Calidad de materia prima empleada como alimentación en

fermentación

Ing. Marcelo Ruiz - EEAOC

La CALIDAD de la Materia Prima se reconoce al término del proceso fabril

por la cantidad de azúcar recuperable y/o etanol obtenible por tonelada de caña

procesada,procesada,lo cual depende de características como:

(1) Alto Contenido de Sacarosa o AFTAlto Contenido de Sacarosa o AFTAlto Contenido de Sacarosa o AFTAlto Contenido de Sacarosa o AFTAlto Contenido de Sacarosa o AFTAlto Contenido de Sacarosa o AFTAlto Contenido de Sacarosa o AFTAlto Contenido de Sacarosa o AFT

(2) Bajo Contenido de Mat. Extrañas

(3) Niveles Adecuados de Fibra

(4) Niveles bajos de deterioro – contaminación microorg.

FITOMERO Nº TESTIGO APLICADO

1 8.8 15.1

2 11.4 16.3

3 13.1 18.2

4 14.6 19.2

5 15.4 19.5

Altura de despuntado

5 15.4 19.5

6 15.5 19.7

7 16.5 19.7

8 17.4 20.2

9 17.6 20.0

10 18.0 19.9

Resto (2-6) 18.0 19.9

caña no madurada vs. madurada

MATERIAS EXTRAÑAS

Página 4

Componentes Pérdidas de Azúcar(Por cada 1% de Trash)

Tierra > 1%

EFECTOS COMPONENTES DEL TRASH EN EFECTOS COMPONENTES DEL TRASH EN LAS PERDIDAS DE AZUCARLAS PERDIDAS DE AZUCAR

Página 5

Tierra

Cogollo

Hojas secas

Hojas Verdes

> 1%

0,8%

0,6%

0,3%

Materia extraña mineral�condiciones del terreno y climáticas

�tipo de cosecha

�sistema de carga

Efectos en el proceso industrial :� menor extracción(molinos y difusores)� menor extracción(molinos y difusores)

� cachaza (cantidad y pérdidas)

� incrustaciones

� calidad del producto

� calderas (corrosión y abrasión)

Lavado de caña: < 0,5 % no lavar

DESPUNTE DE LA CAÑA DE AZUCARDESPUNTE DE LA CAÑA DE AZUCAR

Hojas Fibra - Almidón - Humedad

Tallos Inmaduros Humedad - Azucares Red. – Oligosacáridos- Cenizas

Sacarosa

Página 7

LOTE : Uniformidad

PROBLEMAS ALTURA BRIX % 12-13

EN COSECHA HELADAS (gravedad)

CAÑA CAIDA

CP 65-357 Brix %

Pol %

Pureza %

Fibra %

caña Extrac.

% ARD %

Dextr. (ppm)

Sac. %

Real Pureza % Real

Testigo 20,3 18,1 88,7 11,4 70,0 0,1 55,0 18,3 90,2 C. Eficiente 20,4 17,8 87,6 12,5 67,3 0,3 74,3 18,0 89,6

EFECTOS DE LA COSECHA EN LA CALIDAD DE LA

MATERIA PRIMA

Página 8

LCP 85-384 Brix %

Pol %

Pureza %

Fibra %

caña Extrac.

% ARD

% Dextr. (ppm)

Sac. %

Real Pureza % Real

Testigo 21,3 19,1 92,7 11,0 74,5 0,2 75,0 19,3 90,9

C. Eficiente 21,1 19,2 90,9 12,0 72,2 0,3 169,0 18,8 89,1

C. Ineficiente 22,0 19,4 89,5 14,0 62,3 0,5 206,0 18,0 85,4

C. Eficiente 20,4 17,8 87,6 12,5 67,3 0,3 74,3 18,0 89,6 C. Ineficiente 21,2 18,6 88,9 14,2 60,2 0,4 116,3 17,2 81,4

FACTORES CAUSALES DE DETERIORO

QUEMA

CAUSAS DE ESTACIONAMIENTO

DETERIORO

HELADAS

Indicadores de Maduración Indicadores de Maduración -- CalidadCalidaden caña frescaen caña fresca

Brix: sólidos solubles en el jugo (sacarosa + az.red. + o tros)bueno para caña fresca

Pol% : sacarosa (en jugo o caña) bueno para caña fresca

Pureza: Pol % jugo / Brix

Indicadores de DeterioroIndicadores de DeterioroPureza: Pol % jugo / Brix

indicador de deterioro, pero no el mejor

Determinaciones cromatográficas de Sacarosa y Az. R eductoresDextranas (microorg.)Ácidos Volátiles - Alcohol Etílico – Polisacáridos - M anitol

EMPLEO DE LA QUEMAEMPLEO DE LA QUEMA

GENERA PÉRDIDAS DE PESO Y DE AZÚCAR NO VISIBLES FACILMENTE,

QUE SE INTENSIFICAN CON EL ESTACIONAMIENTO

Página 11

EFECTOS NEGATIVOS DEL ESTACIONAMIENTO

8,89,6 11,2

12,5

21,2

15

20

25%

PE

RD

IDA

S D

E

AZ

UC

AR

SIN QUEMA

QUEMADA

5 DIAS ESTACIONAMIENTO

Página 12

6,98,8

9,6

0

5

10

% P

ER

DID

AS

DE

A

ZU

CA

R

JULIO AGOSTO OCTUBRE

saca

rosa

- 7

.515

MV

40.00

50.00

60.00

70.00

80.00

90.00

Caña deteriorada Caña sin deterioro

gluc

osa

- 9.

408

fruc

tosa

- 1

1.12

2

0.00

10.00

20.00

30.00

40.00

Minutes2.00 4.00 6.00 8.00 10.00 12.00 14.00

DETERMINACIONES MICROBIOLÓGICAS

CinéticaCinética dede formaciónformación microbiológicamicrobiológica dede polisacáridos,polisacáridos, dextranasdextranas yyoligosacáridosoligosacáridos enen elel jugojugo dede cañacaña deterioradadeteriorada.. RaveloRavelo etet alal ((19911991))..

Zafra (Cosecha) - Continuación

Nivel promedio de dextranas (ppm en Sólidos) en relación con el tiempo Corte - Molienda*

12 24

Corte - Molienda (horas)

Página 15

*Fuente: Gordonvale, Oct. 1976

12 24

Tallos largos 0 740

Tallos cortos o mutilados 170 1,740

El nivel de Dextranas aumenta con el tiempo

Consideraciones

La caña de azúcar no debe ser almacenadaEs susceptible a la contaminación con la bacteria LeuconostocConvierte el azúcar en dextranas Causa pérdida rápida de azúcar, reduce el rendimiento del azúcar

Página 16

del azúcarAfecta los procesos de extracción, filtración y cristalización.La condición puede agravarse debido a la humedad o al frío extemporáneoSe necesita buena coordinación entre el ingenio y los agricultores

Nutrición y relación con la Calidad

N : pol % caña y Rto cultural

P : ayuda en la clarificación

Página 17

K : sacarosa y azucares reductoresen suelos pobres en K, la fertilización almidón

Na : recuperación de azucares mieles

DETERIORO POR ATAQUE DE PLAGAS

•DIATRAEADIATRAEADIATRAEADIATRAEA

(Gusano barrenador)(Gusano barrenador)(Gusano barrenador)(Gusano barrenador)PPPPrepara el camino para que la floraPPPPrepara el camino para que la floramicrobiana del cañaveral tenga una puerta de entrada y mayor superficie de ataque y destruya la sacarosa, pudiendo generar además macromoléculas.

18

DIATRAEA

19

COMPLEJO BROCA - MICRORGANISMOS

20

CLIMA• TEMPERATURA AMBIENTE.

• HUMEDAD RELATIVA DEL AIRE.

- Humedad y temperatura - Humedad y temperatura elevadas aceleran acción de los microrganismos.

• HELADAS.

21

EFECTOS DE LAS HELADAS

EVOLUCIÓN DEL RENDIMIENTO FABRILComparación entre Zafras con y sin

heladas

9,5

10,5

11,5

RE

ND

IMIE

NT

O F

AB

RIL

(%

) 1997

1994

5,5

6,5

7,5

8,5

1MAY 1JN 1JL 1AG 1ST 1OC 1NV 1DC

RE

ND

IMIE

NT

O F

AB

RIL

(%

)

1993

1994

1999

Fase inicial Fase intermedia Fase final Fase tardía

ESQUEMAS PRODUCTIVOS PARA AZÚCAR - ALCOHOL

CLARIFICACIÓN

MOLIENDA MOLIENDA

CLARIFICACIÓNJUGO CLARIFICADO

TRES COCIMIENTOS

DESTILERIA

EVAPORACIÓN EVAPORACIÓN

DOS COCIMIENTOS

MELAZA MIELES

AZÚCARAZÚCAR

DIAGRAMA DE FLUJO DE PRODUCCIÓN DE AZÚCAR Y ALCOHOL

• Azúcar crudo

• Azúcar Blanco Directo

Tipos de Azúcar de Caña

• Azúcar de caña refinado

Página 30

Azucar crudoDescripción:• Un azúcar de caña de color claro a marrón

con un alto contenido en cenizas y sólidos en suspensión

• Fuerte aroma y sabor (a grama, verde), con notas a quemado, melaza y a esencias marrones

• Fabricada a partir del jugo de la caña de azúcar aclarado, evaporado, cristalizado, centrifugado y

Página 31

secado• Comercializado como Commodity (Artículo no de

consumo habitual).

Problemas:• Producto intermedio: materia prima para refinerías, no

utilizable en plantas embotelladoras• Color, cenizas, dextranas, almidón y otras impurezas:

pueden arrastrarse al azúcar final.

No debe utilizarse para preparar la bebida.

Azucar blanco directoDescripción:• Un azúcar de caña blanco o blanquecino con un contenido medio a alto de cenizas y

sólidos en suspensión• Tiene un “carácter crudo”, con sabor a grama o a melazas • Color: tiende a ser del tipo fenólico• Se obtiene a partir del jugo de caña aclarado (con frecuencia agregando sulfito),

evaporado, cristalizado y secado• Un azúcar de caña de consumo directo y ampliamente disponible

Página 32

• Un azúcar de caña de consumo directo y ampliamente disponible

• Problemas:• No puede usarse tal cual: Debe tratarse con carbón en la embotelladora hasta

satisfacer las especificaciones del jarabe• Filtrabilidad: Puede tener altos niveles de dextranas, almidones y sólidos en

suspensión que dificulten la filtración. Difícil de tratar en la planta embotelladora cuando su turbidez excede 125 U.I

• Color: puede ser “artificialmente bajo” debido al pH y al efecto de blanqueo del sulfito • Sensorial: Puede no cumplir especificaciones, aún después del tratamiento

Sin tratamiento produce una bebida inaceptable.

Azucar refinado

Descripción:• Un azúcar de caña muy puro con ligeras notas a melazas; carece de notas “a grama”

• Hecha a partir del azúcar de caña crudo afinado (lavado), re-disuelto, aclarado,

decolorado, evaporado, cristalizado, centrifugado y secado.

Problemas:

Página 33

Problemas:• El azúcar debe satisfacer las especificaciones para ser usado como tal • Contaminantes: A veces puede contener niveles bajos de almidón y de dextranas

REFINADO DENTRO DE ESPECIFICACIONESEl azúcar preferido para usar en la bebida.

Criterios de Calidad para Azúcares de Caña

Tipo de Azúcar de CañaBlanco Especificación

Parámetro Crudo* Directo* Refinado* Embotellador

Color, U.I. 800 - 6,000 100 - 200+ 20 - 60 45 máx.

Cenizas, % p/p 0.2 - 0.7 0.03 – 0.05 0.005 - 0.05 0.020 máx.

Página 34

Cenizas, % p/p 0.2 - 0.7 0.03 – 0.05 0.005 - 0.05 0.020 máx.

Turbidez, A.U. Muy alta 50 - 300+ 10 -100+ 25 máx.

Pol, °S 96 - 98.5 99.7 mín. 99.9 mín. 99.9 mín.

Humedad, % 0.3 - 0.7 < 0.10 < 0.05 0.04 máx.

Sabor y olor Quemado, A grama, a melaza, a grama A melaza sin notas sin notas

extrañasextrañas

*Valores típicos para fines ilustrativos** En revisión; la nueva especificación puede ser más estricta

Afectan la cristalización,PROBLEMAS FABRILES la forma y color del

azúcar. Filtrado, viscosidad jugo, menor rendimiento en ferment.

Az. ReductoresOligosacáridosColorantesPolisacáridosDextranasOtros

Forma D

Problemas en la calidad de azúcarProblemas en la calidad de azúcar

Página 36

Conglomerados

Cristales alargados

BAGAZO

Normalmente se lo obtiene con una humedad en el rango de 50 -54 %.Su Poder Calorífero Superior es: 4.600 kcal/kgSu Poder Calorífero Neto se calcula: Su Poder Calorífero Neto se calcula: PCN = 4250 – 4850. ww es agua % bagazo.Es el combustible normalmente empleado en la industria sucroalcoholera.

37

PROPIEDADES DEL BAGAZO Y EL RAC

38PCI = [PCS – 351) – Humedad.(PCS + 249)] . (1 – cenizas )

PRODUCCIÓN DE

39

DE BIOETANOL

Ingenio con destileria

40

PRODUCCIÓN DE ALCOHOL(Destilería autónoma)

41

Materias primas: productos a fermentarJugos decantados

• Jugo mixto o de segunda presión• Decantados solamente calentándose a 105ºC• Sin agregado de cal para mantener presentes

los aminoácidos, fósforo y otros nutrientes • Se usa la expresión “jugo decantado por “jugo

clarificado”clarificado”• pH bajo y no se puede esperar buena

decantación con un tiempo corto de retención• Mejoran las características de los vinos

evitando formación de incrustaciones en los platos superiores de la columna destiladora.

Materia prima: producto a fermentar• Melaza (miel agotada)

- Tienen alto tenor de sustancias inhibidoras, principalmente por la gran cantidad de sales, ácidos orgánicos y compuestos formados por “degradación térmica” resultante del paso por tres cocimientos en la fabricación del azúcar.cocimientos en la fabricación del azúcar.

- Presencia también de sustancias reductoras no fermentecibles que resulta en eficiencias más bajas cuando comparado con mieles no agotados o jugos enviados a la fermentación.

• Miel B (miel de purezas alrededor de 55 %)

Componente Composición(%)

Agua 20Sacarosa 35

Glucosa 7Fructosa 9

Composición típica de melazas

Fructosa 9Otras sustancias reductoras 3Otros carbohidratos 4

Cenizas 12Compuestos nitrogenados 4,5

Compuestos no nitrogenados 5Ceras, esteroides y esterofosfolípidos 0,4

Parámetros de calidad de mieles y melazas

MIEL MIXTA II MELAZAPza Bx Ref. ARD/Cza Pza Bx Ref. ARD/Cza Pza Bx Ref. ARD % Cenizas % ARD/Cza Mza%Caña

MELADOPza Bx Ref. ARD/Cza Pza Bx Ref. ARD/Cza Pza Bx Ref. ARD % Cenizas % ARD/Cza Mza%Caña

INGENIO A 84,20 65,30 0,55 54,57 83,20 0,49 42,41 81,75 9,16 19,48 0,47 3,99INGENIO B 83,07 69,69 0,54 58,49 80,13 0,54 44,61 84,70 8,92 18,17 0,49 4,19

Melaza

Ventajas

Capacidad de almacenamiento durante períodos detiempos prolongados

INTRODUCCIÓN

Permite alcanzar altos rendimientos de alcohol encorto tiempo

Contenido de vitaminas y minerales

Precio adecuado

Viable esterilización

SUELO Y CULTIVO

PRACTICAS DE CULTIVO

Aspectos positivos esperados en la miel final del proceso de fabricación dual de azúcar y alcohol.

Aspectos negativos en la miel final del proceso de fabricación de azúcar.

PÉRDIDAS EN LA INDUSTRIA

• Descarga de caña y almacenamiento.• Lavado de caña.• Preparación de caña.• Extracción.• Extracción.• Tratamiento jugo (Torta de cachaza)• Fermentación.• Destilación.• Deshidratación.• Almacenamiento.

50

DESCARGA Y ALMACENAMIENTO

• Patio o galpón ?Ninguno, tratar de pasar directamente de vehiculo a molienda.

• Aplastamiento de caña por peso de las estibas.de las estibas.

• La primera en ser apilada será la última en ser molida.

• Aplastamiento de la caña por las máquinas. (Pérdidas por pisamiento y contaminación).

51

LAVADO DE CAÑA

Solo es posible hacerla en caña entera.

• El agua de lavado arrastra azúcares (Son altamente solubles en agua).

52

EXTRACCIÓNCondiciones propicias para el crecimiento de microrganismos:

- Temperatura.

- pH.- pH.

- Azúcares disponibles.

- Lay – out de la Molienda.

- Dificultades de mantener el área limpia y desinfectada.

53

TRATAMIENTO TÉRMICO DEL JUGO MIXTO

Importante etapa para reducción de contaminantes (Bacterias y

Levaduras).

Temperatura: 110 – 112 ºC, o superiores.

Reducción de niveles de contaminación a valores iguales o menores de 101

bacterias/ml.

54

Proceso de elaboración

Almacenamiento y manejo de mieles

DETERIORO TECNOLÓGICO

• Causadas durante el manejo de la cañaFavorece el Favorece el Favorece el Favorece el deterioro deterioro deterioro deterioro microbiano.microbiano.microbiano.microbiano.

•Principal factor Materias Extrañas.Materias Extrañas.Materias Extrañas.Materias Extrañas.

•Condiciones climáticas Condiciones climáticas Condiciones climáticas Condiciones climáticas –––– heladas, sequías.heladas, sequías.heladas, sequías.heladas, sequías.•Operaciones unitarias Operaciones unitarias Operaciones unitarias Operaciones unitarias –––– quema, sistema de quema, sistema de quema, sistema de quema, sistema de •Asociados a

56

•Operaciones unitarias Operaciones unitarias Operaciones unitarias Operaciones unitarias –––– quema, sistema de quema, sistema de quema, sistema de quema, sistema de corte, altura de despunte, forma de cargado, corte, altura de despunte, forma de cargado, corte, altura de despunte, forma de cargado, corte, altura de despunte, forma de cargado, fertilización, etc.fertilización, etc.fertilización, etc.fertilización, etc.

•Asociados a

• Consecuencias

•Tenor de fibra.Tenor de fibra.Tenor de fibra.Tenor de fibra.•Desgaste de los equipos.Desgaste de los equipos.Desgaste de los equipos.Desgaste de los equipos.•Problemas en el manejo del proceso de Problemas en el manejo del proceso de Problemas en el manejo del proceso de Problemas en el manejo del proceso de fabricación.fabricación.fabricación.fabricación.

DETERIORO MICROBIOLÓGICO

• Crecimiento y actividad de los microrganismos.Crecimiento y actividad de los microrganismos.Crecimiento y actividad de los microrganismos.Crecimiento y actividad de los microrganismos.

• Productos resultantesProductos resultantesProductos resultantesProductos resultantes ácidos y gomas.ácidos y gomas.ácidos y gomas.ácidos y gomas.

• Jugo de caña Sustrato óptimo para Jugo de caña Sustrato óptimo para Jugo de caña Sustrato óptimo para Jugo de caña Sustrato óptimo para microrganismos.microrganismos.microrganismos.microrganismos.

• Jugo de caña Sustrato óptimo para Jugo de caña Sustrato óptimo para Jugo de caña Sustrato óptimo para Jugo de caña Sustrato óptimo para microrganismos.microrganismos.microrganismos.microrganismos.

57

Presencia de nutrientes (Carbohidratos, Presencia de nutrientes (Carbohidratos, Presencia de nutrientes (Carbohidratos, Presencia de nutrientes (Carbohidratos, sales minerales, etc.sales minerales, etc.sales minerales, etc.sales minerales, etc.Actividad de agua.Actividad de agua.Actividad de agua.Actividad de agua.Condiciones óptimas de pH.Condiciones óptimas de pH.Condiciones óptimas de pH.Condiciones óptimas de pH.Temperatura adecuada.Temperatura adecuada.Temperatura adecuada.Temperatura adecuada.

Debido a

PRINCIPALES CONTAMINACIONES MICROBIOLÓGICAS

• Leuconostoc mesenteriodes.

produce substancias (goma)produce substancias (goma)produce substancias (goma)produce substancias (goma) dextranasaglutinación

dextranasdextranasdextranasdextranasFocosFocosFocosFocos

Extracción.Extracción.Extracción.Extracción.FermentaciónFermentaciónFermentaciónFermentación

Azúcar pHt °C

58

Problemas en el proceso.Problemas en el proceso.Problemas en el proceso.Problemas en el proceso.

Contaminación en el proceso de fermentación.Contaminación en el proceso de fermentación.Contaminación en el proceso de fermentación.Contaminación en el proceso de fermentación.

•espumas mas resistentes.•grumos

PérdidasPérdidasPérdidasPérdidas Aumento de la viscosidad.Aumento de la viscosidad.Aumento de la viscosidad.Aumento de la viscosidad.

Rendimiento menorRendimiento menorRendimiento menorRendimiento menor de la fermentación.de la fermentación.de la fermentación.de la fermentación.

PRINCIPALES CONTAMINACIONES MICROBIOLÓGICAS

AchromobacterAchromobacterAchromobacterAchromobacterFlavobacteriumFlavobacteriumFlavobacteriumFlavobacteriumMicrococcusMicrococcusMicrococcusMicrococcusEscherichia coliEscherichia coliEscherichia coliEscherichia coliLeuconostoc Leuconostoc Leuconostoc Leuconostoc

BACTERIASBACTERIASBACTERIASBACTERIAS

GénerosGénerosGénerosGénerosLeuconostoc Leuconostoc Leuconostoc Leuconostoc mesenteroides y mesenteroides y mesenteroides y mesenteroides y dextraniumdextraniumdextraniumdextraniumAerobacterAerobacterAerobacterAerobacter

59

Caña saludable

101010104 4 4 4 –––– 101010108 8 8 8 bacterias /gramobacterias /gramobacterias /gramobacterias /gramo101010103333 –––– 101010104 4 4 4 hongoshongoshongoshongosCrecen hasta 4 dias ( pH límite 4,8)Crecen hasta 4 dias ( pH límite 4,8)Crecen hasta 4 dias ( pH límite 4,8)Crecen hasta 4 dias ( pH límite 4,8)

CONTAMINACIONES MICROBIOLÓGICAS IMPACTOS

• Producción de AlcoholProducción de AlcoholProducción de AlcoholProducción de Alcohol� Perdidas de rendimiento e inhibición de Perdidas de rendimiento e inhibición de Perdidas de rendimiento e inhibición de Perdidas de rendimiento e inhibición de levaduras.levaduras.levaduras.levaduras.

� Reducción de viabilidad del fermento Reducción de viabilidad del fermento Reducción de viabilidad del fermento Reducción de viabilidad del fermento (diminuye el porcentaje de fermento en el (diminuye el porcentaje de fermento en el (diminuye el porcentaje de fermento en el (diminuye el porcentaje de fermento en el vino)vino)vino)vino)vino)vino)vino)vino)

� Floculación del fermento Floculación del fermento Floculación del fermento Floculación del fermento relación de relación de relación de relación de células de levadura/células de bacterias.células de levadura/células de bacterias.células de levadura/células de bacterias.células de levadura/células de bacterias.

---- Clarificación del jugo. (temp. 100 a 105 Clarificación del jugo. (temp. 100 a 105 Clarificación del jugo. (temp. 100 a 105 Clarificación del jugo. (temp. 100 a 105 °°°°C) C) C) C) elimina células vegetativas, esporuladas y elimina células vegetativas, esporuladas y elimina células vegetativas, esporuladas y elimina células vegetativas, esporuladas y bacterias formadoras de dextranas (remoción bacterias formadoras de dextranas (remoción bacterias formadoras de dextranas (remoción bacterias formadoras de dextranas (remoción del 50 %). del 50 %). del 50 %). del 50 %).

60

LEVADURAS Y BACTERIAS

61

Físicas MicrobiológicasFisico-QcasPROCESO

COCIMIENTO

EVAPORACIÓN

CLARIFICACIÓN

MOLIENDA

POSIBILIDAD DE PÉRDIDAS

DESHIDRATACIÓN

DESTILACIÓN

ALMACENAMIENTO MIELES

FERMENTACION

ALMACENAJE Y DISTRIBUCIÓN

Rendimiento Fabril vs. Eficiencia Fabril

Calco.exe Siova.exeINGENIO “A” INGENIO “B”

10,0 RENDIMIENTO FABRIL % 11,0

100 Kg.azúcar/tn caña 110

12.5 Pol % caña 14.5

100/125=80 EFICIENCIA FABRIL % 110/145=76

116 Kg.Az./tn caña

10 * Azúcar (kg./t caña)

PC10* ART Alcohol (Kg./t caña)

ARTc

PÉRDIDAS

10 * PC - Azúcar 10*ARTc – ART Alcohol

PÉRDIDAS

PC = pol % caña

PC ARTc

ART = Az. Red. Totales

85

87

89

Eficiência industrial ART (%) Safra 00/01

Média 86%

Eficiencia ART% zafra 00/01Eficiencia ART% zafra 00/01

Media 86%Media 86%

75

77

79

81

83

P I T N F K C B E M Q H J L R G D S OUsinas CopersucarIngenios CopersucarIngenios Copersucar

CALIDAD DE LA

MATERIA PRIMA

CALIDAD DE LA

MATERIA PRIMA

EFEF

100100**

0,64750,6475

VEVEWW

ff- 1- 1==

ART perdido (Kg./t caña)ART perdido (Kg./t caña)

Alcohol (L/t caña)Alcohol (L/t caña)

Pérdidas de ART en FERMENTACIONPérdidas de ART en FERMENTACION

EFEF**0,64750,6475

WWff

==

Eficiencia de Fermentación (%)Eficiencia de Fermentación (%)

Ejemplo: VE= 71,3 L/t cañaEjemplo: VE= 71,3 L/t cañaEF= 92% ���� Wf = 8,81 Kg./t cañaEF= 92% ���� Wf = 8,81 Kg./t cañaEF= 84% ���� Wf = 17.62 Kg./t cañaEF= 84% ���� Wf = 17.62 Kg./t caña

Porcentaje de los Azúcares Porcentaje de los Azúcares Reductores Totales en caña (ARTc) Reductores Totales en caña (ARTc) que se recuperan en los productos que se recuperan en los productos

Porcentaje de los Azúcares Porcentaje de los Azúcares Reductores Totales en caña (ARTc) Reductores Totales en caña (ARTc) que se recuperan en los productos que se recuperan en los productos

Alternativa recomendadaAlternativa recomendadaAlternativa recomendadaAlternativa recomendada

que se recuperan en los productos que se recuperan en los productos finales (azúcar, alcohol, levaduras finales (azúcar, alcohol, levaduras

secas ,etc.)secas ,etc.)

que se recuperan en los productos que se recuperan en los productos finales (azúcar, alcohol, levaduras finales (azúcar, alcohol, levaduras

secas ,etc.)secas ,etc.)

Total de ART en productosTotal de ART en productosTotal de ART en productosTotal de ART en productosTotal de ART en cañaTotal de ART en cañaTotal de ART en cañaTotal de ART en caña

Eficiencia =Eficiencia =Eficiencia =Eficiencia =

Valor promedio considerado para los productos finales

1 Tonelada de caña

100 Kilogramos de azúcar

45 Kilogramos de melaza

(Rto. Fabril =10)

(Mza= 4,5 % caña)45 Kilogramos de melaza (Mza= 4,5 % caña)

BrixBrix 92 %92 %

PurezaPureza 41,5 %41,5 %

ARDARD 12,35 %12,35 %

ARIARI 2,6 %2,6 %

ARD= Azúcares Reductores Directos

ARI = Azúcares Reductores Infermentescibles

EFICIENCIA DE PROCESOS ASUMIDAS

FERMENTACIÓN = 84%

DESTILACIÓN, DESHIDRATACIÓN Y ALMACENAMIENTO = 95%

Kg. de ART en productos / Tn. de caña molida

Azúcar = 100 Kg. / 0,95 = 105,26 Kg.

Melaza = 22,47 Kg.

ART recuperados por tonelada de caña = 127,73 Kg.

Invertasa

C12H22O11 + H2O 2 C6H12O6

Sacarosa + agua Glu cosa + Fructosa

ESTEQUIOMETRIA DE LA PRODUCCION DE ETANOL

342/360= 0.95

342 18 180 180

EnzimasC6H12O6 2 CH3-CH2-OH + 2 CO2 + Calor

Glucosa o Fructosa Etanol + Anhídrido carbónico

180 92 + 88100 kg 51,11 kg . + 48,89 kg.

64,75 litros

342/360= 0.95

PC 14,0 %PC 14,0 %ARD 0,65 %ARD 0,65 %

EFICIENCIAEFICIENCIA153.90 kg ARTc153.90 kg ARTc

1 t de caña1 t de caña

83,0283,02%%127,73127,73153,90153,90

x 100x 100

PÉRDIDA: PÉRDIDA: 16,98 %16,98 %

PÉRDIDA:PÉRDIDA:26,13 kg 26,13 kg ART/t cañaART/t caña

105,26 105,26 + + 22,4722,47 = 127,73 kg ART productos= 127,73 kg ART productos

16,98 %16,98 %

100 kg azúcar100 kg azúcar 45 Kg melaza45 Kg melaza

1001000,950,95 = 105,26 ARTaz= 105,26 ARTaz 22.47 ART Mza22.47 ART Mza

ART por tonelada de caña = 153,9 Kg.

PRODUCCION DE ALCOHOL ANHIDRO

22,47 Kg.105,26 Kg.Azúcar Melaza

22,47 Kg.105,26 Kg.

* 0,84 * 0,95 * 0,6475

Total / tn caña = 66 litros

11,61 litros54,39 litros

PC 13,50PC 13,50ARD 0,7ARD 0,7 149,02 kg ART 149,02 kg ART 1 t de caña1 t de caña

137,09 kg ART 137,09 kg ART

132,98 kg ART 132,98 kg ART

130,32 kg ART 130,32 kg ART

127,71 kg ART 127,71 kg ART

92%92%

97%97%

98%98%

98%98%

MOLIENDA

CLARIFICACION

INDETERMINADAS

127,71 kg ART 127,71 kg ART

107,27 kg ART 107,27 kg ART

98%98%

84%84%

0,64750,6475

69,46 litros 69,46 litros 65,99 litros65,99 litros95%95%

INFERMENTESCIBLES

FERMENTACION

DEST. DESHIDRAT, ALMAC.

Calidad de la materia prima y su incidencia en la producción simultanea de azúcar y alcohol.

Un producto alimenticio.

Azúcar Calidad industrialCalidad industrialUn producto alimenticio.

Un producto alimenticio + un producto energético

Azúcar y Alcohol

industrialindustrial

El producto energético (etanol) se obtiene por un proceso microbiológico

Precio en mercado del Azúcar.Precio en mercado del alcohol.Costo de la producción de azúcar.Costo de la producción de alcohol.Eficiencia fabril de recuperación de azúcar.

Las variables directamente involucradas en la defin ición de las cantidades de azúcar y alcohol a producir en un ing enio dedicado a la producción simultánea de estos productos son:

Salvo el precio de los productos, cada una de las o tras variables son inherentes a la planta fabril en estudio, por lo cu al es necesario el análisis

individual donde puedan contemplarse en función de los equipos disponibles, las opciones de viabilidad del proyect o de producción

simultánea.

Eficiencia fabril de recuperación de azúcar.Eficiencia fabril en la producción de alcohol.Capacidad de producción de azúcar.Capacidad de producción de alcohol.

( Producción simultánea de azúcar y alcohol )

ART a proceso

Alcohol

Azúcar

3

1

2

4

Resultados:La resolución de los balances en cada uno de los co lectores de vapor se resuelven usando el comando Solver de EXCEL.

Algunas alternativas a explorar en el corto plazo que incrementen la eficiencia de la producción simultanea de azúcar y alcohol.

Sector Agrícola:• Variedades con mayores contenidos de azúcares fermentescibles totales y porcentajes de fibra mayores.

• Sustitución de fertilizantes químicos por productos renovables.

• Operaciones de cosecha y transporte orientadas a la calidad • Operaciones de cosecha y transporte orientadas a la calidad final de la materia prima y al uso racional de la energía.

Sector Industrial:• Cuidados complementarios en el control microbiológico.

• Mejoras en la eficiencia de fermentación.

• Implementación de sistemas térmicos integrados que racionalicen el consumo energético.

Muchas gracias por su atenciónMuchas gracias por su atención

Ing. Marcelo Ruiz