OBTENCIÓN DEL AZUCARTecnología de Alimentos

INTRODUCCIÓN

El azúcar es un alimento sano y natural, utilizado por diferentes civilizaciones a lo largo de la historia. El azúcar se extrae de la remolacha o de la caña de azúcar. Se trata de sacarosa, un disacárido constituido por la unión de una molécula de glucosa y una molécula de fructosa. La sacarosa está presente en estas plantas, al igual que en otros cultivos vegetales. Lo único que se ha hecho es separarla del resto de los componentes de la planta, sin producir en ella modificación alguna en su estructura molecular, ni en sus propiedades fisiológicas, También existen azucares que no presentan la características de ser  sacarosa y provienen de las plantas y frutas

El azúcar es soluble en agua, incoloro e inodoro, y normalmente cristaliza en agujas largas y delgadas. Pertenece al grupo de los hidratos de carbono, que son los compuestos orgánicos más abundantes en la naturaleza, y constituyen la mayor fuente de energía, la más económica y de más fácil asimilación.

Para que una dieta sea equilibrada y las necesidades de nuestro organismo queden cubiertas, es necesario consumir entre un 55 y un 60% de hidratos de carbono del total de calorías. De esa cantidad, entre el 10 y el 20% debe provenir del consumo de hidratos de carbono simples: monosacáridos (como la glucosa, fructosa y lactosa) y disacáridos (como la sacarosa -azúcar-).

VOCABULARIO

Bafle: ranuras que ayudan en los calentadores a guiar el vapor en una sola dirección. Bagacillo: Bagazo fino. Bagazo: Remanente de la caña de azúcar luego de la extracción del jugo de la misma. Batey: Área de recepción y descarga de caña de azúcar en el departamento de

maquinaria Cachaza: impurezas resultantes de la decantación en el proceso de purificación del

jugo de caña de azúcar. Carbonatación: Procedimiento auxiliar de la defecación utilizando ácido carbónico. Chapia: Corte de la caña de azúcar para procesarla C hevrones : dispositivos que facilitan la toma del bagazo para su molienda. Chumacera: pieza metálica consistente en una base y una salinera concéntrica sobre la

cual gira un eje. Clutch: embrague; en este caso es un mecanismo para evitar el ingreso de materiales

no deseados al molino.

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Decantación: Procedimiento para eliminar partículas no deseadas, ya sea por sedimentación o flotación.

Defecación: Método de purificación del jugo por medio de cal. Desmonte: Eliminar malezas y hierbas que perjudiquen la siembra Estriba: Carga de caña de azúcar; forma de acomodar o agrupar la caña. Fosfatación: Procedimiento auxiliar de la defecación utilizando ácido fosfórico. Gramínea: Hierba de tallo grueso que se puede cultivar en todos los países con clima

tropical y en diversas condiciones (caña de azúcar) Guarapo: Jugo de la caña de azúcar. Imbibición: Adición de agua al bagazo del molino al cual precede éste. Sacarosa: forma básica de la energía en el reino vegetal, contenida entre un 8 y 15% en

el azúcar Semillero: es el lugar donde se siembran las plantas que después se han de

transplantar Sulfitación: Procedimiento auxiliar de la defecación utilizando ácido sulfúrico

PROCESO DE LA ELABORACIÓN DE AZÚCAR

La caña de azúcar ha sido sin lugar a dudas uno de los productos de mayor importancia para el desarrollo comercial del continente americano y europea. El azúcar se consume en todo el mundo, puesto que es una de las principales fuentes de calorías en las dietas de todos los países.

El azúcar puede obtenerse principalmente a partir de la caña de azúcar y la remolacha azucarera. Para su obtención se requiere de un largo proceso, desde que la semilla de caña germina hasta que el azúcar se comercializa nacional o internacionalmente. A continuación se detalla el proceso en la fábrica:

Labores De Campo Y Cosecha

El proceso productivo se inicia con la adecuación del campo, (etapa previa de siembra de la caña) y el estudio del suelo, teniendo en cuenta la topografía del terreno, y de acuerdo a ella se localizan canales de riego, drenaje y vías de acceso. El suelo se rotura haciendo uso de maquinaria y equipos especializados, dejándolo en adecuadas condiciones para la siembra.

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El cultivo de la caña requiere agua en la cantidad y forma oportuna para alcanzar una buena producción. El riego se aplica hasta dos meses antes de la cosecha, la cual se realiza entre los 6 y 12 meses asegurando una excelente calidad de la caña.

Se lleva a cabo un análisis foliar, control de malezas y aplicación técnica de fertilizantes para obtener un adecuado desarrollo del cultivo.

El corte se realiza manual o mecánicamente, utilizando parámetros de calidad que disminuyen los porcentajes de materia extraña.

Una vez cortada la caña (en caso de ser manual es alzada mecánicamente del campo) se transporta a la fábrica en tractores y camiones procurando el menor tiempo de permanencia.

PATIOS Y PICADO DE CAÑA

En seguida la caña se descarga en las mesas transportadoras para pasar a las desfibradoras, que la convierten en pequeños trozos facilitando la extracción del jugo en los molinos. Es aquí

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cuando comienza la fase de molienda, a través de un tándem de molinos que extraen el jugo de caña.

MOLIENDA Y CLARIFICACIÓN

En esta etapa se agrega agua caliente para obtener la máxima cantidad de sacarosa en un proceso llamado maceración. El jugo obtenido es colado iniciando la primera etapa de calentamiento facilitando la sedimentación de sólidos insolubles y separándolos del jugo claro que queda en la parte superior del clarificador, los cuales son llevados a los filtros rotatorios al vacío para la recuperación de su contenido de sacarosa.

EVAPORACIÓN

El jugo claro es enviado al tándem de evaporación para ser concentrado hasta obtener la meladura, la cual es purificada en los clarificadores antes de ser llevada a los tachos.

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CRISTALIZACIÓN

Es en los tachos (recipientes al vacío de un soloefecto) donde se produce la masa cocida conformada por cristales de azúcar y miel. El trabajo de cristalización se lleva a cabo empleando el sistema de tres cocimientos para lograr la mayor concentración de sacarosa.

CENTRIFUGACIÓN, SECADO Y ENFRIAMIENTO

La masa cocida pasa a centrífugas de alta velocidad que separaran los cristales de azúcar del licor madre. Durante este proceso, el azúcar es lavado para retirar los residuos de miel y posteriormente ser secado y enfriado.

ENVASE

Una vez el azúcar esté seco y frío, es empacado en sacos de diferentes presentaciones según las necesidades de los clientes nacionales e Internacionales.

El azúcar, finalmente es almacenado por lotes de producción, para su posterior comercialización, de acuerdo con las normas establecidas en la certificación ISO 9001:2000. El azúcar es una fuente natural de sabor para toda clase de productos de panadería, galletería, chocolatería, dulcería, jugos, alimetos, bebidas y lácteos.

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Procesos De La Obtención De Azúcar A Partir De Caña

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PROCESO PRODUCTIVO DE AZUCAR EN BASE DE REMOLACHA

La remolacha es una planta que pesa entre 600 gramos y 1 kilogramo. Contiene alrededor de un 16-17% de azúcar común o sacarosa y se cultiva industrialmente entre las provincias de Cachapoal y Llanquihue.

PROCESO

I. Campo agrícola

1. Siembra: la siembra se efectúa entre los meses de agosto y septiembre.

2. Plaguicida.

3. Cosecha: las remolachas se cosechan en otoño y a comienzos del invierno desenterrándolas de la tierra. El resultado directo de que el azúcar de caña sea un cultivo rotacional, lo que requiere cerca de 4 veces el área de terreno equivalente del azúcar de caña, el cual, es un monocultivo. Debido a que las remolachas vienen del suelo, están mucho más sucias que el azúcar de caña y tienen que ser minuciosamente limpiadas y separadas de cualquier resto de hojas de remolacha, piedras y otros materiales indeseados antes del procesado.

4. Transporte de raíces de remolacha a planta procesadora.

II. Planta procesadora

1. Descarga de la remolacha: la remolacha se descarga en seco o con utilización de agua. La descarga del camión se realiza siempre en seco con camiones basculantes o plataformas basculantes.

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2. Almacenamiento y transporte al lavadero: Se dispone de un sistema de almacenamiento de remolacha controlado, con el fin de entrelazar la discontinuidad de la descarga de camiones con el proceso continuo de producción de azúcar que se inicia en el lavadero de remolacha. En instalaciones denominadas de “transporte húmedo”, se extrae la remolacha del silo de almacenamiento por transporte hidráulico (arrastre de remolacha en corriente de agua). Las instalaciones de transporte en seco que parten del denominado “punto fijo”, receptor de remolacha de descarga y de playas de almacenamiento, se componen de cintas transportadoras para llevar la remolacha de forma continua y dosificada al lavadero. Sea cual sea el tipo de almacenamiento se realiza siempre a la intemperie, con independencia de la ubicación de la fábrica y del clima. Las cantidades almacenadas dependen de la climatología y de la capacidad de entrega de los agricultores, puesto que el elemento principal de gestión es mantener la fábrica suficientemente abastecida de remolacha.

3. Lavado: El lavado de la remolacha es una operación diseñada para eliminar la tierra y materia vegetal que todavía puedan estar presentes en la materia prima. Puede llevarse a cabo de diversas formas, mediante lavaderos fijos con álabes rotativos en su interior o con lavadoras rotativas con álabes fijos (tambores). El principio es hacer circular la remolacha y el agua de lavado en direcciones opuestas para separar así la tierra. Se utilizan gentes antiespumantes y floculantes en el lavado de la remolacha a fin de inhibir la aparición de espumas responsable de obstaculizar el buen funcionamiento del proceso de fabricación.

4. Extracción: cuando la remolacha sale del lavadero, se transporta a la fábrica. Entonces entra en los molinos cortarraices, que cortan la remolacha en cosetas para aumentar así la superficie de intercambio. Básicamente existen dos tipos de molinos cortarraices que difieren básicamente en su concepción mecánica, pudiendo ser verticales u horizontales. Las cosetas se llevan al difusor donde la sacarosa que se extrae pasa al agua que circula en dirección opuesta. Esta operación da como resultado un jugo azucarado no depurado y “cosetas agotadas” o pulpa. El paso de la sacarosa de las células que forman el tejido de la coseta a la parte líquida es posible únicamente si la mezcla se calienta a una temperatura de, aproximadamente, 73 ºC. Así pues, las cosetas y el agua que se encuentran en el difusor deben calentarse. Coexisten también tres tipos de difusores; difusor horizontal fijo, difusor horizontal rotativo y difusor vertical.

a. Agua para el proceso de difusión: durante el arranque, hay que utilizar agua de origen externo para iniciar el proceso con un volumen suficiente. Sin embargo, este suministro externo debe ser mínimo. Para ello, se recupera el agua del prensado de la pulpa y se reintroduce en el difusor. A causa de su bajo contenido de azúcar, este agua se inserta antes del extremo final del equipo.

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b. Proceso de la pulpa: la pulpa de la remolacha es un importante producto como materia prima destinada a la alimentación animal. Esta pulpa prensada se conduce a un proceso de secado térmico donde se incrementa su contenido en materia seca a un valor ³ al 88%, confiriendo a esta pulpa seca mejores propiedades de conservación y manipulación. Los tipos de secaderos utilizados más frecuentemente consisten en un cilindro rotativo o “tambor”. Los procesos de secado siempre se componen de tres etapas fundamentales: zona de combustión, zona de mezclado (enfriamiento de los gases de combustión) y zona de secado. Los combustibles utilizados son fuel o gas natural. El secado tiene un coste en términos de energía, que se traslada al precio del producto.

5. Depuración y filtrado del jugo: el jugo azucarado del difusor tiene un contenido de materia seca cercano al 15%. Contiene macromoléculas y partículas en suspensión que deben ser eliminadas para hacer posibles las fases posteriores del proceso de fabricación del azúcar. Esto se logra por medio de un proceso de depuración con lechada de cal que consiste en fijar los componentes que no son azúcar en el carbonato cálcico, que convierte el compuesto obtenido en insoluble (espumas de cal). La mezcla puede entonces filtrarse para obtener así un jugo de mayor pureza, dependiendo de las zonas y las campañas.

a. Producción de cal: el horno de cal produce cal (OCa) y gas carbónico (CO2), en una reacción de disociación de la piedra caliza (CO3Ca), utilizando como fuente de energía el carbón de cok.

6. Evaporización del jugo: el jugo azucarado resultante de la depuración tiene un contenido de materia seca que todavía se encuentra en torno al 15%. Por ello, es necesario aumentar este contenido de materia seca para cristalizar el azúcar. El proceso de evaporación permite aumentar la materia seca del 15% a más del 68%. Está basado en un principio de intercambio de calor entre el jugo y el vapor producido en las calderas.

a. Producción de vapor: el vapor requerido para el proceso deevaporación lo producen las calderas. Estas calderas producen ante todo vapor a alta presión, a un mínimo de 25 bar. Este vapor se utiliza para introducirlo en la turbina de un generador, que produce una gran cantidad de electricidad necesaria para el funcionamiento de la fábrica. Cuando sale del generador, el vapor está solamente a 2-4 bar. Es el vapor a baja presión, 130-150ºC de temperatura y es el que se utiliza entonces en el proceso de evaporación.

7. Cristalización y centrifugado: tras la evaporación, el jugo espeso se cuece para evaporar algo más del agua que contiene y para comenzar la cristalización, que se logra añadiendo azúcar impalpable. Esta operación produce un magma que contiene cristales de azúcar y de jarabe. Estos componentes se separan por centrifugado, y el

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azúcar puro así obtenido se seca entonces y se enfría antes de ser trasladado al silo o a la unidad de envasado.

a. Secado y enfriado del azúcar: tras el centrifugado, el azúcar debe secarse y enfriarse para evitar la condensación del agua y para que el azúcar blanco tenga una manipulación satisfactoria. Se utilizan secaderos de lecho fluido para el secado y enfriado así como los secaderos de tambor rotativo y secaderos de bandejas. Los tres tipos de secaderos indicados no presentan ninguna ventaja relativa entre sí por cuestiones de tipo medioambiental, energético, etc. ya que el elemento diferencial principal procede de las necesidades de mano de obra en operación y reparación.

b. Producción de melazas: las melazas, que constituyen la fracción líquida final de la cristalización, se emplean en su totalidad. Pueden utilizarse, en la misma fábrica, para añadírselas a la pulpa y mejorar su valor nutricional, pueden ser empleadas por fabricantes de piensos, o con fines industriales (producción de alcohol, producción de levadura, ácido cítrico y otras bio-industrias).

c. Circuito de enfriado del agua condensada: el vapor de las tachas de cocción se lleva a un condensador barométrico, en el que se condensa por medio de inyección de agua fresca o sobre una superficie mantenida fría por medio de agua corriente a baja temperatura. El agua enfriada se inyecta de nuevo en los condensadores barométricos. La mayor parte del agua permanece en el circuito de enfriado. Una pequeña parte de esa agua se reutiliza en el proceso de fabricación.

8. Almacenamiento y embalaje: tras la cristalización, el secado y el enfriado, el azúcar se almacena y puede envasarse. El tipo de almacenamiento de azúcar está en función del tipo de las necesidades del mercado y según requiera éste, azúcar en sacos, azúcar en big-bags o azúcar a granel. Si el almacenamiento se produce como azúcar a granel, existen diferentes tipos de silos que no tienen ninguna diferencia práctica a efectos medioambientales, ya que las decisiones de instalación se toman única y exclusivamente en función del coste de instalación y construcción.

III. Mantención

Dentro del proceso de mantención deben realizarse mantenciones periódicas (preventivas) y/o correctivas tanto a las maquinarias de cosecha y las de la planta procesadora. Las actividades a considerar deben ser cambios de aceite, neumáticos, baterías y reposición de partes y piezas.

IV. Bodegaje

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Las actividades que se desarrollan en la bodega es almacenaje (medio humano o mecánico), envasdo, distribución, logística y picking de los camiones para el despacho al cliente.

Procesos De La Obtención De Azúcar A Partir De Remolacha

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 PROCESO PARA LA PRODUCCIÓN DE ENDULZANTE EXTRAÍDO DE L A PLANTA STEVIA

La producción de endulzante en polvo para la industria y consumo masivo se realizará durante 22 días laborables del mes.

El proceso a implementar es un método que se lleva a cabo de forma continua, no consume mucha energía, su diseño se facilita a gran escala y se emplea fácilmente, este proceso se denomina Separación por membranas.

PROCESO DE PRODUCCIÓN

Trituración

Luego de haber receptado la materia prima, inmediatamente las hojas son transportadas al área de trituración para ser molidas y alcanzar el tamaño de 1mm de diámetro que permita pasar por la criba de la máquina trituradora. Las hojas molidas caen a canecas plásticas hasta que tengan un peso de 20 Kg. cada una y son transportadas para ser organizadas en el área de extracción.

Extracción

Calentamiento del agua y maceración de la hoja triturada de stevia.

Luego de la trituración, se procede a colocar en las marmitas a vapor hojas de stevia trituradas; cada marmita tendrá (10 litros de agua por cada kg. de hojas que se coloquen en las mismas). El agua es calentada hasta obtener una temperatura de 60º C. La extracción dura 4 horas y por tal motivo el extracto obtenido en la jornada de la tarde es procesado en la mañana del día siguiente.

Filtración

Luego de la extracción se pasa al pre-tratamiento con los filtros. En la parte inferior de la marmita se encuentra una válvula que permite el paso del extracto a través de un ducto de ½ milímetro de diámetro. El extracto pasa a través de una serie de filtros con el fin de retener partículas superiores a 1 micra para no saturar las membranas en los procesos siguientes. Primero se encuentra un filtro de 20 micras, luego uno de 10 micras, después están el de 5 y 1 micra y por último se encuentra el de carbón activado. El flujo en estos filtros es de 19 litros por minuto. (5 galones por minuto) Impulsado por una bomba de 45 depresión, este proceso tarda una hora.

Microfiltración

Después del filtro de carbón activado el extracto pasa al primer tanque de paso que tiene (capacidad 500 litros), para luego iniciar el proceso de micro filtración donde se remueven algunos pigmentos y algunas sustancias de alto peso molecular. El extracto es succionado e impulsado hacia la membrana de micro filtración por una bomba de 45 de presión, este

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proceso tarda una hora. De este filtro el extracto se dirige a un segundo tanque de paso (capacidad 500 litros).

Ultrafiltración

Del segundo tanque el extracto es succionado y llevado por dos bombas de 70 de presión, hacia dos membranas de ultrafiltración de 1.000 Dalton y una capacidad de 6 litros por minuto cada una. En este proceso se genera 20% de concentrado y 80% de permeado. El concentrado es lo retenido por membrana, en el se encuentran sustancias con un alto peso molecular como proteínas, pectinas y pigmentos. El permeado continua a un tercer tanque de paso mientras que el concentrado es devuelto al segundo tanque para realizar la diafiltración que consiste en mezclar el volumen de concentrado con un volumen de agua dos veces mayor para volver a pasar por la membrana de ultra filtración y garantizar una completa extracción de los glucósidos antes de rechazar el concentrado. Del proceso de ultrafiltración (involucrando diafiltración) se obtiene 1.280 litros de permeado y 120 litros de concentrado en un tiempo de dos horas y 20 minutos.

Nanofiltración

Del tercer tanque de paso se succiona y se lleva el permeado a las membranas de nanofiltración de 150 Dalton y con un flujo de 6,2 litros por minuto cada una, por medio de dos bombas de 140 de presión. En este proceso también se obtiene 80% de permeado y 20% de concentrado.

Con el permeado se realiza la diafiltración de la misma forma que en el proceso de ultra filtración, obteniendo 90% de permeado y 10% de concentrado en dos horas y cuarenta y siete minutos. En el concentrado obtenido se encuentran los glucósidos de la stevia. El 90% de permeado son recirculados para ser utilizados en el siguiente proceso de extracción.

Como medida de control se instala un manómetro antes de cada filtro, para supervisar la presión en cada medio filtrante.

Evaporación Y Cristalización

El concentrado que contienen los glucósidos continúa con el proceso de evaporación y cristalización. El agua se evapora con el fin de obtener una sustancia sobresaturada y fomentar la formación de los cristales.

Secado

Estos cristales con una humedad del 20% continúan en el proceso de secado en donde se disminuye su humedad a un 2% a través de una corriente de aire que se encuentra a una temperatura de 80ºC. el secado se realiza en dos lotes con una duración de media hora.

Pulverización

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Al finalizar el secado se obtiene los cristales de stevia los cuales se emplean para la producción de endulzante de mesa en forma de polvo.

Los cristales son transportados al pulverizador para obtener polvo, el proceso tarda 20 minutos, a medida que se va obteniendo el polvo este va cayendo a un recipiente. Al final de ese proceso un operario se encarga de transportar el polvo a la mezcladora para ser mezclado con maltodextrina, este proceso dura media hora.

Una vez obtenido el endulzante en polvo, el operario saca de la mezcladora y lo va depositando en un recipiente que se encuentra sobre una balanza. Luego pasa a la sacheteadora que coloca en cada sachet 20 gramos de endulzante y lo sella, luego de ello pasa al almacén de productos terminados.

FLUJOGRAMA DEL PROCESO DE PRODUCCIÓN

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