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TECNOLOGÍA DE PRODUCCIÓN DE AZÚCAR
El dulce sabor del azúcar es grato al paladar, pero también uno de los alimentos más
importantes que tiene el hombre para formar las calorías que necesita el organismo
humano. Sin embargo, es perjudicial injerirlo en exceso como cualquier otro
elemento, ya que solo necesitamos una cantidad mínima indispensable para
conservar la salud.
El azúcar común se presenta en varias formas: en grano, molido, tamizado, en
cuadradillos, blanco y moreno. Todas ellas, pese a su diferente aspecto y color tienen
la misma composición química designada con el nombre de sacarosa, aunque hay
algunos azucares que no contienen esta sustancia.
Pero todos los azucares se componen de carbono, hidrógeno y oxígeno mezclados en
diferentes proporciones, y de distintas maneras de acuerdo a su procedencia.
Los vegetales por ejemplo, lo contienen disuelto en su savia, por ello los melocotones,
uvas, melones y naranjas son dulces y los cereales, guisantes, cebolla, remolacha y
otros productos de huerta contienen igualmente azúcar, aunque en menor
proporción.
Por otro lado, las abejas y otros insectos liban las flores porque tienen azúcar y los
animales poseen azúcar en la sangre y en algunas de sus secreciones, como la miel y
la leche.
Las variedades del azúcar más usadas son: la sacarosa, obtenida de la caña de azúcar
y la remolacha azucarera; la glucosa o dextrosa, proveniente de los cereales como las
patatas o cualquier otra sustancia conteniendo féculas; la lactosa es el azúcar de
leche; la maltosa, proveniente de la malta y la fructuosa o levulosa, de las frutas.
Algunos de estos azúcares son de difícil cristalización y por ello se utilizan en forma
de jarabe.
AZÚCARES
Grupo de los hidratos de carbono sencillos de origen vegetal, solubles en agua y de
sabor dulce; de forma molecular Cx (H2O) y, se clasifican en dos amplios sistemas:
CETOSA si presenta una cetona y ALDOSA si presenta un aldehído, entre ellos se
encuentra la sacarosa, o azúcar de caña por antonomasia recibe a veces el nombre de
azúcar.
Clasificación Química:
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Monosacáridos. Son carbohidratos elementales que no pueden hidrolizarse para
obtener menores moléculas, son de sabores dulces e hidrosolubles. Ejemplo:
glucosa, fructosa, galactosa, ribosa.
Disacáridos. Están formados por dos monosacáridos susceptibles de hidrólisis
produciendo los constituyentes. Ejemplo: sacarosa, maltosa, lactosa.
Oligosacárido. Son compuestos formados entre dos y ocho monosacáridos o
disacáridos. Ejemplo: rafinosa, celibiosa
Polisacárido. Están formados por más de ocho monosacáridos susceptibles de
hidrólisis parcial o total. Ejemplo: celulosa, almidón, glucógeno.
SACAROSA
El azúcar, constituido por la sacarosa, es el comercial; su fuente, además de la caña de
azúcar es la remolacha azucarera.
La sacarosa es un disacárido conteniendo una molécula de glucosa y una molécula de
fructosa unidas por enlace dicarbonílico; cristaliza de una solución acuosa como
compuesto anhidrico en forma de prismas.
La sacarosa pura, funde a 188º C, se transforma en caramelo alrededor de los 200º C
y finalmente deja un residuo de carbón. La solución acuosa es dextrógira con rotación
especifica (+ 66.53º, 20º C) a una concentración de 26 gramos por 100 mililitros de
agua.
La sacarosa hidroliza con facilidad en soluciones ácidas a velocidades aumentando
notablemente según el incremento de temperatura y disminución del pH. La
hidrólisis invierte el poder rotatorio; por ello, el proceso se denomina inversión y la
mezcla de azúcares formados recibe el nombre de azúcar invertido.
La sacarosa hidrolizada mediante ácidos diluidos o por acción de la enzima invertasa,
se desdobla en D (+) 53º glucosa y D (-) 92º fructuosa. El poder levógiro resulta de la
suma algebraica de los poderes dextrógiro de la glucosa y levógiro de la fructosa.
Esta reacción es fundamental en la fabricación del azúcar.
C12 H22 011 + H20 C6 H12 O6 + C6 H12 O 6
Sacarosa + agua glucosa + fructosa
Propiedades químicas:
- Hidrólisis: En medio acuoso se hidroliza
- Descomposición alcalina: Se descompone en soluciones con iones (OH)
- Descomposición Térmica: Se descompone lentamente
- Oxidación: La oxidación forma bióxido de carbono y agua
- Reducción: Se reduce con el hidrógeno
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- Reacciones Bioquímicas: Hidrólisis enzimáticas con fermentos catalizadores
Propiedades físicas:
- Solubilidad: Soluble, aumenta con la temperatura
- Cristalización: Estructura Monoclínica
- Densidad: A 15º C es 1,5879 gr/ml
- Viscosidad: Varía con la temperatura
- Tensión Superficial: Inactiva
- Óptica: Es incolora en soluciones puras
- Conductividad Eléctrica: No conductora
- Solventes: Insoluble en derivados del petróleo y muy soluble en agua
Los tipos de azúcar que se expenden en el comercio:
Azúcar para Exportación
Azúcar Rubia uso Doméstico
Azúcar Rubia uso Industrial
Azúcar Blanca Sulfitada
Azúcar Refinada uso Doméstico
Azúcar Refinada uso Industrial
Azúcar para Farmacopea
MATERIA PRIMA
Caña de Azúcar. La caña de azúcar es una gramínea gigante perteneciente al género
Saccharum, casi todas la caña de azúcar es de la misma especie, la diferencia en
condiciones de crecimiento (clima, etc.) afectan la característica del jugo. Por
ejemplo, el contenido de azúcar del jugo de la caña
cultivada en los trópicos es mayor al de la caña que crece
en climas más fríos. El tiempo de la caña para el
crecimiento antes de la cosecha varía según los países y
puede ser de 7 meses a 2 años. El rendimiento de azúcar
del jugo de caña es alrededor de 14 al 17%. La caña
todavía se corta a mano o mecánicamente en algunos
casos donde la topografía y la extensión del terreno lo
permite y los jugos se extraen a presión entre rodillos.
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LOS PRINCIPALES USOS DERIVADOS DE LA MATERIA PRIMA
JUGO BAGAZO COGOLLO
Azúcar, mieles Fertilizantes Alimento para ganado
Alcohol Cartón -
Polímeros (policloruro de vinilo) Papel -
Vinaza (levadura) Combustible -
Pienzo (alimento animal) - -
Etanol - -
Aguardiente - -
Vodka de caña - -
Acido Cítrico - -
Cal. La calidad de cal empleada es importante para una buena eliminación de
impurezas y lograr una buena clarificación de jugo.
Se adquiere en forma de cal viva en trozos (CaO), que debe reunir los siguientes
requisitos: 80% de CaO aprovechable como mínimo; 15% de granza (sólidos
insolubles) como máximo. Debe evitarse Sales que contengan más de 2% de óxido de
magnesio (MgO), así como la sílice.
Existen algunas pruebas empíricas pudiendo dar idea de una buena calidad de cal; al
mezclarse con la mitad de su peso en agua, la cal debe calentar mucho en pocos
minutos. Esta en trozos no es conveniente agregar directamente al jugo, pues la
disolución es relativamente lenta y difícil; de tal modo que algunas fracciones de jugo
se sobreencalan; mientras otras se encalan insuficientemente.
Se prepara inicialmente lechada de cal, con los trozos de cal viva (CaO) y agua. Esta
lechada, se mezclará con el jugo, pues así su difusión. Será más rápida y su acción más
regular. Esta lechada es un liquido blanco lechoso que contiene cal apagada en
suspensión y en solución Ca (OH)2. Aditivo necesario para la clarificación de los jugos
que proceden de la trituración de la caña de azúcar.
Carbón de Huesos. Los carbones decolorantes se usan en la industria del azúcar como
agentes purificadores en la producción de azucares blancos y refinados.
Generalmente se aplican en soluciones de 55-60º Brix y con temperaturas de 65-80º
C.
Los carbones animales se usan extensamente en la industria de la refinación
removiendo el color y también una buena proporción de cenizas
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Estos carbones se fabrican sometiendo huesos desengrasados a la destilación
destructiva de una retorta cerrada durante 8 horas y a la temperatura del rojo cereza.
Debe enfriarse el contenido de la retorta antes de dejar entrar el aire. Después se
muele y se pasa por el cernidor.
Colorantes. Los colorantes se usan en la industria azucarera para alterar el color
natural del producto. De acuerdo con el propósito de su aplicación, pueden
distinguirse cuatro tipos de colorantes:
Colorantes acentuando la blancura del azúcar
Colorantes alterando algunas de las propiedades de los azucares crudos
Colorantes alterando el color de la melaza
Colorantes usados en la fabricación de azucares de fantasía
PRODUCCIÓN DEL AZÚCAR.
Azúcar de la Caña de Azúcar. La fabricación de azúcar a partir de la caña de azúcar es
uno de los sectores industriales más grandes del país.
La caña de azúcar, una vez cosechada, generalmente contiene en peso, un 15% de
fibra y un 85% de jugo; el jugo a su vez está constituido de un 80% de agua; un 12%
de sacarosa y un 8% de azúcares invertidos e impurezas.
La caña de azúcar se puede cosechar en forma manual o mecanizada; del método
utilizado depende la cantidad de impurezas que ingresen a la molienda de la caña;
generalmente, hay muchas impurezas cuando se hace la cosecha en forma
mecanizada.
Producción de Azúcar Cruda. La manufactura del azúcar se inicia con el lavado de la
caña; para ello se utiliza el agua obtenida de la condensación de los vapores que salen
de los evaporadores. El efluente de esta operación representa el mayor flujo de agua
residual de la planta. Después de lavada, la caña es cortada en pequeños trozos que
circulan a un molino de rodillos, para ser molidos. Se obtiene así un jugo caliente de
color verde oscuro con un pH de 5,2 que posteriormente es tamizado para eliminar
trozos de tallos y otros residuos.
Los residuos fibrosos de la molienda y del tamizado, reciben el nombre de bagazo;
generalmente, el bagazo es utilizado como combustible de los calderos para la
generación de vapor; otro uso es como materia prima en la producción de papel.
También se ha registrado su uso para la fabricación de tableros de madera.
Una vez tamizado el jugo se lo trata con cal a un pH 8, para evitar la inversión de la
sacarosa; posteriormente es calentado y enviado a los clarificadores, donde se
precipitan los compuestos insolubles en forma de lodos. Estos, a su vez se filtran al
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vacío, reciclándose el filtrado a los clarificadores. La pasta resultante es un desecho
sólido.
El jugo clarificado es concentrado en evaporadores de múltiple efecto para su
extracción, produciéndose además la cristalización de los azúcares en los reactores al
vacío. Esta mezcla de cristales y jarabe de azúcar se somete a un proceso de
centrifugado con el objeto de separar los cristales de azúcar de la melaza, la cual
todavía contiene azúcar disuelta y es recirculada a las charolas de evaporación;
finalmente, la melaza residual es baja en sacarosa y se utiliza para producir alcohol
etílico o como complemento alimenticio de animales, y para otros usos.
El azúcar retenido en la centrífuga se descarga en un transportador que conduce al
secador rotatorio continuo. De aquí es enviado a un tamiz vibratorio que lleva
incorporado un molino de bolas, el cual se desintegran los cristales gruesos. Las
partículas muy finas retornan al proceso. El azúcar ya tamizado se transporta a silos
para luego ser pesado y empacado automáticamente.
El azúcar de caña obtenido por el proceso descrito es un azúcar crudo, que requiere
ser refinado para eliminar la melaza, partículas de bagazo, sales orgánicas e
inorgánicas.
Refinación del Azúcar. El azúcar crudo que llega a la refinería contiene 98% de
sacarosa. En la primera etapa de la refinación es reblandecer la capa de impureza que
envuelve a los cristales de azúcar con un jarabe de azúcar saturado caliente. Esta
mezcla se centrifuga y en esta operación los cristales de azúcar se rocían con agua
para eliminar las impurezas.
Los cristales de azúcar lavados se disuelven a continuación con agua caliente se
tratan con sal para elevar el pH 7.3 a 7.6 y la temperatura se aumenta a 820 C.
Después la mezcla caliente se filtra, el color y la solución de azúcar se elimina
filtrando a través de carbón de huesos después de lo cual el azúcar se cristaliza en
charolas de vacío y se refrigeran.
Durante la centrifugación, los cristales se lavan con agua, se secan, se pasan por
mallas para graduarlos por tamaños y se empacan. El azúcar de grano grande se
emplea en la fabricación de dulces y caramelos.
El azúcar de mesa se obtiene de los granos finos. El azúcar para dulces extrafinos se
elabora moliendo los cristales en molinos pulverizadores. Para evitar la aglutinación
en el azúcar para dulcería se agrega un poco de almidón de maíz, El azúcar también
se forma en cubos o tabletas haciendo una mezcla de cristales de azúcar y jarabe
blanco a presión seguido de secado.
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PRODUCCIÓN DE AZÚCAR DE LA CAÑA DE AZÚCAR
Azúcar de la Remolacha. La eliminación del azúcar de las remolachas requiere un
proceso bastante distinto al de la caña. La remolacha, cada una de las cuales pesa
alrededor de 1 kg y contiene aproximadamente 14 cucharaditas de azúcar en su raíz,
se lava al llegar a la fábrica procedente de la granja. Se rebana en tiras muy delgadas
y se coloca en grandes tanques de agua caliente donde se extrae el jugo dulce.
La remolacha (Beta vulgaris) almacena el azúcar en la raíz. La elaboración de azúcar
de remolacha es una operación continua que no produce el azúcar cruda intermedia.
Las remolachas contienen de 16 a 20% de azúcar como sacarosa; el rendimiento de
azúcar por acre es considerablemente inferior al que se obtiene del azúcar de caña.
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Las remolachas se plantan como semillas y requieren 70 días para desarrollarse
hasta su cosecha, cosechándose mecánicamente.
En la refinería, puede almacenarse en el exterior en grandes montones hasta que se le
procesa a diferencia del azúcar de caña.
Al extraer el azúcar, las remolachas se lavan, se pasan por rebanadoras que las
rompen en tiras delgadas llamadas "cosettes", se recubren con agua caliente para
extraer el azúcar. El jugo del proceso de extracción se trata con cal o hidróxido de
calcio. La cal elimina las impurezas como precipitado; a continuación se utiliza
dióxido de carbono para eliminar el exceso de hidróxido de calcio así como carbonato
de calcio. El jugo de azúcar se filtra y después se trata otra vez con dióxido de
carbono para precipitar el hidróxido de calcio residual. El extracto se blanquea con
dióxido de azufre para eliminar los componentes de color en el jugo, se concentra al
vacío de 60 -70% de sólidos solubles y se filtra a través de carbón de huesos. El
líquido filtrado se concentra en charolas de lavado para formar azúcar cristalina.
El azúcar se procesa lo mismo que la caña de azúcar. El licor final de lavado se usa en
la fabricación de glutamato monosódico. La pulpa de remolacha ya agrietada y las
hojas se secan y se venden como alimento para ganado.
El procesamiento completo de las remolachas desde su recepción hasta la producción
de azúcar granulada, se lleva a cabo dentro de la misma fábrica.
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