observe la SS con que conduce la masa (Elimine sobrantes material alimentado). Evitar dejar tachos parados y cargados.Revisar licuación de mieles

Operación de los cristalizadores

 El agotamiento se inicia en los tachos y se concluye en los cristalizadores , los cuales

aportan aproximadamente un 20 % del agotamiento total de las mieles.

El trabajo en los cristalizadores se basa en controlar un principio FISICO –QUIMICO de que variando la temperatura de una solución sobresaturada varia inversamente la concentración del soluto en la misma, permitiendo mantener un gradiente diferencial posibilitando la transferencia de masa del licor madre hacia los cristales.

La transferencia de masa en la cristalización por enfriamiento se rige por la siguiente ecuación.

Ws =Kf Ac (Cn - Cneq )

Ws --- sacarosa transferida de la solución al cristal de azúcar (Kg/seg)

Kf----coeficiente de transferencia masa (m/seg).

Ac ---Área superficie cristales (m2 ) Depende de : Cn ---Concentración sacarosa miel madre (Kg/m3 )

Cneq Concentración sacarosa de una solución a Temp. y Cn de no-azucares (Kg/m3 ) que el material estudiado

Factores que determinan la transferencia(Ws)

TIPOS DE CRISTALIZADORES

1-Cristalizadores horizontales Wespor abiertos o cerrados con movimiento.

2-Cristalizadores tipo Blanchard a Bach o Continuos con enfriamiento con agua.

3.Cristalizadores de canjilones enfriamiento con aire.

4- Cristalizadores verticales continuos con enfriamiento con agua tipo(OVC) de la BMA o Fives Caill.

Requisitos Técnicos de los Cristalizadores comerciales .1.Tiempo máximo de agotamiento (RESIDENCIA) se estiman en 4 horas.

2.Capacidades requeridas para estos tiempos de retención es 22 m³ /1000 ton caña.

3.Estarán habilitado con sistema para dar movimiento a la masa cocida en su interior.

4.Llénense hasta que el sistema que producen el movimiento sobresalgan aproximadamente 150 mm de masa cocida.

5.Las masas serán enfriadas hasta el rango de 60 a 62 ºC , como valor mínimo posteriormente serán centrifugadas.

6. llénense siempre en orden cronológico de su operación

Cristalizadores para masas de agotamiento

Los cristalizadores para las masas de agotamiento requerirán de un conjunto de instalaciones y operaciones propias de los sistemas de bajas purezas.

Requisitos técnicos:

1.Los tiempos máximos de agotamiento en los cristalizadores de agotamiento se estiman entre las 16 y 30 horas

para las masa “C”

2. Las capacidades para cristalizadores con enfriamiento a Bach serán de 86 m³ /1 000 ton de caña.

3. Las capacidades para cristalizadores con enfriamiento continuos serán 42 m³ /1000 ton caña.

4.Tendrán habilitados dos sistemas de recirculación una para agua fría y la otra para agua caliente con

temperatura de 70 hasta 800 C con circuitos cerrados para ambas.

5.Temperatura mínima de enfriamiento de la masa en los cristalizadores es de 42 ºC .

6. Temperatura máxima de calentamiento hacia los mezcladores de la centrifuga de 50 a 55 ºC,

7.Se dispondrán termómetros para la temperatura del agua fría y caliente y de la masa cocida.

 

Operación cristalizadores de agotamiento

1-Revisar todos los elementos mecánicos del movimiento y las transmisiones

2-Descárguese la masa cocida hacia el receptor de masa, póngase en mov. los cristalizadores y dosifíquese la misma hacia el banco hasta completar volumen

3-Circúlese agua de enfriamiento en la medida que estos es llenen al volumen de operación. La temperatura mínima a esperar será de 42 ºC.

4. Completando el último cristalizador iníciese el calentamiento hasta que la masa cocida alcance una temperatura en el intervalo de 52 a 53 ºC.

5- Determínese la pureza del licor madre de la masa a la salida de cada cristalizador para evaluar su trabajo.

6-Manténgase uniforme el nivel de alimentación de masa a los cristalizadores , evitando que las primeras unidades se llenen excesivamente.

7. Inspecciónense las superficies de los cristalizadores y ante la aparición de líquido sobrenadante es síntoma de fuga de agua, tómese medida urgentemente.

8-Verifique los parámetros de operación (Temp) y comience alimentar el mezclador de las centrifugas.

Ing. Sergio Paz SuarezGM.Impulso Tecnologia Agroindustriale-mail. sergio_paz@grupogm.com.mx