MEJORAMIENTO DEL PROCESO DE FILTRACIÓN DE LICOR EN … · 2015. 12. 19. · desarrollar,...

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REDIP. UNEXPO. VRB. Venezuela. Vol. 5. No. 2. http://redip.bqto.unexpo.edu.ve Manso G. Melixa A., Verruschi Elisa, Freitez Juan A, Vásquez Carlos. MEJORAMIENTO DEL PROCESO DE FILTRACIÓN DE LICOR EN UNA INDUSTRIA AZUCARERA. Revista Digital de Investigación y Postgrado de la Universidad Nacional Experimental Politécnica “Antonio José de Sucre”, Vicerrectorado Barquisimeto. Venezuela. Vol. 5. No.2 Pp. 759-776 ISSN: 2244-7393. http://redip.bqto.unexpo.edu.ve. 1 MEJORAMIENTO DEL PROCESO DE FILTRACIÓN DE LICOR EN UNA INDUSTRIA AZUCARERA Manso G. Melixa A. 1 , Verruschi Elisa. 1 , Freitez Juan A. 1 , Vásquez Carlos 2 1 Universidad Nacional Experimental Politécnica “Antonio José de Sucre”. Vice Rectorado Barquisimeto 2 Central Azucarero Portuguesa C.A. Acarigua, Estado Portuguesa [email protected] , [email protected], [email protected], [email protected] RESUMEN. El objetivo de este trabajo fue mejorar el proceso de filtración de licor de caña en una industria azucarera. Para tal fin, se realizó un diagnóstico del proceso de filtración, se llevaron a cabo experimentos en el laboratorio que reprodujeran las condiciones del proceso industrial y se desarrolló una propuesta a partir de los resultados obtenidos. La caracterización del proceso de filtración consistió en el levantamiento de información de la condiciones de operación y en el análisis del azúcar mascabada. En los experimentos llevados a cabo en laboratorio se estudiaron los efectos del pH y la dosificación de productos químicos, utilizados en el proceso de filtración, sobre la clarificación licor de caña. Posteriormente se evaluó la propuesta en la refinería, y se obtuvo una mejora del 57% del rendimiento del proceso de filtración, aumentando en 400 toneladas por día la cantidad de azúcar envasado. Palabras Claves. Refinación de azúcar moscabado, rendimiento de la filtración de licor, ajuste de pH, clarificación de jugo. IMPROVEMENT FILTRATION PROCESS OF LIQUOR IN A SUGAR INDUSTRY ABSTRACT. The objective of this work was to improve the filtration of liquor in a sugar cane industry. To this end, an assessment of the filtering process is performed; they conducted experiments in the laboratory to reproduce the conditions of the industrial process and developed a proposal based on the results. The characterization of the filtration process consisted of gathering information from the operating conditions and in the analysis of the Muscovado sugar. In the experiments conducted in the laboratory the effects of pH and dosage of chemicals used in the filtering process on the cane liquor clarification were studied. Subsequently the proposal was evaluated in the refinery, and 57% improved performance of the filtration process was obtained, increasing 400 tons per day in the amount of sugar packaging. Keywords. Sugar refining, filtration performance of liquor, pH adjustment, clarification of juice. Este manuscrito fue recibido en Barquisimeto en Noviembre 2014 y aprobado para su publicación Julio 2015. . Melixa A. Manso G., Email: [email protected], Elisa Verruschi, Email: [email protected], Juan A. Freitez, Email: [email protected]. Profesores adscritos al departamento de Ingeniería Química. UNEXPO VR- Barquisimeto. Carlos Vásquez. Email: [email protected]. Central Azucarero Portuguesa C.A. Acarigua, Estado Portuguesa

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    MEJORAMIENTO DEL PROCESO DE FILTRACIÓN DE LICOR EN UNA INDUSTRIA AZUCARERA

    Manso G. Melixa A.1, Verruschi Elisa.1, Freitez Juan A.1, Vásquez Carlos2

    1Universidad Nacional Experimental Politécnica “Antonio José de Sucre”. Vice Rectorado Barquisimeto 2Central Azucarero Portuguesa C.A. Acarigua, Estado Portuguesa

    [email protected], [email protected], [email protected], [email protected]

    RESUMEN. El objetivo de este trabajo fue mejorar el proceso de filtración de licor de caña en una industria azucarera. Para tal fin, se realizó un diagnóstico del proceso de filtración, se llevaron a cabo experimentos en el laboratorio que reprodujeran las condiciones del proceso industrial y se desarrolló una propuesta a partir de los resultados obtenidos. La caracterización del proceso de filtración consistió en el levantamiento de información de la condiciones de operación y en el análisis del azúcar mascabada. En los experimentos llevados a cabo en laboratorio se estudiaron los efectos del pH y la dosificación de productos químicos, utilizados en el proceso de filtración, sobre la clarificación licor de caña. Posteriormente se evaluó la propuesta en la refinería, y se obtuvo una mejora del 57% del rendimiento del proceso de filtración, aumentando en 400 toneladas por día la cantidad de azúcar envasado. Palabras Claves. Refinación de azúcar moscabado, rendimiento de la filtración de licor, ajuste de pH, clarificación de jugo.

    IMPROVEMENT FILTRATION PROCESS OF LIQUOR IN A SUGAR INDUSTRY

    ABSTRACT. The objective of this work was to improve the filtration of liquor in a sugar cane industry. To this end, an assessment of the filtering process is performed; they conducted experiments in the laboratory to reproduce the conditions of the industrial process and developed a proposal based on the results. The characterization of the filtration process consisted of gathering information from the operating conditions and in the analysis of the Muscovado sugar. In the experiments conducted in the laboratory the effects of pH and dosage of chemicals used in the filtering process on the cane liquor clarification were studied. Subsequently the proposal was evaluated in the refinery, and 57% improved performance of the filtration process was obtained, increasing 400 tons per day in the amount of sugar packaging. Keywords. Sugar refining, filtration performance of liquor, pH adjustment, clarification of juice.

    Este manuscrito fue recibido en Barquisimeto en Noviembre 2014 y aprobado para su publicación Julio 2015.. Melixa A. Manso G., Email: [email protected], Elisa Verruschi, Email: [email protected], Juan A. Freitez, Email: [email protected]. Profesores adscritos al departamento de Ingeniería Química. UNEXPO VR- Barquisimeto. Carlos Vásquez. Email: [email protected]. Central Azucarero Portuguesa C.A. Acarigua, Estado Portuguesa

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    INTRODUCCIÓN

    El presente trabajo se llevó a cabo en una empresa agroindustrial Venezolana productora de

    azúcar refino, cuyos principales clientes son las grandes industrias refresqueras, de

    alimentos y de consumo doméstico. Con más de 30 años de experiencia en el proceso de

    producción del azúcar, la empresa opera anualmente en dos grandes periodos, conocidos

    como zafra y refino. En el primero se procesa caña de azúcar cultivada en las zonas

    cercanas a la empresa; mientras que el segundo se refina un azúcar moscabado importado

    desde Brasil.

    El Proceso de elaboración de azúcar comienza con la recepción de la caña de azúcar en el

    patio de la empresa, seguidamente es transportada hacia los molinos donde se extrae el jugo

    y se separa del bagazo, que alimentará a las calderas. El jugo mezclado contiene una gran

    cantidad de impurezas en suspensión, por lo cual es sometido a un proceso de clarificación

    mediante el empleo de cal hidratada. Además, se adicionan polímeros como agentes

    clarificantes para lograr la neutralización de coloides, haciendo posible su separación por

    decantación en equipos llamados Clarificadores, donde el jugo limpio y claro sale en forma

    continua por la parte superior, mientras que los lodos formados y precipitados se extraen

    por la parte inferior con el nombre de cachaza .

    FIGURA N° 1. Proceso de Elaboración de Azúcar.

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    El jugo clarificado es enviado a los evaporadores, con el fin de eliminar aproximadamente

    el 85% de agua contenida en el jugo. Luego la meladura, se cristaliza en los tachos para

    producir cristales de azúcar mediante la aplicación de calor y la introducción al equipo, de

    una semilla que sirve de núcleos de cristalización. La masa cocida se separa de la miel por

    medio de centrifugas, obteniéndose azúcar cruda o moscabada. El azúcar moscabado debe

    su color café claro al contenido de sacarosa que aún posee, por ello se envía a la refinería.

    La refinación del azúcar crudo implica la disolución del azúcar con agua caliente, operación

    que se lleva a cabo en un tanque disolutor, para obtener una solución llamada licor, la cual

    se purifica empleando polímero catiónico como agente coloidal, sacarato de calcio para el

    ajuste del pH del licor entre 7.0 y 7.8 y peróxido de hidrogeno por sus propiedades

    decolorantes. Luego este licor se somete a calentamiento, hasta 90°C y antes de la entrada

    al siguiente proceso en el tanque de reacción, se le adiciona ácido fosfórico como

    coagulante, sacarato de calcio para el ajuste de pH del licor entre 7.2 y 7.4 y se airea, para

    promover la floculación, a la salida del tanque de reacción se añade el Polímero Aniónico

    para originar la coagulación coloidal. Seguidamente, el licor pasa por una clarificadora para

    la eliminación por flotación de las impurezas insolubles. Las impurezas eliminadas en

    forma de espuma retornan al proceso de clarificación de jugo y el licor clarificado es

    filtrado para eliminar pequeñas impurezas insolubles que no fueron removidas en la

    clarificación. El proceso de filtración se realiza con autofiltros de placas, con aplicación de

    tierra infusorias que forman una pre-capa, que es el elemento filtrante.

    El Licor filtrado alimenta los tachos de cocimiento de refino, para retirar gran parte del

    agua que contiene. Al producirse la saturación se provoca la cristalización de donde se

    obtiene masa cocida de refino. La masa de cristales y miel, denominada templa pasa al

    proceso de centrifugación, ésta se descarga en los equipos denominas centrífugas, en donde

    es separado el cristal de su miel madre.

    El azúcar es enviada al secador para retirar la humedad y la miel es recirculada a los tachos

    para someterla a una nueva cristalización. Luego, el azúcar es transportada hacia unos

    secadores rotatorios a través de los cuales circula una corriente de aire caliente que

    eliminará la humedad contenida en el producto [1]

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    FIGURA N° 2. Proceso de Refinación de Azúcar.

    Una de las operaciones unitarias que sobresale en el proceso de refinación de azúcar de

    caña, y que la distingue del proceso de fabricación azúcar crudo, es la operación de

    filtración. Esta tiene como objetivo la remoción de sólidos en suspensión presentes en el

    licor, que se pueden convertir en generadores de turbidez, color y flóculos de ácido,

    parámetros indeseables en los productos intermedios y finales.

    Este proceso, se lleva a cabo en los filtros Suchart o autofiltros de primera filtración, en

    estos equipos el producto pasa a través de placas de acero inoxidables que están cubiertas

    de paños de polipropileno y a su vez estos se envuelven en tierras filtrantes que favorece a

    la retención de sedimentos presentes en el licor después de pasar por la clarificadora. Una

    vez que sale de los autofiltros, el licor es enviado a los filtros de segunda filtración o filtros

    de seguridad con la finalidad de pulir el licor [2].

    Durante la etapa de refino, una serie de análisis previos, realizados por el personal de la

    empresa, determinaron una falla en la refinación de azúcar moscabado, específicamente en

    el área de filtración de licor. Detectaron la reducción de la eficiencia del proceso de

    filtración en un 22% desde el periodo de refino 2012. Además, notaron el incremento de la

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    acidez del azúcar moscabado, comparándolo con los barcos de la misma recibidos para

    periodos anteriores al mencionado.

    El proceso de filtración se ve afectado por las incrustaciones en las placas filtrantes o daño

    del medio poroso, lo que ocasiona el aumento de la presión interna del equipo, la

    disminución del tiempo de operación y el descenso del flujo en la refinería. Esto,

    condiciona la calidad y cantidad del licor filtrado que se traducirá en productividad de

    cristales de color y tamaño adecuado. En consecuencia, es de suma relevancia mejorar el

    proceso de filtración y de esta forma obtener un mejor rendimiento productivo para la

    empresa, que se traduzca en ganancias económicas. Por esto, surge la necesidad de

    desarrollar, implementar y evaluar una propuesta que minimice o elimine los problemas

    existentes en el área. Para ello, se planteó como objetivo mejorar el proceso de filtración

    del licor, además caracterizar el proceso de filtración del licor.

    Para cumplir con estos objetivos la metodología utilizada se fundamentó en la delimitación

    del sistema, una vez que se estudió el mismo y se identificaron las variables, además de la

    inspección el proceso de filtración y la caracterización de la materia prima. A partir de los

    pasos anteriores se desarrolló una propuesta de mejora basada en la experimentación a

    escala de laboratorio del proceso de refinación de azúcar importado, con el fin de observar

    el comportamiento de las variables color, turbidez y filtrabilidad al ajustar el pH y

    concentración de productos químicos.

    Para la ejecución de los análisis, se realizó un muestro uniforme debido a la naturaleza poco

    variable de la población, la cual estuvo constituida por azúcar moscabado importado desde

    Brasil usado para los periodos de refinación de los años 2012 y 2013. Los métodos

    utilizados fueron técnicas de muestreo directo, análisis directo y registro.

    Los tópicos anteriores se exponen a continuación en tres secciones, en las cuales se detallan

    el procedimiento metodológico para cumplir los objetivos propuestos, los resultados

    obtenidos, el análisis de dichos resultados y la conclusión de la investigación.

    METODOLOGÍA DE LA INVESTIGACIÓN

    Procedimiento de la Investigación

    Inspección del proceso de filtración

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    Se efectuó la inspección del proceso de filtración de licortomando en cuenta los tiempos de

    retención en cada equipo, la presión de los mismos, la filtrabilidad y el flujo procesado

    diariamente en la refinería. Los métodos utilizados para la recolección de las muestras

    fueron técnicas de muestro directo, análisis directo y registro. Luego, se analizó en el

    laboratorio las muestras de azúcar moscabado, determinando su color, turbidez y

    filtrabilidad. Además se realizó la prueba cualitativa de identificación de ácido aconítico, la

    cual consistió en mezclar en partes iguales azúcar y agua destilada, se dejó reposar por unos

    minutos y se observó. Si se formaba un anillo de color marrón sobrenadante la prueba era

    positiva (Ver Figura N° 3), en caso contrario el sólido no poseía ácido aconítico [3].

    FIGURA N° 3. Prueba positiva para el ácido aconítico.

    Desarrollo de la propuesta para mejorar el proceso de filtración

    Se elaboró el escalamiento del proceso de la refinería a nivel del laboratorio para tratar la

    neutralización del ácido identificado en la etapa anterior. La técnica consistió en construir

    el diagrama de flujo de proceso de la refinería, conocer los productos químicos utilizados,

    su finalidad y cantidades e identificar y manejar los rangos establecidos para la adecuada

    refinación. Esto, debido a que en el texto Principios de Tecnología Azucarera, se expresa la

    importancia de los controles de dosificación de productos químicos en las refinerías, los

    cuales suelen afectar etapas del proceso como la filtración y cristalización [4].

    El procedimiento se basó en preparar un licor de 65°Brix, a partir de azúcar moscabado y

    agua, se tomaron 400mL de este licor y se llevó a una plancha de agitación y calentamiento

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    hasta alcanzar una temperatura entre 60-65°C, posteriormente se adicionó polímero

    catiónico a la dosis establecida por la empresa, se reguló el pH del licor disuelto en el rango

    7.0-7.8 con sacarato de calcio y se agregó el peróxido de hidrogeno a la dosis utilizada.

    Luego, se continuó con el calentamiento hasta alcanzar 90°C, temperatura a la cual se

    adicionó el ácido fosfórico a la dosis establecida y se controló el pH entre 7.2 y 7.4

    nuevamente con sacarato de calcio. Para culminar se aireó el licor y se agregó el polímero

    aniónico a la dosis establecida. La muestra se dejó reposar unos minutos mientras ocurría la

    floculación, se tomó nota del tiempo, y finalmente se realizaron los análisis de color,

    turbidez y filtrabilidad. El color fue determinado utilizando el manual ICUMSA [4] ;

    mientras que la turbidez y filtrabilidad se determinaron a partir de las instrucciones de

    trabajo de la empresa.

    Implementación de la propuesta de mejora del proceso de filtración

    Una vez desarrollada la metodología experimental se llevaron a cabo los ensayos de

    laboratorio necesarios para determinar los rangos óptimos de operación de los parámetros

    pH del licor disuelto y concentración de químicos, en búsqueda de los mejores

    rendimientos en cuanto a filtrabilidad, color y turbidez. La ejecución comenzó con los

    estudios de laboratorio donde se elaboraron 6 muestras a partir del moscabado utilizado en

    el periodo de refinación donde se identificó la problemática. A cada una de las muestras se

    le varió el pH del licor disuelto entre 7.2 y 7.8 manteniendo las dosis de químicos

    trabajadas en la refinería (Ver Figura N° 4).

    FIGURA N° 4. Primer análisis para azúcar moscabado del periodo refino 2012.

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    Posteriormente, se realizó un segundo ensayo con el mismo azúcar moscabado variando la

    dosificación de ácido fosfórico y peróxido de hidrogeno, ya que estos compuestos son los

    responsables de la floculación y la decoloración respectivamente, valores que se miden a

    partir de los parámetros turbidez y color (Ver Figura N° 5).

    FIGURA N° 5. Segundo análisis de azúcar moscabado del periodo refino 2012.

    Luego, se analizó el azúcar moscabado que alimentaria a la refinería durante el periodo de

    refino 2013, con el objetivo de corroborar que los rangos de operación establecidos, a partir

    de los ensayos anteriores, sirvieran para tratar el azúcar moscabado del mismo proveedor y

    con características similares.

    FIGURA N° 6. Análisis del azúcar moscabado del periodo de refinación 2013.

    Evaluación de la propuesta implementada

    Tras observar que las variables mejoraron considerablemente con el ajuste del pH del licor

    disuelto, para las mismas dosis de productos de químicos, se aplicaron en la plata

    productiva los resultados obtenidos en el laboratorio y se analizó el proceso en cuanto a:

    • Presión máxima de operación de los filtros.

    • Tiempo de operación de los filtros.

    • Regularidad del mantenimiento.

    • Color UI.

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    • Turbidez.

    • Porcentaje de filtrabilidad.

    • Flujo de la refinería.

    • Producto envasado por día.

    Esto con el fin de comparar los parámetros iníciales y finales de operación y proporcionar

    una idea clara del alcance de la investigación.

    Materiales Utilizados

    La ejecución de este trabajo se realizó en las instalaciones del laboratorio de control de

    calidad de un central azucarero, utilizando todos los materiales, equipos e instrumentos

    necesarios para la elaboración de los análisis, como el refractómetro, espectrofotómetro,

    pHmetro, balanza analítica, beacker, varillas de vidrio, cilindro graduados, pipetas, papel de

    filtro, entre otros. Además, fueron de gran utilidad las herramientas computacionales

    Microsoft Word y Excel 2010 y el material bibliográfico, para la redacción, el análisis

    grafico de los resultados, la búsqueda de la información y antecedentes de la investigación.

    RESULTADOS

    Inspección de proceso de filtración

    Se realizó una visita a la empresa, donde se observó el funcionamiento del tándem de

    filtrado, conformado por 10 autofiltros con una capacidad de 1200 pie3. También se

    conocieron las especificaciones de operación y producto terminado (Ver Tabla N° 1), esta

    información fue indispensable para el estudio. También, se tomó nota de los datos de

    operación del refino 2012, los cuales se presentan a continuación.

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    TABLA N° 1. Datos de Operación y especificaciones de proceso y producto terminado.

    De la tabla anterior se observa que los parámetros, tiempo de operación, presión máxima de

    los filtros, flujo de refinería y mantenimientos están fuera de especificación. Además, la

    refinería del central azucarero tiene una capacidad instalada de procesamiento de

    400Gal/min, se observa que operaba con flujo de 200Gal/min, lo cual representa el 50% de

    su capacidad. Igualmente, se nota el bajo tiempo de operación y los repetitivos

    mantenimientos requeridos por los equipos al alcanzar presiones de hasta 60psi. Por ello,

    los operadores se veían en la necesidad de realizar mantenimiento durante 1 turno a un 90%

    de los filtros y esto impedía la continuidad normal del proceso y disminuía la cantidad de

    producto envasado por día. Estos resultados indican una deficiencia en el proceso de

    refinación.

    Continuando con la inspección del proceso, se realizó la caracterización de la materia

    prima, para tal fin, se tomaron muestras de azúcar moscabado, que se analizaron en el

    laboratorio de control de calidad de la empresa, determinando su color, turbidez y

    filtrabilidad. Se observa (Ver Tabla N° 2) que todos los valores están fuera de

    especificación.

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    TABLA N° 2. Caracterización de azúcar moscabado.

    Conjuntamente se realizó la prueba cualitativa de identificación de ácido aconítico, donde

    se observó que para todas las muestras la prueba es positiva (Ver Figura N° 7). Esta

    sustancia aumenta el color final del azúcar, ya que cuando entra en contacto con el agua

    forma compuestos amorfos parecidos al bagacillo y al polimerizarse permite la formación

    de flóculos ácidos que impiden una adecuada filtración [4].

    FIGURA N° 7. Prueba positiva de ácido aconítico del azúcar moscabado analizado.

    Implementación de la propuesta de mejora del rendimiento del proceso de filtración de licor

    Siguiendo las actividades descritas, se realizó el ajuste de pH de licor disuelto entre 7.2 y

    7.8, manteniendo constantes las dosis de productos químicos (Ver tabla N° 3). En este

    experimento se observó un aumento de la filtrabilidad de 96% al incrementar el pH del

    disuelto para las muestra 4. Para todos los ensayos las concentraciones de polímero

    aniónico y catiónico se mantuvieron constantes en 6ppm y 110ppm respectivamente.

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    TABLA N° 3. Primer análisis para azúcar moscabado utilizado durante el refino 2012.

    Así mismo, la muestra número 4 presentó el valor más bajo de todo el experimento en

    cuanto a turbidez (Ver tabla N° 3). Con respecto al color UI, todos los ensayos estuvieron

    dentro de las especificaciones, pero el licor más claro se obtuvo con la muestra número 4.

    Esto indica, que se consiguió (con la muestra número 4) un máximo de filtrabilidad y un

    mínimo para la turbidez y color UI. (Ver figura N° 6). En consecuencia, se puede tratar el

    licor de entrada a la refinería, elaborado a partir del azúcar moscabado importado para el

    periodo de refino 2012, con un pH de 7.6 y las mismas dosis de productos químicos, y

    obtener altos rendimientos del proceso de filtración.

    FIGURA N° 8. Curva de pH vs filtrabilidad, color UI y turbidez correspondiente al primer ensayo con el moscabado del refino 2012.

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    Manso G. Melixa A., Verruschi Elisa, Freitez Juan A, Vásquez Carlos. MEJORAMIENTO DEL PROCESO DE FILTRACIÓN DE LICOR EN UNA INDUSTRIA AZUCARERA. Revista Digital de Investigación y Postgrado de la Universidad Nacional Experimental Politécnica “Antonio José de Sucre”, Vicerrectorado Barquisimeto. Venezuela. Vol. 5. No.2 Pp. 759-776 ISSN: 2244-7393. http://redip.bqto.unexpo.edu.ve.

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    Así mismo, se observa que para un pH de 7.5 (muestra número 3, ver tabla N°4), se obtuvo

    un buen porcentaje de filtrabilidad y no tan buenos resultados en clarificación y turbidez,

    sin embargo, estos últimos se pueden mejorar con las concentraciones de químicos, por lo

    cual se realizó un segundo estudio variando el pH entre 7.5 y 7.6 y ajustando la dosis de

    peróxido de hidrogeno y ácido fosfórico, para mejorar la clarificación y la turbidez (Ver

    tabla N° 4).

    TABLA N°4. Segundo análisis para azúcar moscabado del refino 2012.

    De este análisis, la muestra número 3, con un pH de 7.6, mostró un incremento de la

    filtración, alcanzando 98% y una mayor clarificación con un color UI de 250, por efecto del

    aumento de la concentración de peróxido de hidrogeno (Ver Figura N° 9). De esta forma, se

    obtuvo el mejor resultados, para un pH en el disuelto de 7.6, con dosificación de 480ppm

    de ácido fosfórico y 300ppm de peróxido de hidrogeno.

    FIGURA N° 9. Curva de pH vs filtrabilidad, color UI y turbidez correspondiente al segundo ensayo.

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    Manso G. Melixa A., Verruschi Elisa, Freitez Juan A, Vásquez Carlos. MEJORAMIENTO DEL PROCESO DE FILTRACIÓN DE LICOR EN UNA INDUSTRIA AZUCARERA. Revista Digital de Investigación y Postgrado de la Universidad Nacional Experimental Politécnica “Antonio José de Sucre”, Vicerrectorado Barquisimeto. Venezuela. Vol. 5. No.2 Pp. 759-776 ISSN: 2244-7393. http://redip.bqto.unexpo.edu.ve.

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    Posteriormente se analizó el azúcar moscabado del periodo 2013. En este estudio también

    se observó cómo aumenta la filtrabilidad a medida que se incrementa el pH del licor

    disuelto, variando entre 89 y 98%. Este último para la muestra número 5 (ver tabla N° 5)

    donde se obtuvo a un pH de 7.6 la filtrabilidad más alta (Ver Figura N° 10). Esta muestra

    también proporcionó la menor turbidez de todo el experimento, el resto mostro valores

    elevados que incluso no cumplen con la especificación de producción. Por otra parte, en

    cuanto al color, la muestra 5 no representa el licor más claro, sin embargo muestra un valor

    aceptable dentro de la especificación para este parámetro. Por ello, se concluye que para

    tratar dicho lote de moscabado se debe emplear una dosis de agua oxigenada de 290ppm,

    ácido fosfórico 480ppm, polímero catiónico 110ppm, polímero aniónico 6ppm en

    combinación con un pH en el disuelto de 7.6

    TABLA N° 5. Análisis para azúcar moscabado del refino 2013.

    Con estos resultados se demostró que se neutralizó la cantidad de ácido presente en el

    azúcar moscabado y se mejoró considerablemente el proceso de filtración, controlando el

    pH del licor disuelto en un set point de 7.6, ya que fuera de este valor la clarificación del

    jugo se desequilibra, aumentando la turbidez y disminuyendo la filtrabilidad.

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    FIGURA N° 10. Curva de pH vs filtrabilidad, color UI y turbidez correspondiente al ensayo del moscabado refinado en el 2013.

    Evaluación de la propuesta para mejorar el rendimiento del proceso de filtración del licor

    Culminada la fase de desarrollo de la propuesta a escala de laboratorio y comprobando que

    si se obtienen mejoras para el proceso de filtración, se escaló la mejora a la planta (Ver

    tabla N°6).

    TABLA N° 6. Comparación de parámetros de la refinería antes y después de la implementación de la propuesta.

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    Al implementar los resultados del nivel laboratorio en planta se obtuvo un

    rendimiento del proceso de filtración que alcanzo un 98%, con una turbidez de 60 y un

    color UI de 179. Sumado a esto, se logró disminuir la presión máxima de los filtros a 40psi

    con un tiempo de operación entre 24-30 horas, que representa más del doble del tiempo de

    operación con el que podían funcionar antes de la ejecución de este trabajo. Así mismo,

    disminuyó la frecuencia con que se realizaban los mantenimientos de 24-27 filtros por día

    se redujo de 12-15, lo cual implica una continuidad del proceso y evita las paradas, que se

    traducen en pérdidas productivas. Esto, permitió aumentar la cantidad de producto

    envasado aproximadamente a 1100 ton/ día, es decir, empaquetando en 24 horas la cantidad

    que anteriormente demoraba 36 horas. Por otra parte, se realizó la revisión de los índices de

    producción, la gráfica (Ver Figura N° 11) representa la cantidad de azúcar envasada

    diariamente durante el último mes de los refinos correspondientes a los año 2012 y 2013.

    En esta se observa una producción entre 600-800Ton/día de azúcar envasada para el

    periodo del 2012, lo cual está muy por debajo de la capacidad de la plata para este periodo,

    ya que la refinería tiene una capacidad instalada de 1300ton/día de azúcar envasado.

    De igual forma, los índices de producción del refino del año 2013, muestran un

    promedio de 1100Ton/día envasadas a partir de la propuesta de incremento de pH en el

    licor disuelto.

    Esto permite comparar (Ver Figura N° 11) la cantidad envasada de los últimos dos

    periodos de refino y notar que se logró elevar casi al doble la cantidad que se envasó

    diariamente durante el refino pasado, al implementar la propuesta de mejora en el proceso

    productivo.

    FIGURA N° 11. Toneladas de azúcar envasadas durante los últimos 30 días de cada periodo de

    refinación.

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    Con lo expuesto en este capítulo, se culmina dicha investigación con resultados

    satisfactorios y favorables para el proceso productivo, lo que indica que la propuesta de

    mejora de la filtración fue efectiva y eliminó el problema permitiendo la continuidad de

    proceso de elaboración de azúcar y cumplir las metas de producción establecidas

    conservando la excelencia del producto terminado.

    CONCLUSIONES

    La caracterización del proceso de filtración de licor demostró las altas presiones en los

    equipos, el bajo tiempo de operación, la gran regularidad de los mantenimientos y el bajo

    flujo de la refinería, lo que conllevaba a un mínimo índice de producción.

    De allí la importancia del análisis del azúcar moscabado tratado en el proceso productivo,

    mediante este, se conoció la presencia de ácido aconítico, lo cual representa un problema de

    acidez que provoca la obstrucción de las placas filtrantes cuando ocurre la hidrolisis del

    mencionado acido.

    Por ello, se trató la neutralización del ácido aconítico antes de su hidrolisis. Esto permitió

    mejorar el rendimiento del proceso de filtración del licor, a partir del escalamiento del

    proceso productivo a ensayos de laboratorio.

    Los estudios realizados permitieron incrementar la filtrabilidad hasta 98% con un color UI

    de 179 y una turbidez de 60, obteniéndose un azúcar refinado de mayor calidad.

    Además, la propuesta de mejora en la planta industrial, incrementó el tiempo de operación

    de los equipos, con una presión máxima de 40psi y una reducción de los manteamientos de

    un 50%, lo que se traduce en un incremento del flujo de la refinería y en una mayor

    cantidad de producto terminado con excelente calidad.

    REFERENCIAS

    [ 1.] A. Guerrero, «Informe de Entrenamiento Industrial II,» Universidad Nacional Experimental Politécnica Antonio José de Sucre, Barquisimeto, Venezuela, 2011.

    [ 2.] CAPCA, Manual de Procesos de Producción, 2008-2009.

    [ 3.] N. Gil, «Aconitic Acid from Sugarcane: Production and Industrial Application (Tesis de Doctorado),» Louisiana State University, Santander, Colombia, 2007.

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    Manso G. Melixa A., Verruschi Elisa, Freitez Juan A, Vásquez Carlos. MEJORAMIENTO DEL PROCESO DE FILTRACIÓN DE LICOR EN UNA INDUSTRIA AZUCARERA. Revista Digital de Investigación y Postgrado de la Universidad Nacional Experimental Politécnica “Antonio José de Sucre”, Vicerrectorado Barquisimeto. Venezuela. Vol. 5. No.2 Pp. 759-776 ISSN: 2244-7393. http://redip.bqto.unexpo.edu.ve.

    776

    [ 4.] P. Honig, Principios de la Tecnología Azucarera. Tomo II, La Habana, Cuba.: Cecsa, 1987.

    [ 5.] I. C. f. U. M. o. S. A. (ICUMSA), Method book, Bartens: Berlin, Germany, 2005.

    [ 6.] N. Reece, «Optimizing Aconitate Removal During Clarification (Tesis de pregrado),» Louisiana State University, Louisiana, Estados Unidos., 2003.