Introducción

El proceso de refinación consiste en obtener el azúcar blanco, casi puro, a partir del azúcar crudo. La primera operación es la disolución y consiste en disolver el azúcar en agua caliente para separar la melaza que cubre los cristales.En la clarificación, por flotación, el azúcar disuelto se trata con ácido fosfórico y sacarato de calcio para formar un compuesto floculante que arrastra las impurezas, las cuales se retiran fácilmente en el clarificador. El material clarificado pasa a unas cisternas de carbón activado que quitan, por adsorción, la mayor parte de las materias colorantes presentes en el licor. De ahí a través de la filtración se separan las partículas del jarabe mediante filtros a presión. El jarabe purificado se concentra hasta su cristalización.El azúcar blanco se centrifuga (se seca) para eliminar el jarabe, se tamiza y se envía a los silos que alimentan las máquinas embolsadoras semiautomáticas que lo envasan.El Azúcar Refinado o extrablanco se dice que es altamente puro, es decir, entre 99,8 y 99,9 % de sacarosa, el cual se ha cristalizado dos veces con el fin de lograr su máxima pureza. En el proceso de refinamiento se desechan algunos de sus nutrientes complementarios, como minerales y vitaminas.

Objetivos

General:

1. Comprender el funcionamiento del proceso de Refinación del Azúcar.

Específicos:

1. Explicar cada una de las etapas del proceso de refinación del Azúcar.

2. Entender el funcionamiento de cada unas de las etapas del proceso deRefinación del Azúcar

3. Comprender las variables que afectan en el proceso de Refinación del Azúcar.

Refinación del Azúcar.

Adelantos recientes en la refinación:

1. Manejo del azúcar a granel desde la fábrica hasta la refinería.2. Las estaciones de afinación completamente automáticas.3. Aumento del interés en la clarificación por métodos químicos mediante el uso de ácido fosfórico o carbonatación, en vez de la filtración mecánica.4. Cambios básicos en la decoloración, logrados por la introducción de carbones activados granulados.5. Procesos continuos de introducción de carbón animal.

6. Automatización del departamento de tachos y centrífugas.7. Aumento de la producción de productos líquidos tales como jarabes de sacaros e invertidos; y el8. Manejo y embarque a granel de azúcares refinados.9. Construcción de dos refinerías nuevas, una en Canadá y otra en los Estados Unidos, que son las únicas planta completamente nuevas que se han construido en los últimos treinta años.

Definiciones:1. Proceso de refinación: Consiste en obtener el azúcar blanco, casi puro, a partir del azúcar crudo.2. Licor: En refinación se aplica a las soluciones densas de azúcar de las cuales no se ha extraído azúcar por cristalización desde su último tratamiento o filtración por carbón de hueso.3. Jarabe: Solución densa de la cual se acaba de cristalizar azúcar. Por lo tanto, jarabe en la refinería corresponde a melaza en el ingenio.4. Agua endulzada o dulce: Agua de lavado que contiene azúcar suficiente para que valga la pena su recuperación.5. Magma: Mezcla artificial de cristales y jarabe, pero el término se aplica ocasionalmente a la masa cocida (que tiene el mismo significado que en ingenio).6. Derretir o fundir: Redisolver o refundir, y la entrada diaria de material a la fábrica se denomina refundido o refundición.

Materia Prima: Los azúcares centrífugos constituyen todas las refundiciones de las refinerías en la actualidad.

Manejo de azúcares crudos: Gran parte del azúcar crudo del mundo se maneja a granel, sin envasar. Los únicos envases que en la actualidad se utilizan para azúcares crudos son los sacos de yute. Cuando llegan cargamentos en sacos, los sacos se lavan después de vaciar y el agua de lavado se envía a los evaporadores. Los lavados de sacos están muy contaminados y no se deben usar en la refundición.

El peso de los azúcares crudo: El manejo a granel facilita hasta la determinación del peso del azúcar crudo. Cada vez que es posible, cuando se reciben azúcares crudos, su peso se determina en básculas de torres.

El AFINACIÓN

lavado de los cristales crudos: El primer paso del proceso de refinación se llama afinación o lavado, y consiste en la eliminación de la película de melaza que está adherida al cristal del azúcar crudo. La película de melaza tiene una pureza de 65 o menos, mientras que el cristal mismo consiste en sacarosa casi pura. La separación se hace mezclando el crudo con un jarabe denso (aprox. 75 Brix) y después purgando la mezcla en centrífugas, en las cuales se lavan los cristales con agua caliente después que las centrífugas han extraído

el jarabe. Ya que la finalidad primaria de la afinación es la de despegar la película pegajosa de melaza, la mejor manera de disminuir la viscosidad es calentando el jarabe y la magma. El procedimiento llamado “Hot Mingling” (mezcla en caliente) es universal en la refinación moderna, aunque “Warm” (tibia) sería vocablo más gráfico. Tanto el tiempo con la temperatura y la agitación son importantes para el logro de los mejores resultados.

Las descripciones antiguas de las instalaciones de mezcla en caliente recomendaban que se calentara el jarabe y la magma a 165 °F con serpentines por los cuales circulaba agua a 210 °F . La experiencia no tardó en demostrar que estas temperaturas producían pérdidas de azúcar especialmente si se aplicaban a la calefacción continua del jarabe. En el procedimiento que es costumbre en la actualidad se usa jarabe frío y se limita la calefacción a 120 °F.

Disolución o refundición del azúcar lavado: El azúcar lavado se disuelve en aproximadamente la mitad de su peso en agua, en un tanque dotada de aspas mezcladoras y llamado refundidor o disolutor, al cual se aplica vapor de escape por medio de un serpentín perforado para ayudar la disolución. Para la refundición se usan aguas dulces de alta polarización procedente del filtrado a presión. El mantenimiento del licor de azúcar lavado a 99° de pureza, o más, en todo momento ayuda a la defecación y mejora la calidad de los licores del filtración con carbón animal.

Tratamiento del jarabe de afinación: Los jarabes de afinación van a la fábrica para ser tratados de una de dos formas:

1. En el método más sencillo, se bombean los lavados al piso de tachos, donde se usan para la cocción de templas de refundición altas.2. En las refinerías que tiene gran capacidad de filtración con carbón animal el procedimiento que se sigue es la dilución del jarabe de afinación hasta 54 °Brix con agua dulces oscuras, y hecho esto se envía a las defecadoras para ser filtrado en filtros de presión y de carbón animal.

DEFECACION O CLARIFICACION

El licor de lavado de crudos del tanque de disolución contiene algunas materias insolubles tales como bagacillo, arcilla o arena, cantidad apreciable de suspensiones finas y dispersoides, y también gomas, pectinas y otros coloides verdaderos, que no fueron extraídos por la clarificación en el ingenio o fueron formados en el proceso posterior de fabricación. El licor de crudo es ácido. Consideraciones similares en formas más exageradas son aplicables al jarabe de afinación, que contiene la mayor parte de las impurezas del crudo original. La defecación se puede definir como el tratamiento del licor crudo con ciertas sustancias y con calor, para lograr que la solución sea adecuada para la filtración o clarificación.

En las refinerías modernas se usan dos formas de defecación.

1. Por tratamiento Químico: Emplea materiales que forman precipitado en el licor.Defecantes Químicos más corriente son: Ácido Fosfórico con cal, y el CO2 con cal.2. Hace uso de auxiliares inertes a la filtración: Permite la filtración a presión.Ayudas Inertes a la filtración: Gastan mucho menos cal que los defecantes químicos, puesto que sólo se usan cantidades suficientes para neutralizar los ácidos orgánicos existente.

Antiguamente la defecación, en la forma que se practicase, se llevaba a cabo en forma intermitente o por tandas, en tanques circulares en fondos cónicos dotados de serpentines de vapor y agitadores mecánicos. En las refinerías actuales el tratamiento del licor de azúcar lavado se suele hacer y controlar continua y automáticamente, y si se usan en absoluto dichos tanques, será como depósitos para evitar las variaciones de volumen.

Debido a los grandes precipitados que se forman, se evita la defecación química de los jarabes de afinación. Para el tratamiento anterior a la filtración de estos materiales de baja pureza con carbón animal, la mayoría de las refinerías utilizan sustancias inertes y filtración a presión.

El pretamizado de los licores: Siempre ha sido costumbre tamizar los licores de fundición para extraer los trozos de cuerdas, las partículas de yute e hilo de coser y otros materiales toscos, pero no fue más que durante los últimos veinte años que se convirtió en norma el proceso de someter los licores (especialmente con defecación mediante fosfato) a un tamizado fino. Guttleben fue el primero que describió el uso de tamices vibratorios Tyler-Hummer para este fin. Las instalaciones suelen llevar malla de 80*80 hechas de metal monel (debido a la resistencia de este metal) en algún tipo de tamiz vibratorio de “cubierta”. La extracción de estas partículas finas ha permitido gran disminución de la cantidad de P2O5 que resulta necesaria para lograr una defecación efectiva. También se practica la extracción de arenas y pedazos de incrustación finos por el uso de hidrociclones.

Acido fosfórico y cal: El más antiguo de los procesos de defecación que todavía se usan es el tratamiento con ácido fosfórico o algún fosfato soluble con cal y calor.

Ácido fosfórico: Actualmente es fabricado directamente de la roca fosfatada, mediante su fusión con coque y sílice en altos hornos o en hornos eléctricos, producen un ácido con 55% de P2O5 y libre del arsénico, el plomo, los sulfatos y demás impurezas inconvenientes que se encontraban corrientemente en las pastas y los ácidos que se fabricaban por el antiguo método húmedo de tratamiento de la roca fosfatada con ácido sulfúrico.

Cal: Las refinerías situadas dentro de los límites continentales norteamericanos usan cal hidratada o cal viva pulverizada. Antiguamente, la circulación de una lechada de cal a densidad aprox. de 20 °Brix servía para todos los fines, pero con controles automáticos se

obtienen mejores resultados con densidades mucho menores. En la actualidad, la lechada de cal ha sido sustituida en los sistemas de alcalinización automática por el sacarato de calcio, hecho de licor de azúcar de alta polarización. Los sistemas automáticos mezclan íntimamente la cal y el ácido fosfórico con partes diferentes del torrente del licor crudo que entra en el sistema de clarificación, y después mezclan estas dos porciones inmediatamente par lograr el pH deseado (7.0 a 7.3).

Tratamiento de Calor: Con el sistema antiguo de filtros de bolsas, se calentada el licor en tanques de fondo cónico a 180 °F (82 °C) después del tratamiento. Muchos técnicos prefieren tratar el licor a una temperatura aprox. de 140 °F (60°C), pero la experiencia ha demostrado que el tratamiento a 165 °F (74 °C) produce menos precipitación posterior de fosfato tricálcico y permite la aeración satisfactoria del licor, que es el motivo principal de la baja temperatura inicial. Los licores se mantienen a 63 °Brix o más.

El precipitado de fosfato: En el tratamiento de fosfato y cal con calor, primero se neutralizan los ácidos orgánicos existentes en el azúcar crudo y después se forma fosfato tricálcico. La calefacción y los defecantes causan la coagulación y precipitación de los no-azúcares orgánicos, con la mayor parte de las gomas, albúminas y pectinas. Toda esta materia forma un precipitado denso y floculento que atrapa y lleva consigo gran parte de las impurezas procedentes del azúcar crudo, que están en suspensión, y también la mayoría de las partículas de bagazo, yute, arena y arcilla que no hayan sido eliminados durante el tamizado. Lo más importante de todo es que este precipitado incluye mucha materia coloidal, y extrae una cantidad apreciable de materia colorante.

Eliminación de la coloración por el tratamiento con fosfatos: La historia del tratamiento con ácido fosfórico y cal, especialmente en lo que atañe a la extracción de materia colorante muestra que cuando se comenzaron a usar los clarificadores Willamson (1920-35), el ácido fosfórico no sólo lograba menos coloración (extraían del 20 al 40%) sino también mejoraba el tono del color remanente. El tratamiento con fosfatos extrae los polifenoles de hierro, que imparten un color pardo verdoso al licor de azúcar lavado.

Black y Beal, del cuerpo técnico de la refinería C.& H., demostraron que la extracción del coloración era proporcional a la cantidad de P2O5 que se aplicaba, tanto en el cado de licores de azúcar lavados (66 °Brix) como en el de jarabes de afinación (55 °Brix)

Proceso de Carbonatación: La adopción del proceso de carbonatación es en sustitución del que se usaba auxilios inertes a la filtración. Este procedimiento se basa en la precipitación, bióxido de carbono, de un exceso de cal. Las refinerías utilizan los gases lavados de sus chimeneas, en vez de producir el CO2 en hornos de cal.

La cal, en granos del tamaño de los del arroz se descarga de vagones-tolva en una tolva de almacenaje totalmente cerrada, para ser utilizada según se necesita en la fabricación de una lecha de cal a 20 °Brix. El promedio de cal que se añade al licor es de 0.5 de los sólidos refundidos (la gama es de 0.3 a 0.8) a temperaturas de 60 a 80 °C (140 a 176 °F).

Los gases de combustión se extraen de la base de la chimenea, y se lavan primero con agua, y después (si el combustible usado es petróleo o carbón) se vuelven a lavar con sosa, y el gas limpio se comprime para ser usado en los carbonatadotes. La primera aplicación de gas se lleva a cabo hasta lograr un pH inferior a 10, a la menor de las temperaturas citadas (aprox. 60 °C ó 140 °F), después de lo cual una segunda aplicación de gas, sin filtración intermedia, lleva el pH a 8.4-9.0 a 85 °C (185 °F). Hecho esto, se separa el jugo clarificado del carbonato de calcio mediante filtración en prensas de láminas. El endulzamiento de la torta se práctica en prensas de marcos lavando la torta en sitio.

Chapman dice que la carbonatación es “un proceso robusto, que no requiere habilidad especial para la operación y cuyos reactivos son baratos”.

Hertzberg y otros hicieron en Australia un estudio detallado de planta piloto sobre la filtrabilidad, la extracción de cenizas y la extracción de coloración lograda con la carbonatación en refinerías. Aparentemente, no se logran mejores resultados con cantidades de cal mayores que 0.8%, base sólidos.

Defecación con auxilios inertes a la filtración: La tierra diatomácea, tierra infusoria o kieselgubr, que es la más común de las materias inertes minerales que se usan para ayudar a la filtración, y se obtienen de depósitos fósiles de inmunerables esqueletos microscópicos de diátomos, consiste de una forma sumamente porosa de sílice casi puro. Esta sustancia fue introducida a la refinación por Wiechman hace más de 60 años, como ayuda en la filtración por bolsas.

Los ayudantes inertes de filtración con ácido fosfórico: Como el precipitado del fosfato disminuye notablemente las velocidades de flujo, se utilizan auxilios de filtración mucho más porosos. Zemanek, de la refinería C.&H., informa que se obtienen resultados muy beneficiosos mediante el uso de 0.006% de P2O5 unido a un auxilio de filtración de alta porosidad (es decir, Celite 503 o su equivalente), ya que se logra una extracción del 30% de la coloración, que según ya informamos, queda reflejada definitivamente en forma de un azúcar refinado de color muy superior.

La pulpa de papel como ayuda a la filtración: Se ha obtenido patente de un proceso que emplea la pulpa de papel como ayuda a la filtración y en conjunto con el uso de filtros de presión. La pulpa se quiebra completamente con agua, y entonces se añade al licor, que se ajusta con cal a una pH de 7.0 a 7.3. La pulpa de papel se puede lavar y volver a utilizar muchas veces, y a la reposición es de 150 lbs. de pulpa por millón de refundido.

LA FILTRACION A PRESION

La filtración por paños bajo presión: El filtro a presión más antiguo, que todavía se utiliza en muchas operaciones azucareras, es el filtro-prensa. El filtro Taylor de bolsas, que operaba a baja presión hidrostática, desapareció poco después de la Primera Guerra

Mundial, y fue sustituido por los filtros modernos de láminas. Los filtros de láminas consisten de una serie de elementos filtrantes, cada uno de los cuales se compone de una marco de metal dotado de tamiz de respaldo, sobre el que se coloca paño estirado y otro tejido filtrante; todo esto queda encerrado en un cuerpo de hierro fundido u otro metal que sea capaz de soportar presiones operativas de hasta 60 lbs./pulg.2 (4 atm.), o más. El uso de algún tipo de auxilios a la filtración, tierra diatomácea, pulpa de papel, o alguna otra materia granulada o fibrosa, es esencial para la operación. En el proceso de carbonatación, se usa carbonato de calcio precipitado para dicha ayuda. El licor crudo, generalmente tratado con cal para neutralizar los ácidos orgánicos, se mezcla con la materia para auxilio de filtración y se obliga a atravesar la tela mediante la presión que ejerce una bomba; la tela retiene la torta y permite que el líquido atraviese. El lavado de la torta con agua caliente, antes o después de removerla de las láminas del filtro, recupera el azúcar que dicha torta ha retenido.

Filtros de láminas estacionarias: El filtro de láminas más conocido y utilizado es la prensa Sweetland. El elemento filtrante consiste de tamices circulares de malla de alambre, cubiertos de tela, y dotados de una salida en la parte superior que está conectada a una tubería de salida situada al exterior del filtro.

Prensa de láminas rotatorias: El primero de los filtros de láminas rotatorias fue el Vallez, aunque en la actualidad también se usan muchos otros modelos como el Auto-filtro Suchar. El principio básico es el montaje de los elementos filtrantes rotativos en un eje hueco giratorio al que se entrega el líquido filtrado. Las láminas y el eje giran lentamente, mientras el líquido a presión se filtra a través de ellos.

Otros filtros de placas: Los filtros de cuerpo vertical tales como los Niágara, Enziger, Fas-Flo, Pronto, Angola, Process (Bowser) y Auto-Jet. También hay otros tipos con cuerpo horizontales, y algunos son rotativos. Muchos se usan en la actualidad para la filtración de cachaza; como filtros de pulimento después de la clarificación de espuma o filtración por carbón animal; o en aplicaciones más especializadas tales como la producción de azúcares líquidos y la clarificación de jarabes suaves.

Los paños de nilón para la filtración: Se efectúo una comparación del efecto logrado con forros de nilón para láminas de filtros Sweetland y el que se lograba con los paños corrientes de algodón. Los resultados fueron “abrumadoramente a favor del paño de nilón”. Los factores que favorecían al nilón eran una vida útil mayor, ciclos más largos con promedio de producción más elevado (lo que significa capacidad mucho mayor) y con volumen consecuentemente menor de agua endulzada, lavados menos frecuentes y más eficientes, duración no menos de 6 veces mayor que la del paño de algodón, y costo total menor a pesar de que el inicial es más elevado. Claro está que se pueden obtener las mismas ventajas de cualquier otro tipo de lámina cubierta de paño, mediante el uso de la tela de nilón en lugar de otros textiles.

CLARIFICADORES POR ESPUMA O ESPUMADORES

El término “clarificador espumador” incluye todos los sistemas que separen el precipitado de fosfato tricálcico y el licor por flotación en aire. Todos los sistemas de la actualidad están basados en la patente obtenida por Williamson en 1978, en la cual el licor se impregna de aire y después se calienta en un recipiente idóneo, de forma tal que el material insoluble flota. La separación entre los lodos y el licor claro no depende de la filtración.

El sistema de clarificación de Williamson: Este sistema es continuo, y depende de la defecación con ácido fosfórico y cal. El principio básico es la aireación del licor tratado para que contenga burbujitas finas de aire, y su calefacción posterior en un recipiente plano dotado de tubos transversales de vapor. Las burbujas de aire suben, portando el precipitado floculento, que forma una capa de lodo o nata, la cual se extraía en el filtro Williamson original, por medio de un rodillo de madera que giraba lentamente. La temperatura del licor refundido crudo (160 °F, aprox. 70 °C) es propia para la aeración, pero muchos técnicos prefieren practicarla a temperaturas inferiores (140 °F, 60°C).

Williamson recomendaba la aireación con aire comprimido, pero existen otros métodos que resultan más económicos.

Los clarificadores Bulkley-Dunton y Sveen-Pederson: Los separadores Bulkley-Dunton (ahora llamdos Permutit Colloidair) es un clarificador de espuma de alta capacidad, capaz de trabajar a temperaturas menores (82 °C, 18 °F) que el Williamson.

Ventajas y Desventajas de los diversos sistemas:

1. Filtración a presión: Es simple, directa y libre de complicaciones; extrae muy poca coloración, pero esto no constituye problema para las refinerías que tienen exceso de capacidad de filtración con carbón animal. Los licores no son de claridad tan buena como la que se obtiene con las defecaciones químicas; este proceso resulta costoso, a menos que practique la regeneración de las sustancias inertes que ayudan en la filtración.2. Filtración a presión con fosfato: Extrae hasta el 30% de la coloración y mejora mucho la claridad. Exige departamento de prensas mucho mayor, y el uso de auxiliares de filtración de alta porosidad. Es más costosa que la filtración normal a presión.3. Sistema Williamsom: Extracción de color y logro de claridad excelentes. Disminuye mucho la carga sobre el sistema de filtración con carbón de hueso. Costo de reactivos mucho menor que con auxiliares de filtración. Requiere mucha más área de piso que los filtros a presión. La calefacción a 200 °F (93 °C) es conveniente y puede causar destrucción o inversión. Son esenciales los controles estrechos de pH, temperatura y densidad. Probablemente sea más sensible que los filtros de presión a los cambios de calidad de los crudos.4. Bulkley-Dunton (Sveen-Pederson): Gran capacidad, área de piso reducida, ventajas de color y claridad iguales a las de defecación plena con fosfato. Pueden trabajar a 180 °F

(82 °C). Mayor cantidad de lodos, y el doble de insolubles al licor que con el tipo Williamson, cuyo calentamiento es mayor. Muy sensibles a cambios en la calidad de los crudos.Ninguno de los clarificadores de espuma presta al manejo de materiales de baja calidad.

EL MANEJO DE LOS LODOS

Las tortas de la filtración a presión: En las plantas mayores, cuando se defecan y filtran con carbón de hueso los jarabes de afinación, la torta del licor de azúcar lavado se vuelve a usar para defecar los lavados crudos. Los lavados de alta polarización se pueden deshidratar en filtros rotativos al vacío, y con la torta se forma una crema que se añade a los jarabes de afinación para su filtración. Si los jarabes de afinación no se tratan, se procede con los lavados de afinación de igual manera que se hace con los lodos de clarificadores de espuma.

Las natas o lodos de los clarificadores de espuma: En la mayoría de las refinerías que utilizan la defecación con fosfato y cal, estos lodos se envían a un clarificador secundario para disminuir aún más su contenido de azúcar. El sistema antiguo de diluir, alcalinizar, calentar, decantar y volver a diluir se seguía de la filtración en prensas de marco y placa. Indudablemente que ocurrían pérdidas de azúcares difíciles de determinar durante estos almacenamiento y calefacciones prolongadas. En los sistemas nuevos se evitan estos inconvenientes.

En los años recientes han salido al mercado varios separadores centrífugos diferentes para estos servicios el Titan, el Westphalia, el De Laval y posiblemente otros más. Sus ventajas son ahorro de mano de obra, gran disminución de la producción de agua endulzada, disminución de la duración del proceso y disminución consecuente de pérdidas de azúcar. Con el uso de un agente floculante (Separan) se obtiene un efluente de mayor claridad. Estos separadores centrífugos son costosos, y exigen cuidados atención.

Control en el departamento de defecación: La cantidad de materia inerte o P2O5 (o de ambos) que se utilice en la defecación dependerá de la polarización del refundido y de sus cualidades para la refinación. Una vez que han determinado las cantidades necesarias, casi todas las planta modernas controlan automáticamente el pH, la temperatura, y la densidad (que suele controlar en el refundidor).

Descenso del pH durante la defecación: Se debe tomar nota de que con el sistema de defecación a base de fosfato y cal, el pH de los licores procedentes del sistema de tratamiento mostrará indicaciones de pH que serán de 0.3 a 0.5 pH más elevadas que las que se obtendrán después de la extracción por filtración o flotación. Esta diferencia de pH es consecuencia de la presencia del precipitado de fosfato, y no de la ocurrencia de descomposición durante el procedimiento de clarificación.

LA DECOLORACION CON ADSORBENTES

Los adsorbentes comerciales han tenido una importancia crítica en el procedimiento de refinación de azúcar desde que fue introducido en 1828 el uso del carbón granulado animal. Siempre ha resultado más económico disminuir el nivel de ciertas impurezas por un tratamiento con adsorbentes que confiar enteramente a los efectos de los demás procedimiento de la refinación. Los licores que han sido defecados y clarificados por cualesquiera de los procesos disponibles siguen conteniendo cantidades considerables de impurezas disueltas y coloidales que no pueden extraerse más que por la acción de adsorbentes.

Las impurezas que se extraen mediante el tratamiento por adsorbentes se pueden clasifican en tres grupos grandes:

1. Material coloidal.2. Compuestos colorantes y que forman coloración.3. Constituyentes inorgánicos que forman cenizas.

Los adsorbentes que se usan en la actualidad, y los tipos de materias con las cuales son efectivos, son los siguientes:

1. Carbón animal y sus sustitutos sintéticos – colorante y cenizas.2. Carbones granulados – colorantes.3. Carbones pulverizados – coloides y colorantes.4. Sustancias permutadoras de iones – cenizas y colorantes.5. Determinados permutadotes de iones – hierro.

El carbón animal y las sustancias intercambiadoras de iones se pueden regenerar y volver a usar cientos de veces, mientras que se puede hacer lo mismo unas 20 veces con los carbones granulados; los carbones pulverizados no se usan más que una o dos veces. Los tratamientos con adsorbentes muy finos significan que la etapa de clarificación tiene que utilizar la filtración en prensas, y esta operación algunas veces resulta crítica y conlleva rasgos económicos que exigen análisis cuidadoso.

Las operaciones con adsorbentes granulados se pueden dividir convenientemente en dos sistemas:

1. La operación de cama fija, en la cual el licor de azúcar fluye a través de una cama estacionaria de adsorbente, y2. La operación de lecho móvil, en la cual el licor de azúcar y el adsorbente se mueven en contracorriente.

La mayoría de los adsorbentes granulados se pueden usar en cualquiera de estos dos métodos de operación; la química de los procesos que conducen a la remoción de las

impurezas es la misma en ambas casos. Sin embargo, hay una gran diferencia entre las cinéticas de estos dos procesos, y entre los equipos que hay que usar en ellos.

LA CRISTALIZACIÓN Y EL ACABADO

Los licores descolorados: Como resultado de los procesos de descoloración, los licores llegan a los tanques de depósito de los tachos con un color blanco transparente como el agua, o casi como el agua; blanco sucio o amarillo; el color depende de la calidad del material. El carbón animal es el descolorante que más se usa, pero para la producción de azúcar granulado se usan siempre los mismos métodos de cristalización y acabado, sin que importe la forma en que haya extraído el color del licor. El licor de máxima calidad, de color blanco agua o, casi blanco agua, que se suele llama licor núm.1 , es un licor descolorado de azúcar lavado, de 99.5° de pureza o más, y Brix de 63 a 68°, según el Brix al que se mantenga el licor clarificado. En muchas refinerías no se produce más licor que el núm. 1, pero en los establecimientos más complejos que usan carbón animal se obtienen varias calidades más mediante la filtración con carbón granulado de los jarabes, jarabes de afinación y otros materiales de color oscuro. La tendencia moderna es hacia la filtración en prensas, con ayudantes de filtración, de los licores filtrados con carbón, para eliminar toda la neblina o las partículas finas que el carbón animal no hay extraído.

Instalación de evaporación en múltiple-efecto: Las aguas endulzadas oscuras, las aguas de lavado y los otros materiales cuya densidad y pureza son demasiada bajas para que se puedan usar en la refundición de crudos lavados, se evaporan en sistemas a múltiple-efecto similares a los de los ingenios de azúcar crudo y el agua endulzada concentrada se cuece y refunde. En la actualidad el procedimiento corriente es el empleado del último cuerpo o los últimos cuerpos del múltiple-efecto (alto vacío y baja temperatura) para concentrar hasta 70 °Brix o más el licor blanco de primera calidad, ahorrando así vapor en los tachos.

LA CRISTALIZACION

Tachos al vacío: Los tachos de serpentín han cedido paso casi totalmente a los de calandria; y en las instalaciones nuevas se están utilizando materiales anticorrosivos tales como acero inoxidable, acero forrado de níquel, cobre y acero al cobre. La superficie calórica promedia 1.20 a 1.25 pies2 por pie3 de masa cocida, y en todas partes se utiliza la instumentación y los controles automáticos. La preferencia moderna es por tachos grandes, de 1400 a 2000 pies3 (39.2 a 56 m3) de capacidad.

Sistemas de cocción de refinerías: Para las calidades selectas de refinos (terrones o cubitos, panes cortados, azúcares de grano grande para reposterías, etc.) se utilizan las primeras corridas de los filtros, que son blancas como el agua. La máxima parte de la producción de toda refinería es el granulado fino comercial, y es la producción de azúcar de esta calidad lo que determina el sistema de cocción de la refinería. Uno o más tachos trabajan continuamente en templas normales núm.1; el jarabe de estas templas se combina para hacer templas de jarabe de primera; estos jarabes se combinan a su vez

para hacer templas del de segunda. Cuando los rendimientos son buenos (50% o más) estos siropes de tercera son de aprox. 90° de pureza. Cuando se filtra mucho con carbón animal, estos siropes de granulados pasan al carbón, y vuelven en forma de licor núm. 2 , que se cuecen en templas bajas de granulado. Los azúcares procedentes de las diversas templas se secan por separado y se mezclan para uniformar la producción, o se mezclan húmedos y se secan juntos.

Producción de azúcares blandos: Los azúcares blandos se clasifican de acuerdo con su color, pero las refinerías modernas no suelen producir más que dos o tres clases: amarillo claro, amarillo y pardo. Las características deseables son textura esponjosa con aspecto que no sea cristalino; color que esté de acuerdo con la calidad deseada y no posea tonos grises o verdes; ausencia de sabor áspero, duro o salado. El refinador busca también que la polarización sea baja y el azúcar posea cualidades que la hagan apta para la conservación. Estas cualidades se obtienen usando licores de baja coloración total, libres de tinte verdoso que imparten los polifenoles del hierro; su pureza ha de ser baja, así como su contenido de cenizas, y alto su contenido de azúcares invertidos.

DESECACION Y ACABADO DEL PRODUCTO

Trabajo en centrífugas: La separación entre los cristales y el jarabe de las masacocidas se efectúan en centrífugas similares a las de los ingenios. Los azúcares blancos se lavan bien con agua caliente en la centrífuga para eliminar todo el sirope adherido; la cantidad de agua que se usa en cada carga es cuidadosamente medida por aditamentos automáticos. La cantidad de agua varía según la calidad de masacocida.

Desecación del azúcar: Los azúcares húmedos que descargan las centrífugas contienen 1% de humedad aprox., y se transportan a tolvas distribuidoras situadas arriba de los granuladores, mediante transportadores de hélice o de correa continua, o con elevadores de cangilones. De ahí, el azúcar blanco pasa a los granuladores para la desecación.

El granulador, llamado así porque separa los cristales entre sí, es un tambor de metal de aprox. 6 pies de diámetro y 25 de largo (aprox. 2*8.5 m), ligeramente inclinado hacia el extremo de descarga y que gira sobre rodillos.

En la actualidad es corriente el uso de granuladores de un solo paso, es decir, equipos a través de los cuales el azúcar pasa una sola vez. Poco común es la disposición de tambores de un solo paso. El ángulo de inclinación de estos granuladotes es variable. Este ángulo se aumenta cuando el azúcar está secándose bien, para que ocurran menos caídas durante el paso de los cristales, mientras que para azúcares de grano fino o malas calidades de desecación, el ángulo disminuye. Informan que con este sistema se produce azúcar seco y fresco, cuyos cristales están libres de rasguños.

El secador tipo granulador tiende a rayar los cristales de los azúcares de granos grandes. Para estos azúcares se utilizan secadores de banda de pasos múltiples y de otros tipos,

así como tambores de diámetro pequeño dentro de los cuales los cristales rueden en una corriente de aire caliente, sin caer.

Tamizado del azúcar: El azúcar seco pasa a una serie de tamices que lo clasifican según el tamaño de sus cristales, extraen los terrones y los polvos más finos, y entregan los productos a tolvas de almacenaje. Los aparatos tamizadotes más modernos son tipos que trabajan por vibración o golpeteo, y consisten en marcos planos para tamizar, inclinados a unos 35° respecto al horizontal; el azúcar desciende por estos marcos mientras la superficie tamizadora se mueve a consecuencia de golpes o vibraciones producidas mecánicamente, y estos movimientos hacen que los cristales pasen a través de las mallas.

El tamiz tipo Rotex se está utilizando cada vez más, tanto para los granulados corriente como para variedades especiales de cristales grandes.

Sistema colector de polvo: Los cristales finos se extraen los ventiladores de los granuladotes se pueden atrapar en separadores ciclónicos corrientes para recolección de polvo, después de lo cual se venden como azúcar superfino o de repostería; pero hay cristalillos demasiado finos para ser atrapados de esta forma. Estos pequeños cristales se hacen pasar a colectores de polvo del tipo húmedo, de los cuales existen varios diseños.

DEPARTAMENTO DE ENVASE

Almacenaje a granel de azúcares refinos: El almacenaje de los azúcares terminados en tolvas o silos grandes es de desarrollo reciente. El azúcar refinado “madura” al ser almacenado en tolvas y el movimiento o la transferencia quiebran cualquier formación de costras que se pueda producir. Para esto también es útil la circulación de aire seco a través del azúcar. El enfriamiento efectuado por conductores de hélices huecas a través de las cuales circula agua fría asegura que el azúcar correrá libremente al efectuar embarque a granel en carros-tolvas o vagones-tanques.

Cambios de los envases: Durante los últimos 15 años, los toneles y los sacos de materiales textiles han desaparecido completamente del mercado, dejando libre el campo de envase azucareros a los paquetes de papel y los envases de cartón. Las bolsas de polietileno transparente constituyen una innovación reciente.

Manejo y almacenaje de azúcares en paquetes: Después de ser pesados y envasados automáticamente, los paquete se disponen mecánicamente sobre “pallets”, que así se llaman las pequeñas tarimas de madera o material desechable que utilizan los montacargas de almacén.

Embarque a granel: En la actualidad, una gran parte del azúcar que se fabrica es transportado en vagones-tolvas y autocamiones-tanques especiales para el manejo de azúcar a granel. Algunas de estas unidades están aisladas para protege el azúcar de los

cambios de temperaturas en tránsito, y los refinadores ponen mucho cuidado en preparar los carros y el azúcar para el embarque, para evitar la formación de costras.

Clases de azúcar:

Granulado: El azúcar granulado constituye gran parte de la producción de todas las refinerías, y el total de los productos de los establecimientos menores. Antes se vendían el comercial granulado corriente de dos calidades, fino y extrafino, pero la demanda actual es de cristales más finos y la mayoría de las refinerías no venden más que el tipo extrafino se interpretaba en el sentido de que el azúcar era de calidad extraordinaria, en vez de entenderse que significaba que el grano era más fino.

Una calidad aún más fina, que consiste en los tamizados finos o en los cristales finos extraídos por los ventiladores en los granuladotes, se llama “fruit granulate”, “fruit powdered”, “dessert sugar” (azúcar para postres), “berry sugar” o “superfine” (superfine). Los grados más gruesos que el granulado corriente se llaman “sanding sugar”, “manufacturer’s granulated” (granulado para fabricantes), “médium coarse” (grosor mediano), “coarse” (grueso) y “extra coarse” (extra grueso). Estos azúcares de cristales grandes son para el uso de panaderías, fábricas de dulce, embotelladores de bebidas y refrescos y otro fabricantes.

Azúcares en cubos y tabletas: Las diversas clases de azúcares cúbicos se fabrican mezclando azúcar cuyo grano sea del tamaño debido con un jarabe blanco y denso de azúcar, formando así una masa húmeda. Esta masa se trata de varias maneras, comprimiendo o moldeándola para formar los cubos o panes que después de moldeados pasan a estufas de aire caliente para su desecación. Una vez secados, quedan listos para el envase. Los panes o barras se cortan o serruchan para formar azúcares en panes, o se desbaraten y se venden en forma de panes desbaratados.

Azúcares en polvo, pulverizados o de repostería: Para formar azúcares de diversos grados de fineza, se muele azúcar en molino de diseños especial, generalmente del tipo de martillo que giran a 3500 rpm. El azúcar se puede separa en el aire, tamizar a través de tela o (en fábricas más modernas) transportando directamente al envase. El azúcar pulverizado que recibe la clasificación 4X ó 6X contiene 3% de almidón de maíz para evitar el aterronamiento, y su fineza es tal que toda pasa a través de un tamiz de 100 mallas. En otra época se utilizaba fosfato tricálcico (1%) en vez de almidón para evitar el aterronamiento, pero este producto no logró la aceptación general. Los grados sumamente finos, de los cuales la mayoría pasan por un tamiz de 300 mallas, entraron al mercado después del año 1950.

Azúcares blandos: Los azúcares blandos amarillos y pardos se clasifican de acuerdo con una serie de normas comerciales arbitrarias de coloración, numeradas del 1 al 16. La mayoría de las refinerías no producen más que dos o tres calidades de azúcares blandos, que designan por marcas comerciales así como por sus números. Las calidades más

populares son la núm.8, de color amarillo claro; la núm. 10, amarillo oscuro o pardo claro, y la núm. 13, de color pardo oscuro.

Los azúcares blandos se envasan húmedos, generalmente después de un tamizado basto o de una aireación y enfriamiento. Contiene de 1 a 3% de humedad, y hay que usar envases impermeables tales como bolsas de papel de paredes múltiples con forro de polietileno. Los envases de cartón para azúcares blandos llevan forros interiores de papel encerado, plástico o aluminio.

Azúcares líquidos. Jarabes invertidos: Los jarabes de sacarosa de 67 °Brix suelen ser blancos y transparentes como el agua, mientras que los jarabes invertidos, cuyas proporciones de azúcar invertido y sacarosa varían, llegan desde la blancura y transparencia del agua hasta el color amarillo claro. Su contenido de sólidos suele ser del 76%, y la inversión con ácido es el procedimiento fabril más común. La purificación por medio de resinas intercambiadoras de iones de estos productos líquidos muy especializados logra que su contenido de cenizas sea sumamente bajo. Para almacenarlos bajo condiciones estériles para evitar la contaminación bactérica se requieren precauciones tales como la instalación de luces ultravioleta en los techos de los tanques de almacenaje, la ventilación con aire filtrado, y medidas por el estilo.

Una parte del azúcar líquido que se produce se fabrica con granulados derretidos, que se tratan al carbón y se filtran. La ventaja de este procedimiento hace en que no se transportan más que sólidos a los centros de distribución, de los cuales se surte el mercado con viajes cortos de azúcares líquidos.

CONTROL TECNICO Y QUIMICO DE REFINERIAS

Control técnico:1. Peso de crudos entrantes.2. Pesos de azúcar refinado.3. Jarabes Residuales.

Control Químico:1. Determinación de sacarosa y polarización directa de los crudos entrantes, los jarabes residuales y los azúcares blandos.2. Determinación de purezas aparentes por medio de Refractómetros.3. Control y comprobación de los azúcares lavados.4. Control de Impurezas:a. Determinación del contenido de ceniza de materiales de alta pureza, por métodos electrométricos.b. Determinación de azúcares invertidos que contienen tales materiales de alta pureza.5. Control del pH y del color.

Conclusiones

1. El proceso de refinación consiste en obtener el azúcar blanco, casi puro, a partir del azúcar crudo.

2. Mediante la refinación, se eliminan o reducen las materias coloidales, colorantes o inorgánicas que el licor pueda contener.

3. En la clarificación, por flotación, se eliminan las impurezas mediante el agregado de productos químicos.

4. El Azúcar Refinado o extrablanco se dice que es altamente puro, es decir, entre 99,8 y 99,9 % de sacarosa.

Bibliografía