Título: Integración de una planta de ácido cítrico de ...

Título: Integración de una planta de ácido cítrico de

bagazo de caña al Central Azucarero Uruguay.

Autora: Eliany Abstengo Montero

Tutores: Dr.Cs. Erenio González Suárez

MsC. Luis Eduardo Guerra Rodríguez

2017-2018

Este documento es Propiedad Patrimonial de la Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas, y

se encuentra depositado en los fondos de la Biblioteca Universitaria “Chiqui Gómez Lubian”

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estudios.

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Pensamiento

“Llegará el día en que los derivados de la caña de azúcar tengan tanta importancia para la

economía nacional como la que hoy tiene el azúcar”

Ernesto Che Guevara, 1963

Dedicatoria

A mi madre, mi padre, mi hermanito, mis abuelos, mis tíos, mis primos, mi pareja y mis

amigos por ser tan incondicionales y pacientes.

Agradecimientos

Quiero agradecer a todas las personas que de una forma u otra han contribuido en mi

formación como Ingeniera Química:

A mi madre: ejemplo de lucha, sacrificio y abnegación; la responsable de mi existencia; mi

consejera, mi amiga y mi hermana; mi apoyo incondicional.

A mi padre: mi motivación para optar por esta carrera, gracias por estar siempre para mí y

ayudarme en todo.

A mi hermanito: gracias por aguantar mis berrinches en los momentos de estrés.

A mis amigos Jorgito y Mary: ustedes siempre han logrado sacar una sonrisa de mi rostro en

los momentos duros y me han dicho la verdad, aunque duela.

A mis abuelos Anselmo, Oscar (que, aunque no estés presente físicamente, sé que te sentirías

orgulloso de mi), Baguet, Idolidia y Nereida: por sus mimos y cuidados cuando más lo he

necesitado.

A mi pareja, mis tíos, mis primos, a Greisy y Claudia: mis apoyos y pañuelos de lágrimas.

A mis tutores DrCs Erenio González Suarez y MsC. Luis Eduardo Guerra Rodríguez: por sus

magistrales consejos y guías en el desarrollo de esta tesis.

Al DrC. Julio Pedraza: mi padre dentro de la universidad, siempre te llevare conmigo, gracias

por tus consejos en los momentos más difíciles dentro de la carrera y fuera de ella.

A todos los trabajadores de AZCUBA: mi segunda familia, ustedes siempre al tanto de mi

formación.

Al claustro de profesores del Departamento de Ingeniería Química: por transferirnos sus

conocimientos, o al menos intentarlo, con paciencia, dedicación y amor.

A mis compañeras de cuarto: gracias por las risas, los juegos, la música, el estrés…y todo lo

que conlleva la convivencia.

A las compañeras del piso de la beca: por todas las veces que les toqué la puerta preguntando

por la corriente.

A todos mis compañeros del aula: por las jornadas de estudio y los cuentos en los pasillos

durante los 10 minutos entre cada turno.

¡En fin, gracias a todos!!!

Resumen

El ácido cítrico es un ácido orgánico tricarboxílico que está presente en la mayoría de las frutas,

sobre todo en cítricos como el limón y la naranja. Es un buen conservante y antioxidante natural

que se añade industrialmente como aditivo en el envasado de muchos alimentos como las

conservas de vegetales enlatadas. En el presente trabajo se realiza un estudio de las

posibilidades de instalación de una planta anexa a la UEB Central Azucarero Uruguay, ubicado

en el municipio Jatibonico de la provincia Sancti Spíritus, para la producción de ácido cítrico

debido a la gran demanda que tiene este producto en la sociedad. Para su elaboración se

realiza un estudio detallado del proceso tecnológico de producción de ácido cítrico analizando

las diferentes variables de operación y los índices de costos, además se analiza la estructura

de dirección de la UEB, se hace la gestión energética para la integración de esta planta al

central; y el plan de riesgos y seguridad de la planta de ácido cítrico por ser la nueva

instalación.

Abstract

Citric acid is an organic tricarboxylic acid that is present in most fruits, especially citrus fruits

such as lemon and orange. It is a good preservative and natural antioxidant that is added

industrially as an additive in the packaging of many foods such as preserved canned

vegetables. In the present work a study is made of the possibilities of installing a plant annexed

to UEB Central Azucarero Uruguay, located in the Jatibonico municipality of Sancti Spíritus

province, for the production of citric acid due to the great demand that this product has in

society. For its elaboration a detailed study of the technological process of citric acid production

is analyzed analyzing the different variables of operation and the indices of costs, in addition is

analyzed the structure of direction of the UEB, the energy management is done for the

integration of this plant To the central one; And the risk and safety plan of the citric acid plant

to be the new facility.

Índice

Introducción .............................................................................................................................. 1

Capítulo 1: Revisión Bibliográfica ............................................................................................. 4

1.1 Ácido Cítrico. Características Generales. ........................................................................ 4

1.2 Tecnologías existentes para la obtención de ácido cítrico. ............................................. 6

1.3 Materias primas utilizadas en la producción de ácido cítrico. .......................................... 7

1.3.1 Bagazo de caña de azúcar ....................................................................................... 8

1.4 Microorganismo a utilizar. ............................................................................................... 9

1.5 Producto final. ............................................................................................................... 10

1.6 Producción Mundial de Ácido Cítrico. ............................................................................ 11

1.7 Producción de Ácido Cítrico en Cuba. ........................................................................... 13

1.8 Estudio de Mercado ...................................................................................................... 15

1.9 Fundamentos básicos de integración de plantas. ......................................................... 17

1.10 Caracterización de la UEB Central Azucarero Uruguay. ............................................. 19

1.10.1 Breve reseña histórica .......................................................................................... 19

1.10.3 Matriz DAFO. ........................................................................................................ 24

1.10.4 Principales suministradores y clientes. ................................................................. 25

1.10.5 Organigrama de la empresa ................................................................................. 26

1.10.6 Estructura del área de mantenimiento. ................................................................. 26

1.11 Conclusiones parciales. .............................................................................................. 27

Capítulo 2: Necesidad y vías para asimilar la tecnología ....................................................... 28

2.1 Justificación de la necesidad de la producción de ácido cítrico en Cuba. Situación actual

de Diversificación Azucarera en Cuba. ............................................................................... 28

2.2 Descripción del proceso tecnológico seleccionado. ...................................................... 33

2.2 Análisis de la tecnología propuesta. .............................................................................. 35

2.3 Balances de materiales y energía de la planta. Principales insumos. ........................... 38

2.4. Evaluación económica del proceso. ............................................................................. 39

2.5 Análisis de seguridad y riesgos de la planta. ................................................................ 41

2.5.1Peligrosidad de las diferentes sustancias que intervienen en el proceso. ............... 41

2.5.2 Etapa de preparación de la materia prima (Pre-hidrólisis e Hidrólisis). ................... 46

2.6 Conclusiones Parciales ................................................................................................. 48

Capítulo 3: Integración de la planta a la UEB Central Azucarero Uruguay ............................. 49

3.1 Caracterización del Central Azucarero Uruguay. .......................................................... 49

3.1.1 Caracterización económica ..................................................................................... 50

3.1.2 Caracterización energética ..................................................................................... 51

3.1.3 Caracterización ambiental ....................................................................................... 54

3.2 Descripción resumida de los procesos a integrados. .................................................... 56

3.3 Análisis de la integración de la planta de ácido cítrico al central. .................................. 58

3.3.1 Análisis económico. ................................................................................................ 58

3.3.2 Análisis energético. ................................................................................................. 59

3.3.3 Análisis Ambiental. .................................................................................................. 59

3.4 Conclusiones Parciales ................................................................................................. 62

Conclusiones .......................................................................................................................... 63

Recomendaciones .................................................................................................................. 64

Bibliografía .............................................................................................................................. 65

Anexos ................................................................................................................................... 70

Introducción

- 1 -

Introducción

El ácido cítrico es un ácido orgánico muy frecuente en la naturaleza ya que es un compuesto

intermedio en el ciclo de Krebs, también está presente en gran cantidad de frutas. Fue aislado

por primera vez por Scheele al mezclar zumo de limón con cal y disolviendo el precipitado con

ácido sulfúrico. A principios del siglo XX la obtención del ácido cítrico se hacía a partir de

limones, pero a mediados de siglo ese proceso se hizo cada vez menos rentable, optándose

posteriormente, cada vez más, por la producción mediante la fermentación de un

microorganismo. El ácido cítrico es usado principalmente en la industria de la alimentación

para la elaboración de bebidas y otros productos, también como saborizante y conservante,

aunque tiene otras muchas propiedades por las que es utilizado en esta industria. El ácido

cítrico también es utilizado en la industria farmacéutica, textil, cosmética, agrícola y de

detergentes. El presente trabajo tiene como objetivo el estudio del ácido cítrico, así como su

obtención, aplicaciones e impacto social (Muñoz Villa et al., 2014).

Es uno de los ácidos más importantes producidos en la actualidad a nivel mundial. Desde la

década de los años 70 se ha manifestado un alto interés por muchos investigadores en su

obtención(Pandey, 2013, Prado, 2005, Roberts, 1979, Sanchez, 2004, Torrado, 2011), en el

mejoramiento de las tecnologías existentes y en la búsqueda de nuevas aplicaciones, lo cual

ha permitido lograr importantes avances en la introducción de nuevos microorganismos, el

empleo de nuevos sustratos y la variación de disímiles parámetros de operación para elevar la

eficiencia industrial (Laboni Majumder et al., 2010, Mahin, 2008, Mattey, 1992, Pandey, 2013).

La producción de ácido cítrico ha crecido notablemente en el presente siglo. Actualmente, la

capacidad instalada mundial es de 750.000t/año con una producción real de 550.000 t/año. El

ácido cítrico se fabrica en más de 20 países. La Unión Europea, Estados Unidos y China

reúnen el 88% del total mundial. Recientemente, se observó un aumento importante en la

capacidad productiva de Europa Oriental y del Lejano oriente. Se estima, por ejemplo, que la

demanda de Estados Unidos, en los últimos años, creció según una tasa cercana al 7% anual.

Este crecimiento se relaciona con la expansión de la industria de alimentos y bebidas.

El ácido cítrico es un producto establecido en el mercado internacional desde principios del

siglo pasado; los mayores consumidores son las industrias de alimentos y bebidas y la

producción de medicamentos y detergentes. En los últimos años se ha incrementado su

empleo en la fabricación de refrescos de bajo contenido en calorías y como sustituto de los

Introducción

- 2 -

fosfatos en la fabricación detergentes; en 1998, 18 % del consumo de ácido cítrico se destinaba

a este objeto (OXIDIAL, 2008).

Este es un producto de gran movimiento en el mercado internacional. Estados Unidos además

de ser un gran productor, es un importante comercializador al exportar e importar grandes

volúmenes del ácido. En Europa se produce y también se importan cantidades considerables.

China, que es el mayor productor, se está introduciendo en este mercado y ya ocupa un lugar

destacado, siendo el mayor exportador. Por su versatilidad y amplia utilización muchos países

lo producen y casi todos lo consumen. Ante la desfavorable inestabilidad del mercado

internacional del azúcar, la industria azucarera en Cuba ha visto la necesidad de diversificar

su producción. Los elevados precios de adquisición de este producto oscilan entre 1.200 y

3.000 USD/t. Además, se abren disímiles aplicaciones, con tendencias al incremento, en las

industrias alimenticia, farmacéutica, agrícola y de cosméticos (Blanco Carrasedo and

Herryman Munilla, 2005).

Es preciso señalar que no existen precedentes relacionados con la producción nacional de

ácido cítrico y son pocos los autores que han abordado el examen de la temática en Cuba. Tal

situación constituye una de las razones por las cuales se necesita un estudio más profundo

que considere la movilidad en los datos para un análisis de la inversión (AZCUBA, 2018).

Varios estudios han demostrado que, para la instalación de esta nueva planta es necesario

hacerla cercana a un central cuyos índices de producción sean elevados.

En Cuba los centrales que más producen son:

1. Central Guiteras, ubicado en la provincia Las Tunas, con una capacidad de producción

instalada de 9200 t; este cuenta con una destilería, una planta de recuperación de CO2,

producción de biogás, planta de tablero, torula y alimento animal.

2. Central Uruguay, ubicado en la provincia Sancti Spíritus, cuenta con una capacidad de

producción instalada 9200 t, y produce, como derivado, miel urea bagacillo.

Como el Central Uruguay posee poca producción de derivados, a pesar de su gran capacidad

de producción, y el ácido cítrico es un producto de alta demanda nacional, costo elevado en el

mercado internacional y que no se produce en Cuba, el presente trabajo estudia, como

problema científico, la necesidad de instalar una planta de ácido cítrico anexa al central y como

alternativa que se utilice como materia prima el bagazo obtenido en el mismo.

Introducción

- 3 -

Como hipótesis tenemos que la producción de ácido cítrico, a partir de bagazo, integrada a la

producción de azúcar, en la UEB Central Azucarero Uruguay, será factible económica,

energética y ambientalmente.

Ya planteados el problema científico y la hipótesis del trabajo, se propone como hipótesis que

la instalación de la planta anexa al central será factible económicamente y cumplirá con la

demanda del producto en el país sustituyendo así la importación del mismo.

El objetivo general es determinar si es factible desde los puntos de vista económico, energético

y ambiental, mediante el análisis del proceso de obtención de ácido cítrico, su producción en

Cuba integrada a una fábrica de azúcar, a partir de bagazo de caña de azúcar.

Para el cumplimiento de este se proponen los siguientes objetivos específicos:

1. Analizar, en su totalidad, cada sector del Proceso Tecnológico, explicando de qué modo

los cambios en las variables de operación influyen sobre el comportamiento del Sistema

Tecnológico acotado, y cómo estos cambios afectan los resultados a obtener en el

Proceso Total, tanto técnica como económicamente.

2. Determinar los requerimientos materiales y energéticos de cada una de las operaciones

componentes del proceso.

3. Seleccionar la tecnología adecuada para la planta anexa.

4. Realizar el análisis económico de la planta y determinar su factibilidad económica.

5. Realizar la integración de la planta de ácido cítrico a la fábrica de azúcar utilizando el

software Super Pro Desing.

Capítulo 1: Revisión Bibliográfica

- 4 -


1.1 Ácido Cítrico. Características Generales.

El ácido cítrico es un compuesto orgánico intermedio en el ciclo del ácido tricarboxílico,

presente en todos los seres vivos. Se puede encontrar de forma natural en las frutas cítricas

como piñas, melocotones, etc. Es un ácido orgánico de seis carbonos que fue descubierto

originalmente al extraerlo del zumo de limón mediante adición de cal. Es ampliamente utilizado

en alimentación, bebidas, fármacos, cosméticos y textil. Otros usos menos frecuentes son

tratamientos de aguas y recubrimientos metálicos. Se emplea como saborizante, conservante,

prevención y eliminación de turbidez, antioxidante, mejorador de color, regulador de pH,

secuestrante de metales, emulsionante, etc. Se muestra a la vista como un sólido translúcido

y de forma granular, su sabor es fuertemente ácido, pero no desagradable y es inodoro.

Aunque su uso principal es como acidulante, también se emplea como agente secuestrante de

iones metálicos y para dar protección contra el desarrollo de sabores y olores extraños en

ciertos ingredientes alimenticios. Un uso industrial de gran importancia es la fabricación de

detergentes compatibles con los intereses ecológicos. También se utiliza en la limpieza

química, en las mezclas de hormigón, en plastificantes, etc. Se puede conseguir ácido cítrico

de cualquier fruta cítrica extrayendo su zumo y añadiendo cal para que se forme citrato cálcico,

el cual al ser insoluble precipita y puede ser recuperado por filtración (Muñoz Villa et al., 2014).

En su forma industrial es un polvo cristalino, blanco, inodoro y con sabor ácido fuerte. Es un

producto bien cotizado a nivel mundial por sus propiedades como acidulante y preservante que

contribuye a asegurar el sabor original, la apariencia natural y la consistencia de los productos.

Este es producido fundamentalmente por fermentación sumergida por ser la más efectiva para

este proceso utilizando diversos microorganismos capaces de degradar materias primas como

almidón, sacarosa y residuos agro-industriales como bagazo, mieles finales de caña, suero de

leche y otros. En la actualidad la producción comercial de ácido cítrico se realiza

fundamentalmente por procesos de fermentación en tanques profundos (fermentación

sumergida, que es el método más común) o en tanques no profundos (fermentación de

superficie), mientras que la fermentación en estado sólido es utilizada en menor medida para

la producción de ácido cítrico (Pérez Navarro et al., 2016).

Fermentación sumergida: es la técnica normalmente empleada para la producción

de ácido cítrico. Varias son las ventajas de esta técnica, por ejemplo, los altos


- 5 -

rendimientos, la elevada productividad y el bajo costo de mano de obra. Existen dos

tipos de fermentadores empleados: el fermentador convencional con agitación y el

fermentador de columna de aire, aunque el último es el más usado debido a las

ventajas que ofrece en el precio, tamaño y funcionamiento. Puede llevarse a batch o

en sistemas de fed batch. (Vandenberghe et al., 1999)

Fermentación de superficie: Este método requiere menos esfuerzo en el

funcionamiento e instalación y los costos de energía son inferiores, aunque es necesaria

más mano de obra. A las cámaras de fermentación se les proporciona una

circulación de aire eficaz para controlar la temperatura y la humedad, deben estar en

condiciones asépticas principalmente durante los primeros dos días cuando las

esporas germinan (Vandenberghe et al., 1999).

Fermentación en estado sólido: consiste en el crecimiento de microorganismos

sobre partículas sólidas en ausencia de agua libre en el sistema. La extracción de

calor metabólico puede convertirse en un problema serio cuando se trabaja a escala

de producción, la velocidad de crecimiento de los microorganismos es menor que en

la fermentación sumergida y su aplicación se encuentra limitada a microorganismos

(fundamentalmente hongos) que pueden desarrollarse en ambientes de baja

humedad (Mendoza and Kulich, 2004).

El ácido cítrico puede ser recuperado de su sal cálcica añadiendo ácido sulfúrico, de esta

manera se forma ácido cítrico libre y sulfato cálcico o yeso, que precipita y se puede separar

por filtración. Este proceso no es viable económicamente, excepto en algunos países

iberoamericanos en los que aún se utiliza, por lo que se produce principalmente por

fermentación. Existen muchos microorganismos, incluyendo hongos, bacterias y levaduras,

que pueden producir en buena medida ácido cítrico, sin embargo, se suele utilizar la

fermentación de glucosa o sacarosa por medio de Aspergillus Niger. La fermentación más

común para la producción de ácido cítrico es la de cultivo sumergido en discontinuo, la

producción en continuo solo se ha estudiado a escala de laboratorio. El ácido cítrico anhidro

se produce en forma de cristales translúcidos y en forma de polvo blanco cristalino, carece de

olor y tiene un fuerte sabor ácido. Es muy soluble en agua y alcohol. Se recomienda su

almacenamiento en recipientes herméticos alejados del calor y la humedad (a 24 grados

centígrados y 55% de humedad relativa) (Rivada Núñez, 2008).


- 6 -

1.2 Tecnologías existentes para la obtención de ácido cítrico.

En la actualidad existen dos tecnologías que son las empleadas para la obtención da ácido

cítrico que fueron propuestas por (Roberts, 1979). Una utiliza mieles de la industria 18

azucarera como materia prima empleando un proceso de separación por precipitación para el

recobrado del ácido cítrico y la otra utiliza sirope de maíz como materia prima mediante el

recobrado del producto con la separación por extracción (Guerra Rodríguez, 2015).

En la tecnología convencional de separación por precipitación las mieles son diluidas desde

un 50% al 20 % de sus azucares fermentables aproximadamente, las partículas no disueltas

son removidas por filtración, los iones metálicos, principalmente el hierro, son removidos por

cromatografía en una columna de intercambio iónico, la solución de materias primas es

esterilizada, las fuentes de amonio, potasio, fósforo, magnesio, cobre y zinc son disueltas en

agua y esterilizadas. El cultivo se inicia en dos fermentadores pequeños para luego propagar

a una nueva etapa de fermentación usando un equipo unas 10 veces mayor. Esta inoculación

representa aproximadamente el 10% en volumen de micelios activos. El aire es bombeado

desde un compresor. Se controla la temperatura (28ºC) con agua de enfriamiento. La

fermentación se detiene al séptimo día. Existe un tanque buffer para estabilizar las etapas

discontinuas y continuas. La purificación comienza con la remoción de la biomasa en un filtro

rotatorio. En un reactor de tanque agitado se adiciona lentamente hidrato de calcio para

obtener citrato cálcico como precipitado, el cual es separado en un segundo filtro. La torta de

citrato es enviada a un segundo reactor donde se pone en contacto con ácido sulfúrico para

obtener sulfato de calcio como precipitado. La solución de ácido cítrico obtenida es cristalizada

y sus cristales separados por filtración y son secados por atomización o en una cama de lecho

fluidizado (Guerra Rodríguez, 2015).

La tecnología alternativa de separación por extracción fue diseñada para operar con siropes

de maíz y utiliza extracción líquida para el recobrado del ácido cítrico, eliminando la generación

de yeso y el uso de hidróxidos y ácidos como agentes de precipitación. La tecnología utiliza un

sirope proveniente del maíz en lugar de mieles con una cantidad equivalente de dextrosa. Usa

como etapa de separación la extracción en fase líquida. Esta tecnología elimina la generación

de yeso y el uso de hidróxido de calcio y ácido sulfúrico como agentes precipitadores. Se

eliminan las etapas de purificación en la alimentación y se realiza la fermentación en cultivo

sumergido. Se clarifica el efluente en un filtro rotatorio al vacío y luego se pasa por una batería

de mezcladores- separadores para transferir el ácido cítrico de la fase acuosa a una fase


- 7 -

orgánica usando una mezcla de 60 % isooctanol y 40 % de triamina. En una etapa posterior

se hace pasar el efluente rico en ácido cítrico y solvente orgánico a contracorriente con agua

a 80ºC lo que permite una extracción aproximada de 20% w/w. Luego se realizan las etapas

convencionales para el acondicionamiento del producto terminado (evaporación /cristalización,

filtración y secado) (Guerra Rodríguez, 2015).

Existe una tecnología desarrollada por el Instituto Cubano de Investigaciones de los Derivados

de la Caña de Azúcar (ICIDCA) para la producción de ácido cítrico. El proceso es basado en

el método convencional de Robert (1979) pero modificando parámetros operacionales: La miel

escogida responde a exigencias de biosíntesis, es diluida y se le adicionan ferrocianuro de

potasio y oxalato de amonio, para precipitar cationes. Después es esterilizado y se ajusta el

pH entre 6,8 y 7,0. En los fermentadores se realiza el crecimiento y activación del hongo

Aspergillus Níger mediante la inoculación de esporas y el florecimiento en áreas estéril en un

medio de concentración adecuada, de igual forma se adicionan sales nutrientes. Los

fermentadores de germinación de líquidos son enviados a los fermentadores principales,

donde se realiza la producción de ácido cítrico por medio de un proceso aeróbico con

alimentación incrementada. Terminada la fermentación que dura de 7 a 8 días se separa el

Micelio de fungo del ácido cítrico del precipitado como citrato tricálcico. La suspensión de

citrato es concentrada y posteriormente se descompone con H2SO4 para formar ácido cítrico

en un precipitado de CaSO4. La suspensión de ácido cítrico es concentrada en base a un

tratamiento de decoloración con carbón activado, pasando después a etapas de cristalización

y de centrifugación. Los cristales del ácido cítrico son secados y ensacados (Galvez Taupier,

2000).

1.3 Materias primas utilizadas en la producción de ácido cítrico.

Para la producción del ácido cítrico las materias primas se pueden dividir en 3 grupos:

azúcares, materiales amiláceos y mieles finales. En el primero están el azúcar crudo, el refino

y la glucosa; en el segundo. El almidón de papa y los subproductos de la harina de tapioca,

entre otras y, en el tercero, las mieles de caña y remolacha. Las más empleadas son las mieles

de remolacha, las de caña y el azúcar. Con azúcares y materiales amiláceos es fácil el control

del proceso de fermentación, pero no así cuando se emplean mieles finales de caña o

remolacha, debido a su composición compleja, que varía en dependencia del suelo, clima,

forma de cosecha y otros factores. Para usar mieles es necesario un tratamiento previo de

dilución, homogeneización y adición de sales para eliminar los metales pesados y otros


- 8 -

componentes inhibidores, y la separación de lodos y precipitados salinos. Con mieles finales

se requieren entre 4.5-5.0 t/t de ácido cítrico, con sacarosa 1,2-1,3 t/t de ácido cítrico y con

casava 2,4t/t de ácido cítrico (Blanco Carracedo and Herryman Munilla, 2005).

1.3.1 Bagazo de caña de azúcar

El bagazo, residuo lignocelulósico fibroso remanente de los tallos de caña, es obtenido a la

salida del último molino del tándem azucarero constituyendo un conjunto heterogéneo de

partículas de diferentes tamaños que oscilan entre 1 y 25 mm, presentando una fracción

promedio de aproximadamente 20 mm (Mesa Garriga, 2009).

La propia autora refiere que desde el punto de vista físico el bagazo está constituido por cuatro

fracciones cuyos promedios reportados por diferentes autores son:

Fibra de bagazo 45 %

Sólidos insolubles 2-3 %

Sólidos solubles 2-3 %

Agua 50 %

Se conoce como fibra a la fracción sólida orgánica insoluble en agua, presente en el tallo de

la caña de azúcar y que se caracteriza por su marcada heterogeneidad, desde el punto de

vista químico y morfológico. Esta fracción es la portadora de los elementos estructurales que

permiten el uso del bagazo en la industria de los derivados (Honig, 1953).

La densidad y la humedad son dos de las propiedades físicas más importantes y que, como

tal, se encuentran íntimamente vinculados para realizar cualquier tipo de cálculo de ingeniería

relacionado con los procesos de utilización industrial del bagazo. En la Tabla 1 se muestran

algunos valores de la densidad en bulto del bagazo para las condiciones más frecuentes de la

industria de derivados, los que están en función dela humedad y el grado de compactación

(Hugot, 1986).

Tabla 1 Características de los bultos de bagazo

Humedad (%)

Compactación o altura

(m)

Densidad del bulto

(kg/m3)

9-10 Suelto 60

50 Suelto 70

75 Suelto 85

75 Compactado (10m) 150

75 Compactado (20m) 250


- 9 -

La agroindustria azucarera produce 4.9 veces más residuos lignocelulósicos que azúcar crudo

lo que hace imperiosa la necesidad del empleo de estos residuos para revalorizar los

resultados de la industria (Guerra Rodríguez, 2015).

La conversión del bagazo en derivados puede brindarle a la industria azucarera utilidades de

aproximadamente el 30% de la utilidad derivada de la producción de azúcar bajo condiciones

normales (Guerra Rodríguez, 2015).

El empleo de las fracciones de bagazo estará regido por sus componentes principales, el

bagazo de proveniente de la agroindustria azucarera cubana contiene aproximadamente

(Mesa Garriga, 2009):

41 -52% de celulosa.

25-30% de pentosanas.

18-25% de lignina.

La propia autora describe la composición de carbohidratos y no carbohidratos reportados en

muestras de bagazo de caña (% en base seca): Glucosa (38.1%), Manosa (n.d), Galactosa

(1.1%), Xilosa (24.3%), Arabinosa (4.5%) y Lignina (18.4%), Cenizas (4.8%) y Proteínas

(4.0%). Igualmente, citando a Gálvez, 2000 refiere que por cada 100 t de caña procesada para

la producción de azúcar se obtienen alrededor de 28 t de bagazo y 20 t de residuos agrícolas

y por cada millón de toneladas de azúcar producido se originan 2.5-2.3 millones de toneladas

de bagazo y residuos agrícolas lo cual aporta cifras significativas para proponer al bagazo de

caña como el principal residuo a considerar para su empleo como materia prima en una

propuesta de proceso tecnológico (Mesa Garriga, 2009).

1.4 Microorganismo a utilizar.

Existen numerosos microorganismos productores de ácido cítrico, entre ellos bacterias,

hongos y levaduras, aunque la mayoría de ellos no obtienen rendimientos aceptables

comercialmente. La Tabla 2 muestra los microorganismos productores de ácido cítrico

(Rodríguez Marroquí, 2015).

Tabla 2 Microorganismos productores de ácido cítrico.

Hongos

Aspergillus niger

Aspergillus aculeatus

Aspergillus awamori

Aspergillus carbonarius

Aspergillus wentii


- 10 -

Aspergillus foetidus

Penicillium janthinelum

Levaduras

Saccahromicopsis lipolytica

Candida tropicalis

Candida oleophila

Candida guilliermondii

Candida parapsilosis

Candida citroformans

Hansenula anamola

Bacterias

Bacillus licheniformis

Arthrobacter paraffinens

Corynebacterium

Según (Wilr, 2009) los microorganismos utilizados industrialmente son la Candida lipolytica

con parafina como sustrato, aunque está poco implantado, y el Aspergillus niger que es el más

empleado debido a las ventajas que trae consigo su uso, algunas de ellas son: su facilidad de

manejo, su habilidad de fermentar una variedad de materias primas baratas, y los altos

rendimientos (Vandenberghe et al., 1999).

Entre los microorganismos que dan una aceptable producción de ácido cítrico podemos

encontrar numerosos tipos de hongos, levaduras e incluso bacterias, pero de todos ellos se ha

elegido el Aspergillus niger debido a que puede crecer en medios de cultivo muy baratos, como

las melazas de caña o remolacha y líquidos de maceración de maíz o trigo, con una producción

de ácido cítrico muy elevada. Otra característica del Aspergillus niger es su crecimiento en

forma de esferas de 2 mm de diámetro, la cual se da a partir del quinto día de fermentación. A

parte de ser una efectiva forma de reproducción, no aumenta la viscosidad del medio, lo cual

favorece la agitación y la aireación (la forma globular consume menos oxígeno que la

filamentosa) además da muchos menos problemas de crecimiento en paredes o en tuberías y

la separación de biomasa formada por filtración es más efectiva. Una de las cepas más usadas

para la producción de ácido cítrico es la ATCC 11414, es la que se utilizará para este proceso.

1.5 Producto final.

El ácido cítrico es un producto químico que se obtiene de las mieles finales por fermentación

sumergida y superficial. El primer proceso es el de mayor aceptación en los últimos años

(Galvez Taupier, 2000).

En la Tabla 3 se muestran los distintos indicadores de calidad del ácido cítrico.


- 11 -

Tabla 3 Calidad del ácido cítrico

Indicadores Calidad del ácido cítrico

Extra Superior Primera Calidad

Pureza mínima(t) 99,5 99,5 99,5

Color(escala de lodo) 4 6 10

Ceniza(%) 0,007 0,10 0,35

H2SO4(%) 0,01 0,01 0,03

As(%) 7X10-5 7X10-5 7X10-5

SO4(%) 0,1 0,1 0,1

Prueba de Pb, Cu, Zn y Sn con H2S(%) - - -

El ácido cítrico anhidro se produce en forma de cristales translúcidos y en forma de polvo

blanco cristalino, carece de olor y tiene un fuerte sabor ácido. Es muy soluble en agua y alcohol.

Se recomienda su almacenamiento en recipientes herméticos alejados del calor y la humedad

(a 24 grados centígrados y 55% de humedad relativa) (Rivada Núñez, 2008).

Las características típicas de un ácido cítrico anhidro comercial son:

Peso molecular: 192.13.

Solubilidad en agua: 162 g/100 mL a 25º C.

Pureza: 99.5 - 100.5 % mínimo.

Humedad: 0.3% máximo.

Carbonizables MFK: 100% máximo.

Metales pesados: 5 ppm máximo.

Plomo: 0.5 máximo.

Cenizas: 0.05% máximo.

Arsénico: 0.3 ppm máximo.

Hierro: 5 ppm máximo.

Oxalatos, sulfatos y nitritos: pasa la prueba.

Retenido en tamiz malla 30: 1.0 % máximo.

Pasa tamiz malla 100: 5.0% máximo

1.6 Producción Mundial de Ácido Cítrico.

Alrededor del 99% de la producción mundial de ácido cítrico se produce a través de procesos

microbianos, que pueden llevarse a cabo utilizando la superficie o cultivos sumergidos. El


- 12 -

producto se vende como un ácido anhidro monohidrato, y aproximadamente el 70% de la

producción total de 1,5 millones de toneladas por año se utiliza en la industria de alimentos y

bebidas como acidificante o antioxidante para preservar o mejorar los sabores y aromas de

jugos de frutas, helados y mermeladas. 20% se usa, como tal, en la industria farmacéutica

como antioxidante para conservar las vitaminas, efervescentes, correctores de pH,

conservantes sangre, o en la forma de citrato de hierro como fuente de hierro para el cuerpo,

así como en tabletas, ungüentos y preparaciones cosméticas. En la industria química, se utiliza

el 10% restante, se emplea como un agente de formación de espuma para el ablandamiento y

el tratamiento de los textiles. En la metalurgia, ciertos metales se utilizan en forma de citrato.

El ácido cítrico también se utiliza en la industria de los detergentes como un sustituto de fosfato,

debido al menor efecto eutrófico, y en el cemento al endurecimiento de éste, en el área de

materiales es ampliamente usado para la obtención de híbridos mediante la síntesis tipo sol-

gel (Muñoz Villa et al., 2014).

El ácido cítrico es un producto con una creciente demanda mundial, por este motivo se ha

estudiado su producción a partir de diferentes sustratos como la melaza de caña, melaza de

remolacha, desechos de cebada, almidón, desechos de piñas, sacarosa, glucosa, tuzas de

maíz y suero de leche, entre otros. Se ha reportado que la sacarosa es la fuente de carbono

más favorable seguida por glucosa, fructosa y lactosa (López R et al., 2006).

La producción de ácido cítrico ha crecido notablemente en el presente siglo. Actualmente, la

capacidad instalada mundial es de 750.000t/año con una producción real de 550.000 t/año.

El ácido cítrico se fabrica en más de 20 países. La Unión Europea, Estados Unidos y China


capacidad productiva de Europa Oriental y del Lejano oriente, particularmente en China; este

país produce proporcionalmente menor volumen de ácido cítrico (purificado y refinado), sin

embargo, su capacidad de elaboración del producto crudo representa el 24% del total mundial

(Papagianni, 2007).

La Unión europea incrementó su elaboración ubicándose primera en el ranking mundial debido

fundamentalmente, a su uso como materia prima para la fabricación de detergente

biodegradable. Se estima que la demanda de Estados Unidos, en los últimos años, creció

según una tasa cercana al 7% anual. Este crecimiento se relaciona con la expansión de la

industria de alimentos y bebidas. Las primeras firmas productoras a nivel mundial son Bayer y


- 13 -

Archer Damiel Mozi, cada una con el 17% del mercado, aproximadamente. Le siguen

Jungunziauter, Cargill y Citrique Belge (Blanco Carracedo and Herryman Munilla, 2005).

1.7 Producción de Ácido Cítrico en Cuba.

En Cuba el ácido cítrico es importado en cantidades representativas. Los principales

consumidores identificados preliminarmente por investigadores, (Pérez Navarro et al., 2016),

pertenecen a la rama alimentaría: Grupo frutícola, Bebidas y refrescos, Confitera, Conservas

y vegetales y Farmacuba.

En Cuba existen diversos sustratos que pueden ser utilizados como materia prima para la

obtención de este ácido, en su gran mayoría, desechos agrícolas e industriales asociados a

procesos productivos que utilizan como materia prima productos agrícolas como bagazo de

yuca y de maíz, cáscara cítrica, cáscara de arroz y café, suero de leche y residuales cerveceros

entre otros (Pérez Navarro et al., 2016).De especial interés pueden ser los desechos de la

agroindustria azucarera (bagazo, bagacillo, paja y cogollo entre otros) con importantes

contenidos celulósicos que pueden emplearse para los procesos fermentativos. En Cuba, el

desarrollo económico que proporciona esta industria ha estado

influenciado por factores externos que se han caracterizado por la existencia de una crisis

estructural sistémica provocada por varias crisis de tipo económica, financiera, energética,

alimentaria y ambiental que ha dado como resultado la casi total detención de su desarrollo.

Otras limitaciones que en la actualidad caracterizan a la agroindustria cubana son la baja

eficiencia en la explotación de los complejos agroindustriales, la poca diversificación de sus

producciones, el poco aprovechamiento de las materias primas y la escasez de nuevas plantas

de derivados.

Ante la desfavorable inestabilidad del mercado internacional del azúcar, la industria azucarera

en Cuba ha visto la necesidad de diversificar su producción. Los elevados precios de

adquisición de este producto oscilan entre 1.200 y 3.000 USD/t. Además, se abren disímiles

aplicaciones, con tendencias al incremento, en las industrias alimenticia, farmacéutica,

agrícola y de cosméticos. Es preciso señalar que no existen precedentes relacionados con la

producción nacional de ácido cítrico y son pocos los autores que han abordado el examen de

la temática en Cuba. Tal situación constituye una de las razones por las cuales se necesita un

estudio más profundo que considere la movilidad en los datos para un análisis de la inversión

(López González et al., 2006).


- 14 -

De forma similar a lo que ocurre en el mundo, los niveles de consumo de recursos naturales

de los cuales hacen uso las industrias no son sostenibles por lo que es necesario procesos en

los que se optimice el consumo de las materias primas, de energía, de agua y se limite, tanto

como sea posible, la generación de contaminantes; con el compromiso no solamente de lograr

un alto valor económico sino de otros indicadores como los ambientales y sociales (Perez,

2013).

Puede evidenciarse que en Cuba existe una voluntad política expresa para revitalizar la

agroindustria azucarera atendiendo a las potencialidades que le son reconocidas. Ejemplo de

esto es lo descrito en los Lineamientos de la Política Económica y Social del Partido y la

Revolución aprobados en el VII Congreso del PCC (PCC, 2016) y donde se institucionaliza la

necesidad de:

1. Aumentar de forma gradual la producción de azúcar y derivados de la caña (…).

(Lineamiento 211)

2. Diversificar las producciones azucareras teniendo en cuenta las exigencias del mercado

internacional e interno. Avanzar en la creación, recuperación y explotación acertada de

las plantas de derivados y subproductos, priorizando las destinadas a la obtención de

alcohol, alimento animal, bioproductos y otros (Lineamiento 212).

Pueden señalarse otras condicionantes del contexto actual que ilustran la necesidad de buscar

alternativas factibles de diversificación para la agroindustria azucarera mencionándose entre

otros: la existencia de subproductos de la agroindustria que pueden ser empleados en nuevas

producciones de alto valor agregado, la existencia de capacidades instaladas con baja

utilización, la utilización de las capacidades instaladas con marcada estacionalidad, la

existencia de una demanda interna de ácido cítrico cubierta por importaciones (Guerra

Rodríguez, 2015).

Varios estudios han demostrado que, para la instalación de esta nueva planta es necesario

hacerla cercana a un central cuyos índices de producción sean elevados. En Cuba los

centrales que más producen son:

1. Central Guiteras, ubicado en la provincia Las Tunas, con una capacidad de producción

instalada de 9200 t; este cuenta con una destilería, una planta de recuperación de CO2,

producción de biogás, planta de tablero, torula y alimento animal.

2. Central Uruguay, ubicado en la provincia Sancti Spíritus, cuenta con una capacidad de

producción instalada 9200 t, y produce, como derivado, miel urea bagacillo.


- 15 -

Como el Central Uruguay posee poca producción de derivados, el presente trabajo estudia la

alternativa de instalar una planta de ácido cítrico cercana a este y que utilice como materia

prima parte del bagazo obtenido en el mismo.

1.8 Estudio de Mercado

El ácido cítrico es un producto establecido en el mercado internacional desde principios del

siglo pasado; los mayores consumidores son las industrias de alimentos y bebidas y la

producción de medicamentos y detergentes. En los últimos años se ha incrementado su

empleo en la fabricación de refrescos de bajo contenido en calorías y como sustituto de los

fosfatos en la fabricación detergentes; en 1998, 18 % del consumo de ácido cítrico se destinaba

a este objeto.

Este es un producto de gran movimiento en el mercado internacional. Estados Unidos además

de ser un gran productor, es un importante comercializador al exportar e importar grandes

volúmenes del ácido. En Europa se produce y también se importan cantidades considerables.

China, que es el mayor productor, se está introduciendo en este mercado y ya ocupa un lugar

destacado, siendo el mayor exportador. Por su versatilidad y amplia utilización muchos países

lo producen y casi todos lo consumen. Actualmente, la capacidad instalada mundial es de

750.000t/año con una producción real de 550.000 t/año.

De acuerdo a la literatura la demanda mundial de ácido cítrico sobrepasaba, en el año 2004,

las 700 000 t/a.(Ikram, 2004). En el año 2007 la producción mundial ascendió a 1,6 millones

de toneladas (Pandey, 2013), representando un ritmo de crecimiento de 7.6% anual. Las

mayores producciones se reportan en países de la Unión Europea, Estados Unidos, China y

Guatemala. Aproximadamente el 70% de la totalidad del ácido que se produce es utilizado en

la industria alimentaria, el 12% en la farmacéutica y el 8% en la química. En el sector de la

alimentación el ácido cítrico es el acidulante más empleado y el más versátil, asegurando su

posición dominante en el mercado debido a su sabor agradable y a su propiedad de exaltar

aromas. En la farmacéutica su principal uso está basado en el efecto efervescente que produce

cuando se combina con carbonatos y bicarbonatos, por ejemplo, en antiácidos y aspirina

soluble, también como aromatizante, estabilizador y disolvente en preparados como

expectorantes, astringentes antisépticos y otros.

Alrededor del 99% de la producción mundial de ácido cítrico se produce a través de procesos

microbianos, que pueden llevarse a cabo utilizando la superficie o cultivos sumergidos. El

producto se vende como un ácido anhidro monohidrato, y aproximadamente el 70% de la


- 16 -

producción total de 1,5 millones de toneladas por año se utiliza en la industria de alimentos y

bebidas como acidificante o antioxidante para preservar o mejorar los sabores y aromas de

jugos de frutas, helados y mermeladas. 20% se usa, como tal, en la industria farmacéutica

como antioxidante para conservar las vitaminas, efervescentes, correctores de pH,

conservantes sangre, o en la forma de citrato de hierro como fuente de hierro para el cuerpo,

así como en tabletas, ungüentos y preparaciones cosméticas. En la industria química, se utiliza

el 10% restante, se emplea como un agente de formación de espuma para el ablandamiento y

el tratamiento de los textiles. En la metalurgia, ciertos metales se utilizan en forma de citrato.

El ácido cítrico también se utiliza en la industria de los detergentes como un sustituto de fosfato,

debido al menor efecto eutrófico, y en el cemento al endurecimiento de éste, en el área de

materiales es ampliamente usado para la obtención de híbridos mediante la síntesis tipo sol-

gel (Muñoz Villa et al., 2014).

El ácido cítrico es un producto con una creciente demanda mundial, por este motivo se ha

estudiado su producción a partir de diferentes sustratos como la melaza de caña, melaza de

remolacha, desechos de cebada, almidón, desechos de piñas, sacarosa, glucosa, tuzas de

maíz y suero de leche, entre otros. Se ha reportado que la sacarosa es la fuente de carbono

más favorable seguida por glucosa, fructosa y lactosa (López R et al., 2006).

El ácido cítrico se fabrica en más de 20 países. La Unión Europea, Estados Unidos y China


capacidad productiva de Europa Oriental y del Lejano oriente, particularmente en China; este

país produce proporcionalmente menor volumen de ácido cítrico (purificado y refinado), sin

embargo, su capacidad de elaboración del producto crudo representa el 24% del total mundial

(Papagianni, 2007).

La Unión europea incrementó su elaboración ubicándose primera en el ranking mundial debido

fundamentalmente, a su uso como materia prima para la fabricación de detergente

biodegradable. Se estima que la demanda de Estados Unidos, en los últimos años, creció

según una tasa cercana al 7% anual. Este crecimiento se relaciona con la expansión de la

industria de alimentos y bebidas. Las primeras firmas productoras a nivel mundial son Bayer y

Archer Damiel Mozi, cada una con el 17% del mercado, aproximadamente. Le siguen

Jungunziauter, Cargill y Citrique Belge.

El precio mundial promedio de venta del ácido cítrico en al año 1950 era de 460 USD/t y en

1968 se había elevado hasta 650 USD/t; actualmente, estos precios se han incrementado,


- 17 -

fluctuando, en dependencia del tipo, entre 1 650 y 3 000 USD/t (México, 1978). En China el

precio promedio es de 2,7 USD/kg, mientras que en el mercado norteamericano en los

períodos 1982-1997 y 1998-2002, para diferentes calidades y formas de presentación del

producto, el precio rondaba entre los 1500 y 3000 USD/t.

1.9 Fundamentos básicos de integración de plantas.

La situación por la que actualmente atraviesa la industria química a nivel mundial es compleja.

La escasez de capital y las legislaciones en materia ambiental son cada vez más severas, es

por ello que la industria está obligada a hacer eficientes sus procesos, utilizando materias

primas alternativas, aprovechando los recursos que brindan los propios procesos, y de esa

forma optimizar el aprovechamiento y la protección de los recursos naturales y ser más

competitiva en el mercado internacional (Gómzalez Cortés and Gonzalez Suarez, 2012).

Actualmente, la industria azucarera pretende aumentar su capacidad de producción de azúcar

gradualmente, avanzar en la creación y recuperación de las plantas de derivados y

subproductos. Para el desarrollo de esta estrategia se le entrega gran atención al manejo

eficiente del agua y energía en los procesos ya que los combustibles fósiles y el agua se están

agotando día tras día, además un uso eficiente de estos recursos conduce a procesos más

eficientes desde el punto de vista técnico y económico (González Cortés et al., 2013).

Se han desarrollado diferentes métodos como la Integración de Procesos, siendo este de gran

utilidad y aplicabilidad en la industria química. Con su uso se logra la disminución del consumo

de energía y el vertimiento de residuales al medio ambiente. El control óptimo de estos

parámetros eleva la eficiencia de los procesos productivos en cualquier rama industrial (K.,

2009).

La reducción del consumo de agua y energía en la industria azucarera es una cuestión de

máxima prioridad ya que la tecnología es antigua, lo que obstaculiza el ahorro. En muchas de

las fábricas de azúcar cubanas no se recupera la cantidad de condensado necesaria para

mantener el proceso puesto a la antigüedad de los equipos tecnológicos (calentadores, vasos

evaporadores, tachos, etc.), por lo que se hace necesaria la reposición de esa cantidad de

agua faltante provocando el aumento del consumo de la misma y de energía eléctrica.

La Agencia Internacional de Energía reporta que a nivel mundial las plantas industriales

consumen aproximadamente más de un 50% de la energía necesaria para su operación (Laval,

2011). Por otra parte, es posible disminuir el consumo de agua subterránea entre 25% - 30%

a partir de su reuso (Klemeš et al., 2013). La Integración de Procesos (IP) es una herramienta


- 18 -

que ha demostrado su fortaleza para combinar varias partes de un proceso, o varios procesos,

para reducir el consumo de recursos y de emisiones dañinas al medio ambiente, permitiendo

a las industrias incrementar su rentabilidad a través de las reducciones en los requerimientos

de energía y agua (Klemeš et al., 2013).

La IP clásica ha sido desarrollada como una consecuencia de la continua evolución de la

tecnología para mejorar el diseño de las plantas de procesos (Morar and Agachi, 2010).

Un proceso químico típico está integrado por varios subsistemas tales como los de reacción

química, separación, redes de intercambio de calor, sistema de utilidades, redes de agua y

sistemas de manejo de residuales. Todos estos subsistemas están interconectados a través

de diferentes corrientes, tanto en un mismo proceso como entre diferentes procesos

industriales, así como con el medio ambiente, tal como se muestra en la Figura 1.

Precisamente el resultado de la IP es la explotación de las sinergias que ocurren entre los

componentes del sistema. El comportamiento del sistema estará orientado hacia mejoras más

allá de la demanda de energía, lo cual significa incluir criterios como el consumo de materias

primas, la economía del proceso y las interacciones con los ecosistemas (Ahmetović et al.,

20015).

Figura 1 Relaciones entre los subsistemas del proceso y el medio ambiente. Fuente:(Lorenzo Llanes et al., 2016)

En el caso de la industria cañera la IP se ha empleado particularmente con el objetivo de hacer

un uso más eficiente de la energía. Las temáticas más abordadas han sido la reducción de la

demanda de vapor en el proceso, así como la evaluación de diferentes configuraciones para


- 19 -

los sistemas de cogeneración (Catá et al., 2005, Corso et al., 2011, Espinosa and Espinosa,

2014).

1.10 Caracterización de la UEB Central Azucarero Uruguay.

1.10.1 Breve reseña histórica

El Central Jatibonico, hoy Empresa Azucarera Uruguay comenzó su construcción en el año

1902 y fue fundado en el 1904 (Mairs Santiesteban, 2012).

Para lograr su constitución fueron necesarios los trámites requeridos, el 21 de julio de 1902 en

la ciudad de Cienfuegos, ante el notario Señor: José Fernández y el propietario Don Agustín

García y Gutiérrez que vendió a la compañía la finca rústica llamada “La Herradura” compuesta

por 1529.88 Ha de tierras fértiles, por la cual pasaba el ferrocarril central, así se construye la

industria con una capacidad de molida diaria de 1437.5 TN (125.0 @).

En 1918-1919 se introducen las primeras inversiones para llevar su capacidad a 5175.0 TN

diarias (450.0 @). El 6 de agosto de 1960 es nacionalizado por nuestro gobierno revolucionario

y cambia su nombre de Central Jatibonico por el de “Uruguay” como reconocimiento a uno de

nuestros pueblos hermanos.

En los años 1968-1969 es sometido a un profundo proceso inversionista para aumentar su

capacidad de molida y llevarlo a la producción de 1.000 000 @ diarias, lo que de hecho lo

convierte en uno de los mayores centrales (colosos) del país.

En la zafra 1974-1975 las inversiones cristalizaban y se logran sus primeros objetivos elevando

nuevamente su producción, por primera vez en su historia se producen 156701.0 TN de

azúcar, en esta zafra el Comandante en Jefe al recibir una carta del colectivo de trabajadores

del Uruguay cuando llegan al Primer Millón de sacos de azúcar producidos envía una carta

histórica a los trabajadores donde expresó: “ La Revolución ve así compensada las grandes

inversiones que realizó en esta fábrica azucarera y siente premiada la gran confianza que

depositó en ustedes”.

A partir de este mensaje de Fidel, el “Uruguay” desarrolla un amplio proceso de consolidación

en sus inversiones y crecimiento agroindustrial materializándose esto en las altas producciones

logradas en los quinquenios siguientes, lográndose record históricos para el país,

precisamente nuestro Comandante en Jefe Fidel Castro Ruz a través de la comunicación

escrita envió una carta fechada el 22 de junio de 1993 en la que trasmite sus felicitaciones al

colectivo de trabajadores del CAI Uruguay, por los resultados alcanzados


- 20 -

A partir de los años 93 en lo adelante el CAI Uruguay ha sufrido un fuerte deterioro en sus

producciones de caña y azúcar logrando producciones muy por debajo de los resultados

obtenidos en el periodo 1975-1992.

1.10.2 Caracterización socio-política y laboral de la fábrica

El estudio se realiza en el Central Azucarero Uruguay, ubicada en el municipio Jatibonico,

radica en el Primer Batey del Central Azucarero Uruguay se encuentra localizada al centro-

este de la provincia de Sancti Spíritus. Limita por el norte, con la Empresa Pecuaria “Arroyo

Blanco”, por el este, con el poblado de Orlando González; provincia Ciego de Ávila, por el sur,

con CAI Arrocero Sur del Jíbaro y por el oeste, con la Empresa Pecuaria Managuaco, ambas

pertenecientes a la provincia de Sancti Spíritus (Gómez Morales, 2013).

Cantidad de trabajadores de la entidad:

Total de Trabajadores: 853

o Fijos: 544

o Contratos: 309

Esta cuenta con 11 áreas relacionadas a continuación:

Centros de Recepción y Limpieza.

Adjudicación de caña.

Molino-Basculador.

Generación de Vapor.

Planta eléctrica.

Fabricación.

Laboratorio.

Instrumentación.

Contabilidad y Finanzas.

Capital Humano.

Servicio Mantenimiento y Talleres.

Según Resolución 80/2012 por el Decreto Ley 287 del 28 de octubre de 2011, se extingue el

Ministerio del Azúcar como Organismo de la Administración Central del Estado y el Decreto

No. 294 del 29 de octubre de 2011 y, en su artículo No. 1 Crea la Organización Superior de

Dirección denominada Grupo Azucarero, en forma abreviada AZCUBA, el que se subordina al

Consejo de Ministro. Las Empresas Azucareras y sus Unidades Empresariales de Base, según


- 21 -

Reglamento Orgánico de AZCUBA, se encuentran en su estructura organizativa y funcional

(Gómez Morales, 2013).

Misión.

Producción de azúcar crudo ≥ 99.00 de polarización, derivados a costos competitivos para

satisfacer las necesidades de los trabajadores, su entorno y la comercialización en frontera, y

aportes significativos de energía eléctrica al sistema nacional.

Visión

Convertirse en gran productor de azúcar crudo de alta calidad y aportar al sistema eléctrico

nacional más de 8 KW/TN de caña. Lograr producciones diversificadas ascendentes a $400

000 y alcanzar la estabilización de una fuerza de trabajo altamente calificada en el proceso

productivo, apoyada en el valor del conocimiento del capital humano, que están

comprometidos y motivados bajo los principios del desarrollo científico y el perfeccionamiento

empresarial, cumpliendo con la legalidad y medio ambiente.

Objeto Social Unidad Empresarial de Base (UEB).

1. Producir y comercializar de forma mayorista azúcares, mieles, derivados, subproductos

tales como ceniza, cachaza, bagazo, en pesos cubanos.

2. Generar y comercializar de forma mayorista energía eléctrica para el sistema de la Unión

Eléctrica, en pesos cubanos y pesos convertibles.

3. Brindar servicios de pesaje y beneficio de la caña al sistema del Grupo AZCUBA, en pesos

cubanos.

4. Prestar servicio de maquinado, instrumentación y enrollado de motores eléctricos, en

pesos cubanos.

5. Prestar servicios de carpintería y pailería al sistema del Grupo AZCUBA, en pesos

cubanos.

6. Comercializar de forma mayorista chatarra a las empresas de la Unión de Empresas de

Recuperación de Materias primas, en pesos cubanos.

7. Producir y comercializar de forma mayorista hielo, en pesos cubanos.

8. Ofrecer servicios de laboratorio y comunicaciones al sistema Grupo AZCUBA, en pesos

cubanos.

9. Brindar servicios de transportación de cargas por vía automotor al sistema del Grupo

AZCUBA, cumpliendo con las regulaciones establecidas por el Ministerio del Transporte al

respecto, en pesos cubanos.


- 22 -

10. Brindar servicios de construcción, reparación y mantenimiento constructivos a las viviendas

de sus trabajadores, en pesos cubanos.

11. Brindar servicios de recreación con gastronomía asociada a sus trabajadores, pesos

cubanos.

12. Brindar servicios de transportación de personal a sus trabajadores, pesos cubanos.

13. Brindar servicios de comedor y cafetería a sus trabajadores, pesos cubanos.

1.9.3 Objetivos de trabajo de la UEB.

Los objetivos de trabajo de la UEB y criterios de medida se detallan a continuación (PCC,

2016).

Objetivo 1: Elevar la Gestión de Dirección y el Control Interno de la organización.

(Lin.7,8,10,11,12,13,14,15,17,18,19,20,21,22,34,178,180, 184,200, 298).

1. Lograr la rentabilidad de la UEB Central Azucarero Uruguay (Lin. 7, 8, 17, 18, 19, 20,

21,22).

2. Lograr la concertación del 100% de los contratos con clientes y suministradores y el

control de su cumplimiento. (Lin. 8,10,11,12,13,14)

3. Reducir las cuentas por cobrar y pagar vencidas en un 5 % con relación al real del 2012.

(Lin. 8,10,14,17)

4. Disminuir en un 10% la actividad delictiva, a partir de cumplir las medidas de protección

físicas planificadas. (Lin. 8,11,12,34)

5. Alcanzar durante todo el período una evaluación superior a 80 puntos en la

implementación de la Resolución No 60/11 de la Contraloría General de la República.

(Lin. 7, 8, 10, 12, 15,17).

6. Consolidar el sistema de auditoria interna del grupo a partir de cumplir las acciones de

control que corresponda a la UEB. (Lin. 12)

7. Lograr que el director de la UEB curse el Curso de Gestión y Administración Empresarial

en las escuelas de cuadro correspondiente. (Lin. 200)

8. Mejorar el trabajo de formación y alistamiento de la reserva de cuadro logrando en el

100 % de los cuadros fundamentales esté la primera reserva lista y coincida con el

sustituto del mismo. (Lin. 200)

9. Implementar en un 90 % el sistema de gestión de calidad en la UEB.

Objetivo 2: Elevar la producción azúcar, energía y derivados con alto valor agregado. (Lin.

17,133, 134,135, 136,204, 209, 211,212, 215,220, 246, 247, 248,300, 303)


- 23 -

1. Crecer un 13.8% en la producción de azúcar con relación a la zafra 2011-2012. (Lin.

135, 209, 211)

2. Incrementar el % de aprovechamiento de la capacidad potencial del central en un 4 %

con relación al real del 2012 (Lin. 136, 211)

3. Alcanzar un aprovechamiento del rendimiento potencial de la caña en la industria

superior al 90 %. (Lin. 17,136, 211, 215)

4. Reducir el tiempo perdido industrial a menos del 14 %. (Lin. 220)

5. Obtener un índice de generación superior a 40,66 Kw. por tonelada de caña molida y

lograr el autoabastecimiento eléctrico de la industria al 117.41%. (Lin. 246, 247, 248)

6. Crecer la producción de alimento animal en un 25 %. (Lin. 212)

7. Incrementar la calidad en la producción de azúcar logrando una polarización de 99.10

en el central. (Lin. 17,136, 211, 215)

8. Certificar el producto azúcar por la marca cubana en la fábrica. (Lin. 133, 134)

9. Reducir el consumo de agua por tonelada de caña molida a menos de 0.4 metros

cúbicos por toneladas de caña molida. (Lin. 204, 300, 303)

Objetivo 3: Satisfacer las necesidades de fuerza de trabajo a partir del desarrollo de los

conocimientos, habilidades y aptitudes para dirigir y ejecutar la estrategia de desarrollo. (Lin.

141, 170,172)

1. Incrementar la productividad del trabajo de la UEB en un 15 %, alcanzando 43 mil

pesos de productividad por trabajador. (Lin. 141, 170)

2. Lograr una correlación del Salario medio/productividad inferior a 0.90 con relación al

real 2012. (Lin. 141, 170)

3. Reducir los accidentes de trabajo en la UEB con relación al año anterior.

4. Lograr el 100% del completamiento de los puestos fundamentales (Lin. 172)

5. Incrementar el ingreso de los trabajadores en un 13 % a partir del incremento de la

productividad, vinculado a la aplicación del sistema de evaluación por competencia

laboral. (Lin. 141, 171)

6. Perfeccionar el sistema de formación y desarrollo del Capital Humano que garantice

capacitar a sus trabajadores en Obreros Calificados. (Lin. 172)

7. Disminuir en un 20% las deficiencias derivadas de las inspecciones de la ONIT.

Objetivo 4: Garantizar y Desarrollar el Programa Inversionista del Sector (Lin. 116, 117,

118,119, 121, 122, 123, 124, 126, 129, 130, 287, 288).


- 24 -

1. Elaborar los estudios de factibilidad de las inversiones a inscribir en el plan 2014 antes

del 30 de mayo del 2013 en correspondencia con la estrategia de desarrollo de la

empresa y la proyección 2012-2016. (Lin. 116, 117, 118, 121, 122, 123, 124 y 126

2. Elaborar los proyectos de ingeniería básica y de detalle antes del 30 de abril que

permitan una adecuada planificación 2014 en cuanto a presupuestos de las inversiones,

demanda de recursos y balances de capacidades constructivas. (Lin. 116, 117, 118,

121, 122, 123, 124 y 126)

3. Tener actualizado el 30 de abril, los cálculos de capacidades constructivas para utilizarlo

en la planificación del año 2014. (Lin. 287, 288)

4. Realizar las demandas y especificaciones técnicas de suministros en septiembre del

plan de inversiones 2014. (Lin. 116, 117, 118, 121, 122, 123, 124, 125 y 126)

5. Superar el 80% de cumpliendo en el plan de ejecución de inversiones y los cronogramas

de las obras en los plazos previstos. (Lin. 116, 117, 118, 121, 122, 123, 124 y 126)

6. Elaborar los estudios de post inversión de los riegos y lo energético. (Lin. 119)

7. Cumplir con los planes de manejo y licencia ambiental para el tratamiento de los aceites

usados y otros desechos peligrosos.

1.10.3 Matriz DAFO.

Debilidades:

1. Falta de diversificación de la producción.

2. Deficiente estado técnico de las instalaciones del central.

3. Insuficiente atención al hombre.

4. Deficiente imagen corporativa.

5. Trabajo del Sindicato desde la base.

6. Deficiente comunicación interna.

7. No contar con una cuenta en M.L.C.

8. Deterioro de las instalaciones.

Amenazas:

1. Falta de materiales, materias primas y piezas de repuesto.

2. Falta de aseguramiento para la obtención de calidad del producto final.

3. Alto precio de los insumos.

4. Situación climatológica.

5. Falta de reparaciones capitalizables.


- 25 -

6. Lento e ineficiente proceso inversionista y de diversificación.

7. Inestabilidad en los precios.

8. Altos precios de los servicios recibidos.

Fortalezas:

1. Poseer una dirección fuerte, unida y con experiencia.

2. Estabilidad en la fuerza laboral.

3. Fuerza de trabajo calificada en los puestos claves.

4. Amplia capacidad de producción.

5. Gran potencial energético.

6. Gran capacidad de generación de corriente.

7. Prestigio del central a nivel de país.

8. Fuerte trabajo de la ANIR.

Oportunidades:

1. Tener posibilidades de diversificación y crecimiento cañero.

2. Posibilidades de automatización.

3. Mercado seguro.

4. Ubicación geográfica.

5. Vías de comunicación existentes.

6. Acceso a fuente de suministro de agua estable.

7. Posibilidades de entrega de corriente al S.E.N.

8. Desarrollo de la superación científico- técnica.

1.10.4 Principales suministradores y clientes.

Principales suministradores:

AZUMAT

Comercializadora “Oro Dulce del MINAZ” (materiales e insumo).

UBPC y CPA (materias primas).

OBE (energía eléctrica).

Recursos Hidráulicos (Agua).

Clientes:

TECNOAZUCAR (compra azúcar).

Unidad Empresarial de Base (UEB)

Central Azucarero Melanio Hernández. (Miel Final).


- 26 -

OBE (energía eléctrica).

UBPC, CPA y CCS.

1.10.5 Organigrama de la empresa

La Figura 2 muestra la estructura de dirección de la UEB Central Azucarero Uruguay

Figura 2 Estructura de dirección de la UEB Central Azucarero Uruguay 1.10.6 Estructura del área de mantenimiento.

La estructura del área de mantenimiento está formada por:

Un jefe de mantenimiento a nivel de UEB

Un Grupo Técnico con especialistas.

Un Taller de Instrumentación.

Un Taller de Mantenimiento para los Centros de Recepción.

En cada actividad del proceso azúcar crudo existen las brigadas de mantenimiento, integradas

por paileros, soldadores, mecánicos y ayudantes, distribuidos en:

Área Basculador-Molinos.

Área Generación de Vapor.


- 27 -

Área Planta Eléctrica.

Área Fabricación que comprende:

o Una Brigada en Purificación.

o Una Brigada en Concentración-Cristalización.

o Una Brigada en Centrifugación.

1.11 Conclusiones parciales.

1. El ácido cítrico posee una gran demanda mundial, con una capacidad instalada de 750

000 t/año y una producción real de 550 000 t/año, concentrándose esta en países de

la Unión Europea, China y Estados Unidos, lo que indica la posibilidad de ser asimilada

en nuestro país de acuerdo a los conocimientos existentes de la ciencia y la técnica.

2. Su tasa de consumo anual crece a razón de 5-8% y el sector económico que más lo

hace es el de alimentos y bebidas con un 60% del total, aunque también se utiliza en

fármacos, productos de limpieza, cosméticos y otros.

3. En Cuba no se produce, aunque se consumen aproximadamente 5 000 t/año,

analizando que su precio oscila entre los 1 200 y 3 000 USD/t y que existe un bloqueo

económico a nuestro país por parte de Estados Unidos, constituye una gran necesidad

su producción en el territorio nacional para sustituir así su importación.

4. Se han desarrollado diferentes métodos como la Integración de Procesos, siendo este

de gran utilidad y aplicabilidad en la industria química.

5. El Central Azucarero Uruguay posee poca producción de derivados a pesar de su gran

tamaño, siendo este junto al Guiteras los más grandes del país.

Capítulo 2: Necesidad y vías para asimilar la tecnología

- 28 -

Capítulo 2: Necesidad y vías para asimilar la

tecnología

2.1 Justificación de la necesidad de la producción de ácido cítrico en Cuba.

Situación actual de Diversificación Azucarera en Cuba.

Cuba fue durante muchos años el principal exportador de azúcar del área y contó hasta hace

poco con alrededor de 160 ingenios que en las décadas de 70 y 80 del siglo pasado produjeron

de forma estable en el entorno de 7 millones de toneladas de azúcar cuyo destino fundamental

era la ex Unión Soviética y otros países de la llamada Europa del Este. Este volumen de azúcar

producida generaba una cantidad apreciable de bagazo y melaza que podían ser convertidos

en derivados como alcohol, proteína unicelular (levadura Torula), aglomerados de bagazo,

furfural y sus derivados, etc. que también contaban con demanda en estos países y que eran

intercambiados por petróleo, alimentos, equipos y materias primas. Este período se caracterizó

por un aumento explosivo de la producción de derivados mediante la asimilación de tecnología

foránea o la introducción de los resultados alcanzados por las instituciones de investigación y

desarrollo nacionales. El valor de la producción de derivados de aquellos momentos era del

entorno de 800 millones de pesos y generaba unos 50000 empleos (Guerra Rodríguez et al.,

2018).

La pérdida de mercado y de favorables condiciones de precio que significó la desaparición de

la Unión Soviética, la falta de fuentes de crédito y financiamiento, los bajos precios del azúcar

característicos de los años 90, el aumento explosivo de los precios del petróleo y el desarrollo

de otros sectores de la economía como el turismo como importante fuente de ingresos para el

país llevaron a un redimensionamiento del sector azucarero teniendo como objetivos

fundamentales la búsqueda de eficiencia económica, la implementación de sistemas de

producción sostenibles de bajos insumos de agroquímicos en las tierras más apropiadas para

caña y el ahorro máximo de portadores energéticos. Otras fuentes de información se refieren

a esta estrategia de forma más detallada (Cabello Balbin, 2006).

La agroindustria azucarera cubana, debido a las transformaciones que se han estado

efectuando en la misma desde el año 2002 y que comenzaron con la desactivación de 95

fábricas de azúcar, cuenta actualmente con 56 ingenios, de los cuales 53 estuvieron operando

durante la zafra 2017-2018 (Ver Anexo 7) (AZCUBA, 2018).


- 29 -

La utilización integral de la caña está vinculada a los fenómenos generales que acaparan la

atención de la humanidad, estos son los alimentos, la energía y el medio ambiente y que

constituyen a la vez los escenarios de las principales preocupaciones con que se entrará en el

tercer milenio ; de la caña es posible obtener energía convencional y alimentos en una cierta

competencia conciliable, mientras que los residuales industriales también se logra energía y

alimento y al mismo tiempo se evita la degradación del medio ambiente, actuando con

inteligencia y sentido de responsabilidad, las acciones de este trinomio pueden ser

armonizadas y lograrse respuestas satisfactorias para el hombre y su medio (Galvez Taupier,

2000).

La producción de derivados de la caña de azúcar también se incluye dentro de las

transformaciones y proyecciones de desarrollo planificadas para el sector, por su decisivo

aporte a soluciones necesarias en las esferas de la alimentación animal, la producción de

alcoholes y de bioproductos. (Morell, 2012)

El crecimiento de la producción de derivados de la caña de azúcar, con énfasis en las

producciones de alimento animal y de alcoholes de diferentes denominaciones, se incluye

dentro de las proyecciones de desarrollo del sector, como parte de las soluciones estratégicas

y altamente valoradas para las esferas de la energía, los alimentos y los bioproductos (Cabello

Balbin, 2006).

La caña de azúcar se cultiva en más de un centenar de países que se encuentran entre las

zonas tropical y ecuatorial, es entre los cultivos comerciales, el que más eficientemente tiene

desarrollado el machismo de fotosíntesis, que le permite fijar la energía solar y transformarla

en masa verde compuesta fundamentalmente de diferentes azúcares y sustancias

lignocelulósicas. Esta elevada capacidad fotosintética determina, además, un mayor

coeficiente de absorción de CO2 atmosférico comparable al de los bosques de zonas

templadas, lo que contribuye a atenuar el efecto invernadero causante principal del

calentamiento de la atmósfera.

De la cosecha de la caña y su procesamiento industrial es posible obtener 8 productos y

subproductos que constituyen materia prima para la industria transformativa, química y

bioquímica que dan lugar a más de medio centenar de productos de valor comercial obtenidos

entre todos los países productores de azúcar. Una hectárea de caña es capaz de aportar: 100

t de materia verde cada año, superando en más del doble el rendimiento agrícola a otros

cultivos comerciales (Galvez Taupier, 2000).


- 30 -

Una especial consideración en la estrategia de diversificación debe tener el eficiente

aprovechamiento de la potencialidad energética de la caña que es capaz de aportar I t de

petróleo equivalente junto con cada t de azúcar que se produce. De toda esta reserva el central

típico aprovecha tan solo el 50% de la energía que tiene la caña, aun cuando están disponibles

tecnologías de más alta eficiencia (Morell, 2012).

Desde el punto de vista de sus potencialidades, la caña, empleando tecnologías químicas y

biotecnológicas, pueden dar lugar a un número importante de productos sólo superados por

los que se obtienen de la petroquímica. La utilización de los productos y subproductos de la

caña, permiten un desarrollo industrial dentro de un ciclo cerrado de aprovechamiento integral,

que llega hasta los residuales, utilizando estos de manera que no causen daño al medio

ambiente y a la vez tengan una utilidad económica. (ver Anexo 8). La Figura 3 muestra los

diferentes productos y materias primas que nos aporta la caña de azúcar.

Figura 3 Productos y materias primas aportadas por la caña de azúcar

Dentro de las materias primas que aporta la caña se encuentra el bagazo. A partir de este se

pueden obtener disímiles productos, estos se muestran en la Tabla 4 y fueron tomados de

(Galvez Taupier, 2000).


- 31 -

Tabla 4 Derivados a partir del bagazo de caña

Materia Prima

Tecnología Producto/ Proceso Característica del uso

Bagazo

Elemental Uso directo, molido y mezclado con melaza

Alimento animal, energético

Convencionales

Aumento de digestibilidad

Alimento animal

Compactado Usos industriales/ Combustible

Media-Alta Complejidad

Pulpa y papel Uso industrial

Tableros moldeados Uso industrial

Furfural Uso industrial

Xilitol Uso industrial

De Punta

Pulpa papeles y cartones especiales

Uso industrial

CMC Celulosa microcristalina

Alimenticio, Farmaceutico

Compuestos de Lignina

Uso industrial veterinario

Compuestos Furámicos

Uso industrial farmaceutico

A parte de los derivados ya mencionados también se conoce que se puede obtener ácido

cítrico a partir del bagazo (Guerra Rodríguez, 2015)

Nuestro país cuenta con diferentes plantas de derivados las cuales se muestran en la Tabla 5

(AZCUBA, 2018).

Tabla 5 Plantas de derivados de la caña de azúcar existentes en el país

Empresa Planta/ Derivados

Artemisa 30 de Noviembre: Miel Urea Bagacillo

Harlem: Miel Urea Bagacillo y Miel Urea

Mayabeque

CMDTE Manuel Fajardo: Miel Urea Bagacillo, Bloques Multinutricionales y Miel Urea

Héctor Molina: Destilería, Saccharomyces y MUB

Boris Luis Sta Coloma: MUB

Las Guásimas: Ron MLC, Ron MN, Licor, Sirope de Azúcar

Destilería Habana: Destilería

La Habana ICIDCA: Licor, Ron y Fitomas

Matanzas

Jesús Rabí: Destilería, Saccharomyces, MUB y Bagazo Hidrolizado

René Fraga: Desmedulado de Bagazo y MUB

Méjico: MUB y MU

Mario Muñoz: MUB y BMN


- 32 -


Villa Clara

Heriberto Duquesne: Destilería, Saccharomyces, Ron MN, Ron MLC y Licor

Abel Santa María: MUB

José María Pérez: MUB y BMN

Perucho Figueredo: Torula y Miel-U-Bagacillo

Panchito Gómez Toro: Miel-U-Bagacillo y MU

Héctor Rodríguez: Miel-U-Bagacillo

Ifrain Alfonso: MUB y MU

Chiquitico Fabregat: Vinagre, Glucosa Azucarera y Sirope de Fructosa

Cienfuegos

Ciudad Caracas: MUB

Antonio Sánchez: CO2 y Miel-U-Bagacillo

14 de Julio: Miel-U-Bagacillo

ALFICSA: Destilería y Saccharomyces

5 de septiembre: BMN, MUB y Empaque de Bagazo

Elpidio Gómez: MUB

UEB de Derivados de CF: Ron MN, Ron MLC, MU, Pienso y Torula

Sancti Spíritus

Melanio Hernández: Destilería, Saccharomyces, CO2, Ron MN, Ron MLC, Licor y MUB

Uruguay: Miel-U-Bagacillo, BMN y MU

Ciego de Ávila

Enrique Varona: Destilería, Saccharomyces, Ron MN y Ron MLC

Ecuador: MUB

Ciro Redondo: Torula, Torulin, MU, Fitomás y MUB

1° de Enero: MUB, Tableros y Empaque de Bagazo

UEB Derivados Varona: MUB

Camagüey

Ignacio Agramonte: Sirope de Fructosa y Sorbitol

Argentina: Glucosa de Fructosa y MUB

Carlos M de Céspedes: Miel-U-Bagacillo

Siboney: Miel-U-Bagacillo, BMN y MU

Panamá: Miel-U-Bagacillo

Batalla de las Guásimas: MUB, BMN y MU

Las Tunas

Amancio Rodríguez: Destilería, Saccharomyces, Ron MN, Ron MLC, MUB, BMN y MP

Antonio Guiteras: Destilería, Saccharomyces, CO2, Ron MN, Ron MLC, Tablero, Torula, MUB, Empaque de Bagazo, AE y MU

Majibacoa: Cera Cruda, Miel-U-Bagacillo, Vinos, BMN, Empaque de Bagazo y MU

Colombia: MUB

Holguín

Cristino Naranjo: MU y Miel-U-Bagacillo

Urbano Noris: MUB

Lopez Peña: MUB

UEB de Derivados de HO: Destileria, Ron MLC, Licor y Saccharomyces

Fernando de Dios: MUB

Loynaz Hechavarria: MUB


- 33 -


Granma

Arquímedes Colina: Destilería, Saccharomyces, CO2, Ron MN, Ron MLC, MUB, Licor, Vinos, Pienso y Torula

Bartolomé Masó: MUB y MU

Roberto Ramírez: MUB

Enidio Díaz: MUB y MU

Grito de Yara: BMN y MU

Santiago de Cuba

Julio A Mella: Torula

Dos Ríos: Vinagre, MUB, Caramelos, Sirope de azúcar, Bioproductos y Biofertilizantes

Chile: Bioproductos

Julio Antonio Mella: MUB y Pienso

América: MUB y MU

Paquito Rosales: MUB y MU

Guantánamo Argeo Martínez: Destilería, Saccharomyces, CO2, Vinos, Licor, MUB, BMN, Miel Proteica, Ron MN y Ron MLC

TECNOAZUCAR

José A Echeverría: Ron MN, Ron MLC, Tableros, Sirope de Azúcar, Sirope de fructosa, Caramelo MN y Caramelo MLC

9 Fábricas de Miel P

10 Fábricas de AE

AZUMAT 2 Fábricas de Pienso

*Leyenda: MUB: Miel Urea Bagacillo

MU: Miel Urea BMN: Bloques Multinutricionales

AE: Alimento Ensilado MP: Miel Proteica

La provincia de Sancti Spíritus se encuentra entre las menos diversificadas del país a pesar

de contar con uno de los centrales más grandes de Cuba.

2.2 Descripción del proceso tecnológico seleccionado.

El proceso de obtención de ácido cítrico a partir de bagazo de caña cuenta con las siguientes

etapas:

1. Pretratamiento del bagazo

2. Filtración

3. Fermentación

4. Filtración

5. Separación

6. Cristalización

7. Secado


- 34 -

En primer lugar, tendrán lugar una serie de etapas previas cuyo fin es acondicionar las materias

primas principales de la fermentación: el hidrolizado de bagazo (Abdullah-Al-Mahin et al., 2012,

Nápolez Solenzal and López Planes, 1987).

El pretratamiento se realiza con el objetivo de aumentar la susceptibilidad del material por lo

que se hace necesario remover la lignina y la hemicelulosa, reducir la cristalinidad de la

celulosa, y aumentar la porosidad de los materiales. La tecnología ideal del pretratamiento

debe cumplir los siguientes requerimientos (Sun and NG, 2002, Mesa Garriga and Gonzalez

Suarez, 2009):

Aumentar la formación de azúcares o la habilidad de formar azúcares

Minimizar la degradación o pérdidas de carbohidratos

Impedir la formación de co-productos colaterales inhibitorios para los procesos de

hidrólisis y fermentación subsecuentes y ser efectivo económicamente.

Con el pretratamiento también se logra remover parcialmente la hemicelulosa, disminuir la

cristalinidad de la celulosa y en algunas ocasiones, reducir el tamaño de las partículas del

material (Gong et al., 1999).

El primer pre tratamiento consiste en una hidrólisis ácida con ácido cítrico al 6% a temperatura

ambiente durante una hora a 135 ºC con el objetivo de conseguir eliminar la hemicelulosa sin

afectar apreciablemente la celulosa ni generar sustancias inhibidoras de la fermentación como

el furfural, para mantener esta temperatura se utiliza como medio de enfriamiento agua a 5ºC

(Nápolez Solenzal and López Planes, 1987, Piñeros Castro, 2014).

Luego el bagazo pretratado es filtrado en un filtro rotatorio para lograr separar el líquido, que

contiene hemicelulosa y ácido cítrico, del sólido que contiene la lignina y la celulosa. El licor

será utilizado en la carga de los fermentadores.

Los fermentadores no son más que biorreactores en los cuales ocurren las siguientes etapas:

Etapa 1: carga de licor con hemicelulosas

Etapa 2: Fermentación de hemicelulosas

Etapa 3: carga de celulosa+lignina (sólido)

Etapa 4: hidrólisis de celulosa

Etapa 5: Fermentación de la celulosa

La carga de licor con hemicelulosa tardará aproximadamente 30 min como máximo en conjunto

con la recepción de los nutrientes necesarios para que la fermentación ocurra adecuadamente

y se ajusta el pH entre 6,8 y 7, en esta etapa ocurre el crecimiento y activación del hongo


- 35 -

mediante la inoculación con esporas y el suministro de aire estéril a un medio de concentración

adecuada, en los fermentadores es donde se realiza la producción de ácido cítrico, por medio

de un proceso aerobio, con alimentaciones incrementadas.

La fermentación va a ser la etapa más duradera de todo el proceso que tiene lugar en la planta,

aproximadamente 6 días. Durante el proceso fermentativo se controlarán distintas variables

(temperatura, pH), para que transcurra de manera correcta y se produzca la mayor cantidad

posible de ácido cítrico. Será un proceso de tipo discontinuo. Tras el tiempo estipulado, el

fermentador se descarga. El producto obtenido, el licor post-fermentativo, contiene ácido

cítrico, agua e impurezas. Este licor se conduce hacia la siguiente etapa del proceso (Abín et

al., 2002, Ali et al., 2002, Balderrama-Martínez et al., Betancourt, 2003).

Como resultados finales de la etapa fermentativa se obtiene una conversión del 82% de

celulosa y 75% de las hemicelulosas, además de 95.7 t de ácido cítrico/lote.

El caldo de fermentación se clarifica usando un filtro rotativo de vacío. Luego, se usa una serie

de unidades de extracción de mezclador-sedimentador para transferir el ácido cítrico de la fase

acuosa a la orgánica, en esta etapa ocurre una separación líquido-líquido. La operación se

lleva a cabo mediante la extracción en contracorriente del ácido cítrico en una fase acuosa

caliente en una segunda serie de unidades mezcladoras-sedimentadoras a 80°C. La

extracción posterior produce una solución acuosa purificada de ácido cítrico al 20%. La fase

orgánica se enfría y se recicla a los extractores mezcladores-sedimentadores. El disolvente

orgánico es una mezcla de 60% de isooctanol y 40% de triamina. Este disolvente es

esencialmente inmiscible en agua y tiene una alta eficacia de extracción con respecto al ácido

cítrico. La fase orgánica, que contiene el solvente y el ácido cítrico, se envía al paso de

extracción posterior. Se logra con este procedimiento llevar el AC desde 24.8%, en corriente

de entrada, a 72.3%, en salida.

Posteriormente se cristaliza el AC y los cristales salen con una concentración de 88,1%, estos

se secan con aire caliente (120ºC) para obtener ácido cítrico al 99% y se envasan.

El diagrama de flujo de esta planta está en el Anexo 1.

2.2 Análisis de la tecnología propuesta.

La evaluación económico-financiera de un proyecto, hecha de acuerdo con criterios que comparan flujos

de beneficios y costos, permite determinar si conviene realizar un proyecto, o sea si es o no rentable y sí

siendo conveniente es oportuno ejecutarlo en ese momento o cabe postergar su inicio. En presencia de

varias alternativas de inversión, la evaluación es un medio útil para fijar un orden de prioridad entre ellas,

seleccionando los proyectos más rentables y descartando los que no lo sean. (VIZZIO, 1996b)


- 36 -

Al evaluar una inversión, normalmente la proyección se hace para un período de tiempo inferior a la vida

útil real del proyecto, por lo cual al término del período de evaluación es necesario estimar el valor que

podría tener el activo en ese momento, por algunos de los tres métodos reconocidos para este fin, para

calcular los beneficios futuros que podría generar desde el término del período de evaluación.

Mediante el método de Lang podemos estimar la inversión, este plantea:

Inv= λ*Eq

Donde:

λ: coeficiente de Lang, este depende de las características de los fluidos que intervienen en el proceso,

en este caso es sólido fluido y su valor es 4.9.(Peters and Timmerhaus, 1991)

Eq: costo de los equipos fundamentales del proceso

La Tabla 6 muestra la primera propuesta de equipamiento y su costo estimado.

Tabla 6 Estimación de costo total del equipamiento

Cantidad Equipo Costo Unitario($) Costo($)

3 Fermentadores 965 000 2 895 000

2 Filtros 62 000 12 4000

1 Esterilizador 430 000 43 000

1 Mezclador 568 000 2 272 000

Costo Total de Equipamiento 5 334 000

Por tanto, el valor aproximado de la inversión es de $26 136 600.

La planta que se propone instalar utiliza la tecnología que propone (Galvez Taupier, 2000) con

algunas modificaciones en la etapa de pretratamiento, debido a que la materia prima es

bagazo, y en la etapa de separación propuestas por (Guerra Rodríguez, 2015) y se muestra

en la Tabla 7 viéndose el costo total de equipamiento real.

Tabla 7 Equipamiento de la planta

Cantidad/ en espera

Descripción Costo

Unitario ($) Costo ($)

1/1 Compresor

5900 118000 Eficiencia % = 70

1/0

Cámara de esterilización

513000 513000 Diámetro = 10 m

Longitud = 11,73m

3/0 Fermentadores

965000 2895000 Volumen = 276,78 m3

1/0 Filtro de aire

1300 1300 Flujo = 0,83 m3/s


- 37 -

Cantidad/ en espera

Descripción Costo

Unitario ($) Costo ($)

2/0 Filtro de aire

62000 124000 Flujo = 2,32 m3/s

4/0

Tanque estabilizador

40000 160000 Volumen = 170,04 m3

Diámetro = 4,16 m

1/0

Tanque

319000 319000 Volumen = 62,08 m3

Diámetro = 3,16 m

1/0

Esterilizador

430000 430000 Diámetro = 2,92 m

Longitud = 13,22 m

2/0 Filtro rotatorio al vacío

169000 338000 Área = 71,12 m2

2/0 Filtro rotatorio al vacío

178000 356000 Área = 77,93 m2

1/0

Secador rotatorio

635000 635000 Diámetro = 2,92 m

Longitud = 14,60 m

1/0

Mezclador/sedimentador-1

129000 129000 Flujo = 47,8 m3/h

Número de etapas = 3

1/0

Mezclador/sedimentador-2

78000 378000 Flujo = 90,8 m3/h

Número de etapas = 6

4/0

Mezclador Enchaquetado

568000 2272000 Volumen = 81,76 m3

Diámetro = 3,26 m

2/0

Cinta transportadora

187000 374000 Ancho = 148,37 cm

Longitud = 50 m

Costo de otros equipos no listados 2263000

Accesorios 10700

Costo total de compra del equipamiento 11316000

Para los equipos previstos, se estableció que sería posible mantener un aceptable nivel de

fiabilidad de la planta a partir del mantenimiento preventivo planificado y el nivel de inventarios

de insumos y herramientas suficientes para dar respuesta a las averías operativas, excepto

para el compresor por su complejidad.


- 38 -

El dimensionamiento de los equipos se realizó siguiendo la norma (ASME, 2010), utilizando el

simulador Super Pro Desingner.

2.3 Balances de materiales y energía de la planta. Principales insumos.

La planta fue simulada en el software Super Pro Desing. Este software nos facilita los balances

de materiales y energía. En la Tabla 8 se muestra el consumo de los materiales q utiliza la

planta.

Tabla 8 Consumo de materiales de la planta

Material kg/yr kg/batch

Aire 37311654.55 703993.48

Sulfato de

Amonio 99048.10 1868.83

Nutrientes 619050.60 11680.20

Solvente 39894.37 752.72

Bagazo 11968311.60 225817.20

Agua 5279932.32 99621.36

Total 55317891.53 1043733.80

2.3.1 Análisis energético de la planta de ácido cítrico.

Se realizaron los balances energéticos de las etapas de pre hidrolisis, hidrolisis y evaporación

ya que en estas etapas son en las que se consumen vapor y energía.

Las propiedades termodinámicas de los fluidos se tomaron de (Perry and Chilton, 1973)


- 39 -

2.4. Evaluación económica del proceso.

La evaluación económico-financiera de un proyecto, hecha de acuerdo con criterios que comparan flujos

de beneficios y costos, permite determinar si conviene realizar un proyecto, o sea si es o no rentable y sí

siendo conveniente es oportuno ejecutarlo en ese momento o cabe postergar su inicio. En presencia de

varias alternativas de inversión, la evaluación es un medio útil para fijar un orden de prioridad entre ellas,

seleccionando los proyectos más rentables y descartando los que no lo sean (Vizzio, 1996a).

Al evaluar una inversión, normalmente la proyección se hace para un período de tiempo inferior a la vida

útil real del proyecto, por lo cual al término del período de evaluación es necesario estimar el valor que

podría tener el activo en ese momento, por algunos de los tres métodos reconocidos para este fin, para

calcular los beneficios futuros que podría generar desde el término del período de evaluación.

Los índices de consumo de vapor y energía se tomaron de lo reportado por (González Suárez,

2002) y se muestran en la Tabla 9. A partir de esta información se determina que los índices

de vapor y electricidad anuales de ácido cítrico serán de 11,88 t/t AC y 1 700 kw-h/tAC,

respectivamente, los cuales se utilizaron en el cálculo de los costos variables (López González

et al., 2006).

Tabla 9 Consumo de Energía en la Producción de Ácido Cítrico

Concepto UM Valor

promedio

Valor

máximo

Agua para el enfriamiento Gal/min 250 350

Aire Comprimido Pie3/min 18000 24000

Electricidad Kw 5000 5500

Refrigeración t 150 200

Vapor Lb/hora 60000 66000

Agua para el proceso Gal/min 120 150

La planta productora de ácido cítrico será ubicada anexa al central como estrategia de

integración y, por orientaciones de AZCUBA, el vapor que consumirá la misma tendrá un precio

de 4,96 $/t vapor. A partir de la tecnología china se determinaron los índices de consumo de


- 40 -

materia prima y de los insumos necesarios para la producción de ácido cítrico. Estos valores

se reportan en la Tabla 10 (López González et al., 2006).

Tabla 10 Índices de consumo y precios de materia prima y materiales

Materias Primas y

materiales

Indice/t Precio

Bagazo (t) 2 5,26

Ácido Cítrico (t) 1 2000

Óxido de Calcio (t) 1 56,25

Ácido Clorhídrico(t) 0,4 169

Hidróxido de Sodio(kg) 10 0,66151

Amonio(kg) 10 0,18

Ag. Antiespimante(kg) 2 232,575

Policuagulante (kg) 0,1 0,31147

Carbón Activado 20 2,84

Servicios

Electricidad (kwh) 1700 0,0753

Vapor(t) 11,88 4,96

Agua de Proceso (m3) 10 0,1

Agua de Servicio (m3) 40 0,34

Para un flujo de producción de 4 920 t/año se trabajarán en la planta un total de 7 920h con un

número de 53 lotes anuales.

El resumen ejecutivo se muestra a continuación:

Inversión: $ 50 169 952

Costo de operación: 6 243 001 $/año

Ganancias: 9 840 413 $/año

PRD: 6,40 años

Precio de venta: 2000 $/t

El análisis demuestra que el proyecto de instalación de la planta es factible económicamente

con una inversión total de 50 168 952 USD y un período de recuperación de la misma de 6,40

años.

Estos datos se obtienen en el simulador Super Pro Desing (SPD, 1991).


- 41 -

2.5 Análisis de seguridad y riesgos de la planta.

2.5.1Peligrosidad de las diferentes sustancias que intervienen en el proceso.

2.5.1.1 Ácido Sulfúrico

El ácido sulfúrico es una sustancia de peligrosidad 8 ya que provoca quemaduras graves en la

piel y lesiones en los ojos (ISUSA, 2012).

Es un ácido mineral fuerte que presenta color y olor aceitoso en estado puro, puede

presentarse amarillo o marrón en estado impuro. Causa destrucción del tejido corporal y serias

quemaduras químicas. Puede descomponerse en altas temperaturas formando gases tóxicos

como el dióxido de azufre. No es inflamable, pero reacciona violentamente con el agua

generando calor y potenciales salpicaduras. Puede carbonizar y posiblemente incendiar

materiales combustibles. En contacto con metales puede desprender hidrógeno, el que forma

mezclas explosivas con el aire.

Es un producto altamente corrosivo para los tejidos corporales por todas las vías de exposición.

La rapidez en el lavado es esencial para evitar consecuencias mayores. En todos los casos

obtener atención médica:

Contacto con la piel: Retirar las ropas contaminadas inmediatamente. Lavar las partes

afectadas del cuerpo con abundante agua durante 15 minutos.

Contacto con los ojos: Lavar con agua, inmediatamente durante 15 minutos, levantando

ocasionalmente los párpados.

Ingestión: Si la víctima está consciente, administrar grandes cantidades de agua

inmediatamente. No intentar hacer vomitar a la víctima. Trasladar inmediatamente el

paciente al hospital.

Inhalación: Llevar al accidentado al aire fresco, mantener abrigado y aplicar respiración

artificial si fuera necesario. La administración boca a boca puede exponer al

administrador. Transportar a la víctima al hospital inmediatamente.


- 42 -

Otros consejos médicos: después de la exposición, el paciente se mantendrá bajo

vigilancia médica durante al menos 48 horas, como prevención a un posible desarrollo

de edema pulmonar

No es inflamable ni combustible, pero sin embargo su acción corrosiva sobre numerosos

metales es acompañada por desprendimiento de hidrógeno el cual es fuente de incendio y

explosiones. El hidrógeno forma mezclas explosivas con el aire, por lo tanto, al abrir un

recipiente metálico conteniendo ácido evitar fuentes de ignición. Cuando entra en contacto con

combustible finamente dividido, (ejemplo aserrín o papel) puede provocar su ignición.

Medios de extinción apropiados:

Para fuegos pequeños: usar extintores de polvo. Tener en cuenta que el ácido reacciona

con el agua produciendo desprendimiento de calor.

En caso de fuegos mayores: usar agua para refrigerar los recipientes, asegurándose

que no

entre en contacto con el producto.

Protección a bomberos: usar equipos de respiración autónoma y ropa de protección

total.

Sustancias liberadas por el calor o descomposición: óxidos de azufre e hidrogeno.

En caso de derrame se deben tomar las siguientes acciones:

Ponerse el equipo de protección antes de entrar en el área de peligro.

Ventilar la zona de derrame o fuga.

Use equipo antiácido, mascara completa o pantalla facial, guantes antiácidos, botas de

PVC, por dentro del equipo.

Proceder con precaución.

Restringir el acceso al área.

Mantener el personal sin protección en posición contraria a la dirección del viento en el

área de derrame. Evitar el contacto con el producto derramado.

Tener en cuenta mientras se implementa la respuesta que el ácido.

En cuanto al medio ambiente se deben tomar precauciones para evitar la contaminación de

los cursos de agua y drenajes, en caso que esto ocurra se debe informar a la autoridad

correspondiente en caso de contaminación de los cursos de agua.

2.5.1.2 Ácido Cítrico

El ácido cítrico es una sustancia de peligrosidad 8 ya que es corrosivo (OXIDIAL, 2008).


- 43 -

Es toxico por inhalación o contacto con la piel, provoca irritación en ojos y garganta. Los efectos

de contacto se pueden presentar en forma retardada. En caso de incendio es combustible,

produciendo gases irritantes, corrosivos y/o tóxicos. Es moderadamente tóxico

Las vías de entrada pueden ser:

Inhalación: Irritación de nariz y garganta, dificultad para respirar.

Contacto con la piel: Riesgo de irritaciones.

Ojos: Irritación severa de los ojos.

Ingestión: Irritación en el tracto gastrointestinal. Dificultad para respirar.

Manipulación:

Operar en área bien ventilada y fresca.

La evaporación a los 20º C es despreciable; sin embargo, se puede alcanzar

rápidamente una concentración molesta de partículas en el aire.

Nunca devuelva el producto no utilizado al envase original.

Utilice protección personal adecuada para tal fin.

Almacenamiento:

Conservar en área ventilada y fresca alejado de fuentes de calor (entre +5º C y +30º C.

Mantenga lejos de productos incompatibles

Mantenga cerrado con todo su empaque original.

No usar recipientes metálicos.

Primeros auxilios:

Equipo de protección personal al manipularlo (mascara con filtro para polvos, guantes

y protección ocular). Los mismos deben elegirse específicamente según el puesto de

trabajo en función de la concentración y cantidad de la sustancia.

En caso de inhalación llevar a lugar fresco y bien aireado.


- 44 -

En caso de salpicadura en los ojos, enjuagar con abundante agua manteniendo los

parpados abiertos.

En caso de ingestión, enjuague boca y suministre agua fresca. Si no estuviera

consciente no suministre nada por la boca. No provocar vomito. En todos los casos

consulte con un médico inmediatamente o traslade a la persona al hospital.

Medidas para combatir incendio:

Mantener alejado de fuentes de ignición.

Combustible. En caso de que el producto se viera envuelto en un incendio pueden

formarse vapores de combustión o vapores peligrosos.

Las partículas finamente dispersas forman mezclas explosivas en el aire.

Intervenir siempre con agua desde una distancia prudencial, siendo también adecuados

otros métodos de extinción como Dióxido de carbono (CO2), espuma o polvo seco.

Evacue a todo el personal no capacitado.

Utilizar mascaras con sistema de respiración artificial y equipo de protección adecuado

en caso de intervención. Avisar inmediatamente a los bomberos si pasara a mayores.

Medidas en caso de fugas accidentales:

Evitar la formación de polvo. No inhalar el polvo. Evitar el contacto con la sustancia.

Ventilar el área si fuera un lugar cerrado.

Utilizar equipo de protección adecuado.

No añada productos químicos.

Recoger en seco y eliminar los residuos. Enjuagar con abundante agua el sector.

De ninguna manera devolver el producto recuperado al envase original.

No tirar a los desagües.

2.5.1.3 Aspergillus Niger.

Aspergillus es un hongo fiamentoso hialino, saprofio, perteneciente al fio Ascomycota. Se

encuentra formado por hifas hialinas septadas y puede tener reproducción sexual (con

formación de ascosporas en el interior de ascas) y asexual (con formación de conidios). Las

diferentes especies se diferencian en tamaño, tasa de crecimiento, textura (aterciopelada,

granular, algodonosa) y color de la colonia: verde-amarillento (A. flvus), negro (A. niger),

marrón (A. terreus). La coloración aparece casi siempre en todas las estructuras aéreas, tanto

en el micelio como en las cabezas conidiales. Aspergillus es uno de los principales hongos

productores de micotoxinas. Las micotoxinas son metabolitos secundarios producidos y


- 45 -

secretados por el hongo durante el proceso de degradación de la materia orgánica, como

mecanismo de defensa frente a otros microorganismos.

Crece en cualquier tipo de sustrato, especialmente en suelos y materiales en descomposición.

Es un contaminante habitual de los conductos de climatización-ventilación. Es termotolerante,

puede vivir entre los 12ºC y los 57ºC. Las esporas pueden sobrevivir a 70ºC.

Efectos en la salud:(DATABIO, 2012)

Infección: Patógeno oportunista que causa infecciones locales y superficiales como las

micosis (otomicosis, onicomicosis, queratitis) y el aspergiloma o bola fúngica que se

desarrolla en una cavidad como en una lesión pulmonar, producida por una enfermedad

pulmonar previa o en un seno nasal. En individuos con el sistema inmunitario debilitado,

A. flvus y A. terreus pueden producir infecciones invasivas, como la aspergilosis invasiva

diseminada, que cursa de forma grave con neumonía, afectando al pulmón y

pudiéndose diseminar a otros órganos.

Efectos alérgicos: Asma, rinitis y alveolitis alérgica extrínseca o neumonitis por

hipersensibilidad, enfermedad pulmonar que puede desarrollarse después de la

exposición a conidios del hongo, normalmente en trabajos pulvígenos: manipulación de

heno mohoso (A.flvus) de paja enmohecida (A. versicolor), de cebada enmohecida (A.

clavatus) o de cacahuetes enmohecidos (A. niger), etc.

Efectos tóxicos: Los efectos tóxicos están relacionados principalmente con

intoxicaciones alimentarias, como consecuencia de la ingesta de alimentos

contaminados con micotoxinas y metabolitos extracelulares. La relación entre la

aparición de estos efectos y la exposición por vía respiratoria o dérmica no está bien

estudiada en la actualidad.

Prevención y control

Desinfectantes: Hipoclorito sódico y sulfato de cobre. A. niger también es sensible al

glutaraldehido

al 0,5% y a 0,125% paraban éster butílico. Inactivación física. La irradiación con

microondas a 800 vatios de 90 segundos a 2 minutos es efiaz para inactivar los conidios

de A. flvus. El tratamiento con calor a 60ºC durante 45 minutos inactiva los conidios de

A. niger y A. flvus.

Antimicrobianos: Voriconazol y anfotericina B.

Vacunación: NO


- 46 -

Medidas preventivas generales

Disponer de ventilación adecuada en los lugares de trabajo, evitar la humedad relativa

alta y condensaciones, además de implantar un programa periódico de limpieza y

mantenimiento de locales, instalaciones y equipos, especialmente en el sistema de

climatización-ventilación del edifiio.

Evitar procesos pulvígenos o que generen bioaerosoles; si no es posible, cerramiento o

aislamiento de dichos procesos o disponer de un sistema de extracción localizada.

Almacenar los productos de origen animal o vegetal, como cuero, tejidos, residuos

orgánicos, paja, cereales, madera, café, tabaco, bagazo, etc., en condiciones

relativamente secas y en recintos bien ventilados para prevenir el enmohecimiento.

Adoptar unas correctas medidas de higiene: no comer, ni beber en el lugar de trabajo,

lavado de manos, evitar la exposición de heridas abiertas, utilizar ropa de trabajo y

equipos de protección individual. En hospitales o centros sanitarios, adoptar las

Precauciones Estándar.

2.5.2 Etapa de preparación de la materia prima (Pre-hidrólisis e Hidrólisis).

En la

Tabla 11 se muestran las principales anomalías que se pueden presentar en la etapa de

pretratamiento en conjunto con sus posibles causas, consecuencias y acciones para mitigarlas.

Tabla 11 Análisis de los peligros potenciales en la etapa de pretratamiento

Anomalías Causas Consecuencias Acciones

No hay flujo en

la entrada de

vapor

Válvula falla en

cerrado

Si no hay flujo de vapor

en la operación, el agua

que se va a utilizar no

alcanzara la temperatura

adecuada para que

ocurra la operación, por

lo que no ocurriría la

reacción o al menos no

con resultados

necesarios para el

proceso, además no

Para evitar pérdidas en la

producción debido a la no

entrada de fluido en

operación normal, se

recomienda instalar un

sistema automatizado de

alarmas para detectar la

no entrada de flujo de

vapor al reactor

Sistema de control

falla, cerrando la

válvula

Bomba de

alimentación falla


- 47 -

Anomalías Causas Consecuencias Acciones

ocurriría el rompimiento

de la hemicelulosa.

Más flujo de

vapor en la

entrada de

vapor

Válvula falla en

abierto

Si hay mayor flujo de

vapor en la operación, el

agua que se va a utilizar

se sobrecalienta por lo

que no alcanza la

temperatura adecuada

para que ocurra la

operación, por lo que no

ocurriría la reacción o al

menos no con resultados

necesarios para el

proceso, además daña la

celulosa.

Instalar un sistema de

alarma automatizado para

detectar el aumento de la

entrada de flujo de vapor

al reactor y poder operar

manualmente

Sistema de control

falla, abriendo la

válvula

Mayor

concentración

de ácido

cítrico

Perturbaciones en la

preparación del ácido

Si hay mayor

concentración del ácido

aumenta la velocidad de

reacción y esta me afecta

directamente las

características

necesarias de la materia

prima

Mantener las

concentraciones del ácido

en sus rangos teniendo

cuidado en su preparación

en el laboratorio

Otras anomalías que se pueden presentar en esta etapa son:

Paradas del proceso debido a roturas o a falta de electricidad.

Baja concentración de algunas materias primas, lo que altera la calidad del producto

final.

Insuficiente tiempo de contacto de las materias primas con el bagazo.

Falta de control de la temperatura y otros parámetros en los reactores utilizados en

estas etapas.


- 48 -

En el caso de la última anomalía, el proceso está constituido por un reactor discontinuo para

las etapas de hidrólisis ácida y básica del bagazo con características tales que se inyecte vapor

directo y permita la descarga del sólido pretratado por el fondo del mismo.

2.6 Conclusiones Parciales

1. La provincia de Sancti Spíritus se encuentra entre las menos diversificadas del país a

pesar de contar con uno de los centrales más grandes de Cuba, además se hace

necesario la diversificación de la industria azucarera debido a la inestabilidad del precio

del azúcar en el mercado internacional.

2. Mediante la simulación del proceso en el software Super Pro Desing se obtuvieron los

requerimientos materiales de la planta de ácido cítrico, la cual consumiría 225,8 t de

bagazo/lote para una producción anual de 4920 t de ácido cítrico.

3. El análisis económico de la planta de ácido cítrico demuestra que el proyecto de

instalación de la planta es factible económicamente con una inversión total de 50 168

952 USD y un período de recuperación de la misma de 6,40 años.

4. En el análisis de las anomalías de la etapa de pretratamiento se determinó que la

adecuada alimentación de vapor es vital en la misma.

Capítulo 3: Integración de la planta a la UEB Central Azucarero Uruguay

- 49 -

Capítulo 3: Integración de la planta a la UEB

Central Azucarero Uruguay

3.1 Caracterización del Central Azucarero Uruguay.

La Unidad Empresarial de Base (UEB) Central Azucarero Uruguay está ubicada al sureste de

la provincia de Sancti Spíritus limitando al norte con el municipio de Florencia, al sur con el CAI

Arrocero Sur del Jíbaro, al oeste con el municipio de Sancti Spíritus y al este con el municipio

de Majagua.

Las condiciones naturales de las áreas agrícolas de la UEB Atención a Productores

Agropecuarios (APA) satisfacen plenamente los requerimientos básicos para el cultivo de la

caña y el desarrollo de otras producciones; su relieve es adecuado para la mecanización y las

áreas agrícolas están cercanas a la industria.

Cuenta con 11 áreas:

1. Centros de Recepción.

2. Molino-Basculador.

3. Generación de Vapor.

4. Planta Eléctrica.

5. Fabricación.

6. Laboratorio

7. Adjudicación de Caña.

8. Contabilidad y Finanzas.

9. Capital Humano.

10. Dirección.

11. Seguridad y Protección.

En la zafra del 70 la fábrica de azúcar Uruguay fue sometida a un fuerte proceso de

inversiones; se incrementó su capacidad de molida hasta 11.500 t de caña/día. En la década

de 1980 se ejecutó otro proceso de inversionista para la ampliación hasta 16.000 t de caña/día,

convirtiéndose entonces el Uruguay en el de mayor capacidad de producción de azúcar de

Cuba.

El sistema energético de ésta fábrica fue concebido para depender de un porciento mínimo en

la quema de fuel oil para el intercambio de bagazo a la vecina fábrica de papel. La capacidad


- 50 -

actual de la fábrica de azúcar Uruguay es de 9.200 t de caña/día. La producción principal es

azúcar crudo de alta calidad.

Esta industria aporta energía eléctrica al Sistema Eléctrico Nacional (SEN) y cuenta con una

planta de miel urea y Bagacillo para alimentación animal con una producción diaria de

aproximadamente 80 t/día. Para regocijo de todos los jatiboniquenses, la fábrica de azúcar

Uruguay implantó el récord histórico de producción de azúcar para una zafra con 235.027 t/m

en el año 1989; cifra de producción azucarera que hasta la fecha no ha podido ser igualada

por ningún central del país.

3.1.1 Caracterización económica

Los resultados económicos de la UEB al cierre del mes de Marzo son favorables, las ventas

netas se cumplen al 101.9 % de un plan de 89840.5 MP el real fue de 91588.7 MP, con 1748.2

MP por encima del plan, el rendimiento industrial se ha seguido comportando de manera

favorable cerrando el mes al 100 % de cumplimiento hasta la fecha, la producción bruta se

cumple al 100.9 % y la producción mercantil al 101.9, el costo de ventas se cumple al 99.7 %

de un plan 73819.6 MP el real fue de 73615.6 MP con 204.0 MP por debajo de lo planificado.

El fondo de salario se cumple al 102.4 % de un plan de 3559.8 MP el real es de 3644.1 MP,

en el mes de marzo se pagó todo lo formado.

El gasto de materias primas y materiales se cumple al 94.5 % con 3576.5 MP por debajo de

plan, donde la mayor incidencia la ha tenido la materia prima caña ya que el pago se está

realizando por el SPCC donde el precio acumulado hasta el cierre de marzo es de 158.95

pesos, 10.05 pesos por tonelada por debajo del precio base que es de 169.00 pesos, el

comportamiento del mismo por quincenas se muestra en la Tabla 12.

Tabla 12 Precios de la caña por quincena

Quincena Caña Neta Precio Importe

2da de Enero 42550.237 153.75 6542361.49

1ra de Febrero 74207.474 154.17 11441028.23

2da de Febrero 67477.317 157.79 10647397.20

1ra de Marzo 84799.816 154.80 13127011.54

2da de Marzo 96097.226 169.42 16280792.03

Total 365132.07 158.95 58038590.49


- 51 -

Los servicios se encuentran al 80.5 % de un plan de 3202.6 MP, el real es de 2577.9 MP con

un ahorro de 624.7 MP.

La utilidad se cumple al 145.4 % de un plan de 9022.8 MP el real es de 13115.8 MP,

constituyendo la causa fundamental el sobrecumplimiento de las ventas, el no cumplimiento

de los gastos financieros y la disminución del total de gastos por elementos.

El cumplimiento de las producciones físicas al cierre de marzo del 2018 se muestra en la Tabla

13.

Tabla 13 Producciones físicas de la UEB Centarl Azucarero Uruguay al cierre del mes de marzo del 2018

Productos Plan Real %

Azúcar Crudo 41621.0 41786.1 100.4

Miel urea Bagacillo 2390.0 2097.3 87.8

Miel Urea 640.0 1372.2 856.2

Energía Eléctrica 1656724 1777460 107.3

Pintura 5500 8925 162.3

Hielo 3627 4286 118.2

Cachaza 280.9

Es preciso señalar que como encargo estatal el alimento animal se cumple al 114.5 % como

se muestra en la Tabla 14.

Tabla 14 Producciones de alimento animal

Productos Plan Real %

Miel urea Bagacillo 2390.0 2097.3 87.8

Miel Urea 640.0 1372.2 856.2

Total 3030.0 3469.5 114.5

3.1.2 Caracterización energética

El central azucarero procesa 383,33 t de caña/ h por 100 días, aproximadamente, que dura la

zafra. El 45% de la caña procesada equivale al bagazo que se obtiene en el proceso y que es

destinado a la generación de vapor.

La sección de generación de vapor cuenta con 4 calderas alemanas EKE de 45 t/h a 17,5 bar

y una caldera del tipo ICINAZ de 80 t/h. Hay una Planta para el Tratamiento de Agua de 90

m3/h y una Planta de Tratamiento Térmico que cuenta con 4 desareadores de 50 m3 cada uno.

La Caldera ICINAZ de 80 t/h comenzó a operar en la zafra de 2008, generando vapor a 20 bar

y 400°C. Las 4 Calderas EKE se montaron para la zafra de 1970, teniendo actualmente 45


- 52 -

zafras de explotación y un estado técnico deficiente. La generación del vapor vivo actualmente

es a la Planta Eléctrica, existiendo una Estación reductora de baja (2,8 bar), con bajo consumo

de vapor para el caso de algunas paradas (IPROYAZ, 2017b).

Hay instalados 4 turbos EKE de 4 MW cada uno, los que suministran la energía al proceso y

el excedente se entrega a la UNE. Existe una Sub-Estación de Enlace con el Sistema Electro

energético Nacional (SEN) de 34,0 kV/6,3 kV con una capacidad total de 11 300 kVA.

Turbogeneradores No 1, 2 y 4. (Turbos EKE alemanes, de 4 MW a 6,3 kV, con turbina de vapor

a 17,5 bar y 320°C.)

Turbogenerador No 3(Turbo EKE alemán (RDA) de 4.0 MW a 6,3 kV, con turbinas de vapor de

28,5 bar y 400°C.)

Para el enlace de energía con el SEN existen 2 transformadores de 2500 kVA cada uno, de 34

kV a 6,3 kV y otro de 34 kV a 6,3 kV de 6300 kVA, con una capacidad total de 11 300 kVA.

Con esta subestación se transfiere energía a la UNE o se recibe de éste, de acuerdo a las

necesidades de la operación del central. En las últimas zafras se han entregado como

promedio 8,0 kWh/tc y se ha logrado un autoabastecimiento eléctrico del 118%.

Analizando estos datos podemos afirmar que en el central quedan 5 t/d de bagazo sobrante

aproximadamente que serían empleados en la planta anexa cuya producción principal seria

ácido cítrico.

3.1.2.1 Descripción tecnológica de la etapa de evaporación.

El área de Evaporación cuenta con 4 vasos de 2044 mcsc cada uno, del tipo BDM, los que

reciben vapor de escape para su operación y funcionan como Pre evaporadores o como

primeros vasos de dobles efectos a presión. De ellos 3 trabajan en paralelo y otro se mantiene

para rotar la limpieza de los mismos.

Estos vasos suministran vapor a los siguientes equipos:

Calentadores rectificadores de jugo crudo.

Segundos vasos de los Dobles efectos.

Primer vaso de los Quíntuples efectos.

Tachos, 2 de masa cocida “A” y 3 de “B”.

Dobles efectos.

Esta instalación de evaporación suministra vapor al resto de los Tachos y a Calentadores

secundarios de jugo crudo; formados por 3 vasos de 858 mcsc y 3 vasos de 683 mcsc. Reciben

vapor de los Pre evaporadores.


- 53 -

El sistema de condensado para su extracción está automatizado, contando la instalación con

un tanque receptor y 2 bombas BSC 200-30 para la manipulación de los mismos; el jugo de

salida de los Dobles se envía a los Quíntuples por bombeo.

Quíntuples efectos.

Hay 3 quíntuples de 3765 mcsc cada uno, utilizándose 2 para la molida del ingenio y otro para

la rotación de limpieza.

Primer y segundo vaso de 858 mcsc.

Tercero, cuarto y quinto vaso de 683 mcsc.

El primer vaso recibe vapor de Preevaporadores y los segundos vasos suministran vapor para

el calentamiento primario del jugo crudo.

El sistema de condensado está automatizado.

El sistema de condensación de los evaporadores es de condensadores tipo MECA de 2,438

m de diámetro.

Como se puede apreciar se emplean 17 vasos en operación, de los 25 existentes, estando 8

de ellos en deficiente estado técnico.

El diagrama electro energético del consumo de vapor en el central se muestra a continuación

en la Figura 4.

Figura 4 Diagrama Electro-energético del Central Azucarero Uruguay


- 54 -

3.1.3 Caracterización ambiental

El Central Azucarero Uruguay juega un papel protagónico en lo que a la protección del medio

ambiente se refiere por la gran extensión de suelos que ocupa y de ser la responsable de una

parte importante de la contaminación originada en el país, por tanto, poseer una estrategia

ambiental que proponga metas y acciones con vistas al desarrollo sostenible sin comprometer

las futuras generaciones constituyen tarea de primer orden.

Peculiaridades que caracterizan el entorno:

Reordenamiento de la producción como una necesidad del país para lograr la

producción de azúcar y de alimentos a través de la liberación de áreas y la

diversificación de las producciones agropecuarias.

Impulso de la agricultura sostenible.

Incremento del precio de los alimentos, el azúcar y los combustibles.

Intensificación del cambio climático, caracterizados por sequías periódicas y

prolongadas, incremento de temperaturas, fenómenos meteorológicos, etc.

En la Estrategia Ambiental de Cuba se han identificado cinco problemas ambientales

principales, con los cuales la UEB contribuye directa o indirectamente a través de su actividad:

1. La carencia de agua.

2. La degradación de los suelos.

3. La contaminación de aguas terrestres.

4. La pérdida de diversidad biológica.

5. La deforestación.

La Estrategia Ambiental constituye el documento rector de la política ambiental cubana,

establece los principios en los que se basa el quehacer ambiental, caracteriza los principales

problemas ambientales y propone las vías e instrumentos para su prevención, solución o

minimización. La Empresa Azucarera Sancti Spíritus, tomando estas premisas como base, ha

elaborado su Estrategia Ambiental. Mediante ella se establecen prioridades y líneas de acción

en el país que sirven de base al trabajo y a la proyección azucarera (Uruguay, 2018 #134).

En cuanto a los recursos hídricos subsiste la carencia de agua para suplir todas las

necesidades económicas, sociales y ambientales, agravado por la ocurrencia de fenómenos

naturales (sequías prolongadas, lluvias abundantes y variaciones en el régimen estacional.)

Unido a esto, la no siempre adecuada planificación, uso y ordenamiento; la salinización; el


- 55 -

empleo de tecnologías inadecuadas; el insuficiente reuso y reciclaje del agua; el mal estado

de las redes hidráulicas de distribución; así como la insuficiente cultura de ahorro y su uso

racional inciden negativamente. Adicionalmente son deficitarios los sistemas de medición del

consumo y la correcta separación del uso doméstico comunitario del industrial.

Existen diferentes causas que han motivado la contaminación de las aguas, los suelos y la

atmósfera, entre ellas:

La existencia de pueblos y bateyes alrededor del central azucarero, lo que provoca el

empleo de las corrientes superficiales como receptoras de residuales crudos o

parcialmente tratados, los que frecuentemente llegan a cuencas hidrográficas.

El empleo de tecnologías obsoletas.

La indisciplina tecnológica.

La deficiente introducción de prácticas de Producción Más Limpia.

Insuficiencia en los recursos financieros destinados a la minimización de la

contaminación.

El insuficiente tratamiento, aprovechamiento y rehuso de los residuos de la actividad

industrial.

La cobertura de tratamiento de residuales y el estado técnico de los sistemas de

tratamiento existentes, así como la caracterización de estos residuales.

El manejo inapropiado de los residuos sólidos, con serios problemas en su disposición

y aprovechamiento.

Inadecuado manejo de los productos químicos y de los desechos peligrosos y la

acumulación progresiva y manejo inadecuado de estos desechos sin la solución técnica

para su disposición final.

Muchos de estos problemas, además de provocar la contaminación, atentan contra la salud

humana.

Con respecto a los suelos, la nocividad adjudicada a los cultivos, está dada por la falta de

rotación y por su acción agotante sobre el suelo, entre otros factores, unido a un mal manejo

agrotécnico e insuficientes medidas de protección del suelo. Los procesos erosivos, grado de

acidez, la salinidad y sodicidad, influyen en el deterioro de los suelos. En general el 60 % de

la superficie de la Empresa Azucarera Sancti Spíritus se encuentra afectada por estos y otros

factores, incluso por más de un factor a la vez, lo que puede conducir a procesos de

desertificación.


- 56 -

En esta unidad se trabaja en función de las fajas hidrorreguladoras de los embalses (lagunas),

logrando que los taludes tengan la vegetación necesaria a tales efectos, no la presencia de

árboles.

La UEB tiene actualizada su Estrategia Ambiental y con una proyección hasta el 2020, para

con ella poder alcanzar y cumplir los compromisos y metas que dicta el CITMA, lo que conlleva

a seguir trabajando en el reordenamiento como una necesidad para lograr alcanzar un estadío

superior en la protección del Medio Ambiente y el uso racional de los recursos naturales, con

el consecuente uso eficaz de los recursos financieros y materiales de que se dispone.

3.2 Descripción resumida de los procesos a integrados.

La caña de azúcar utilizada en Cuba para la producción de azúcar, se cosecha de forma

mecanizada y sin quemar. En su cultivo se aplican fertilizantes (N, P, K) en las cantidades

mínimas que demanda la planta para su crecimiento y se emplean herbicidas sin residualidad.

No se aplican plaguicidas químicos, pues se utilizan métodos de lucha biológica para el

combate de las plagas que afectan la caña.

La materia prima del proceso es la caña de azúcar y llega a la fábrica mediante la

transportación desde los cañaverales tanto en camiones como en transporte ferroviario, luego

es pesada en las básculas y descargada sobre las mesas de alimentación, con grúas tipo hilo

o volteadores de camiones (Morell, 1984).

La caña es sometida a un proceso de preparación que consiste en romper o desfibrar las

celdas de los tallos por medio de picadoras. Luego unas bandas transportadoras la conducen

a los molinos, donde se realiza el proceso de extracción de la sacarosa, consistente en exprimir

y lavar el colchón de bagazo en una serie de molinos.

El lavado del colchón de bagazo se hace con jugo extraído en el molino siguiente (maceración)

y el lavado del último molino se hace con agua condensada caliente (imbibición), que facilita

el agotamiento de la sacarosa en el bagazo y evita la formación de hongos y la necesidad de

emplear bactericidas (López and Vera, 1983).

El bagazo sale del último molino hacia el depósito de bagazo, de donde se despacha para

usarlo como materia prima en la elaboración de ácido cítrico, para esto es necesario pre

tratarlo.

El primer pre tratamiento consiste en una hidrólisis ácida con ácido cítrico al 6% a temperatura

ambiente durante una hora a 135 ºC, para mantener esta temperatura se utiliza como medio

de enfriamiento agua a 5ºC (Nápolez Solenzal and López Planes, 1987, Piñeros Castro, 2014).

http://www.ecured.cu/index.php/Bagazo_de_ca%C3%B1a_como_combustible


- 57 -

Luego el bagazo pretratado es filtrado y se separa el líquido, que contiene hemicelulosa y ácido

cítrico, del sólido que contiene la lignina y la celulosa. El licor será utilizado en la carga de los

fermentadores.

La carga de licor con hemicelulosa tardará aproximadamente 30 min como máximo en conjunto

con la recepción de los nutrientes necesarios para que la fermentación ocurra adecuadamente

y se ajusta el pH entre 6,8 y 7, en esta etapa ocurre el crecimiento y activación del hongo

mediante la inoculación con esporas y el suministro de aire estéril a un medio de concentración

adecuada, en los fermentadores es donde se realiza la producción de ácido cítrico, por medio

de un proceso aerobio, con alimentaciones incrementadas.

La fermentación va a ser la etapa más duradera de todo el proceso que tiene lugar en la planta,

aproximadamente 6 días. Durante el proceso fermentativo se controlarán distintas variables

(temperatura, pH), para que transcurra de manera correcta y se produzca la mayor cantidad

posible de ácido cítrico. Será un proceso de tipo discontinuo. Tras el tiempo estipulado, el

fermentador se descarga.

El producto obtenido, el licor post-fermentativo, contiene ácido cítrico, agua e impurezas. Este

licor se conduce hacia la siguiente etapa del proceso (Abín et al., 2002, Ali et al., 2002,

Balderrama-Martínez et al., Betancourt, 2003).

El caldo de fermentación se clarifica usando un filtro rotativo de vacío. Luego, se usa una serie

de unidades de extracción de mezclador-sedimentador para transferir el ácido cítrico de la fase

acuosa a la orgánica. La operación se lleva a cabo mediante la extracción en contracorriente

del ácido cítrico en una fase acuosa caliente en una segunda serie de unidades mezcladoras-

sedimentadoras a 80°C. En esta etapa ocurre una separación líquido-líquido con la mezcla ya

caracterizada de isoctanol y triamina donde se separa en dos etapas y concentra el AC desde

24.8% en corriente de entrada a 72.3% en salida, después pasa a las etapas de cristalización.

Los cristales de ácido se secan con aire caliente para obtener ácido cítrico al 99% y se

envasan.

La Figura 5 muestra el diagrama de bloques de los procesos integrados.


- 58 -

Figura 5 Diagrama de Bloques de los procesos de obtención de azúcar y ácido cítrico.

El diagrama de flujo de los procesos integrados se muestra en el Anexo 2.

3.3 Análisis de la integración de la planta de ácido cítrico al central.

3.3.1 Análisis económico.

La eficiencia económica del central es 27 038.7 MP/año con un costo por peso de 0.76. La

incorporación de una planta productora de 5000 t/a de ácido cítrico podrá aportar 7.5 MP como

ingreso al estabilizarse sus producciones al 70% de la capacidad instalada en el 3er año de

explotación, reportando un retorno interno de la inversión después de impuestos de 16.80%,

lo que permitiría recuperar la inversión en 5 años y tres meses y mejorar los indicadores

anuales del ingenio en 10.7 MP/año.


- 59 -

3.3.2 Análisis energético.

El central produce en zafra 367 996,8 t de bagazo y para la producción de 5000 t de ácido

cítrico necesitamos 34 499 t de bagazo, restando estos valores nos quedan disponibles 333

497,8 t de bagazo que equivalen a 787 054,808 t de vapor ya que el índice de generación de

vapores de 2,36 kg de vapor/kg de bagazo según (IPROYAZ, 2017a). En el central se

consumen en el proceso aproximadamente 0,54 t de vapor por t de caña a moler, Uruguay

muele 383,33 t de caña/h lo que equivale a 919 992 t de caña molida en el periodo de zafra

(100 días) por lo que consume 496 795,68 t de vapor. Si le restamos al vapor que se genera

el que consume el central obtenemos 290 259,128 t de vapor anual y analizando los balances

determinamos que el consumo de vapor es de 2 385,40 t y nos restan 287 873,728 t de vapor.

Los índices de consumo fueron tomados de (Rodriguez, 2016). Este análisis demuestra que la

instalación de la planta anexa es factible energéticamente y que puede ser abastecida aún

instalada la Bioeléctrica y el vapor restante seria consumido por esta en los días de no zafra.

3.3.3 Análisis Ambiental.

La introducción de una nueva tecnología incluye el aumento de los riegos ambientales

asociados, los cuales deben gestionarse adecuadamente para minimizar su impacto.

El manejo inadecuado de los residuos sólidos provoca efectos de la contaminación en las

zonas urbanas, como consecuencia de una incorrecta organización, recolección, clasificación

y disposición final.

Como parte de una política de práctica de producciones más limpias y aprovechamiento

económico de los residuales, en la fábrica de azúcar se puede emplear la cachaza, que es un

producto residual del proceso, como mejorador del suelo (abono orgánico). Además, se

pueden reciclar las cenizas que se obtienen producto de la combustión del bagazo, que son

ricas en fósforo y potasio, como fertilizantes.

Los residuales líquidos de la industria azucarera y sus derivados son fuente de contaminación

ambiental, por su contenido de materias orgánicas. Estos residuales contienen cantidades

apreciable de nitrógeno, fósforo y potasio y otros nutrientes beneficiosos para el crecimiento y

desarrollo de las plantas, constituyen valiosos recursos para regar y fertilizar la caña de azúcar

y otros cultivos, a la vez que son peligrosos si llegan a depositarse en ríos y presas porque

pueden ocasionar grandes trastornos a la flora y la fauna.

Los residuales de la planta de ácido cítrico pueden ser reutilizados:

• La lignina como combustible para la generación de energía eléctrica.


- 60 -

• El micelio del hongo junto con las corrientes líquidas residuales, como alimento animal.

Para reducir estos riesgos se proponen las siguientes acciones:

• Establecer un Proyecto de producciones más limpias.

• Contar con medidores de flujo en la entrada de las líneas de abasto y el medidor de caudal

a la salida del central y la planta anexa.

• Independizar el agua de la industria de la población y la entrega de estos acueductos a

Recursos Hidráulicos según política establecida.

• Concluir la política de presurización de los sistemas de condensados y su posterior

automatización.

• Evaluar, cuantificar y monitorear las reservas de agua existentes en la UEB y la planta

anexa.

• Incrementar el acopio y uso de agua de lluvia para fines industriales.

• Dar tratamiento a los residuales de alta carga o sea aquellos de más de 2 Kg de DQO/m³

hasta cumplir con la Norma Cubana de vertimiento.

• Implementar la metodología de utilización de los residuales líquidos en el fertirriego según

la Norma Cubana de Fertirriego NC 855:2011.

• El mantenimiento y rehabilitación de las obras de residuales, definir presupuesto (lagunas,

canales, zanjas, conductoras, obras de fábrica, etc.)

• Garantizar el tratamiento de los residuales más cargados de las industrias.

• Continuar incrementando el aprovechamiento económico y el rehúso de los residuales

líquidos, convenientemente tratados, para usos agrícola e industrial.

• Incrementar la vigilancia sobre las actividades de operación y mantenimiento de los

sistemas de tratamiento de residuales ya construidos.

• Promover la utilización de sistemas biológicos naturales de tratamiento de aguas

residuales, teniendo en cuenta su elevada eficiencia en la remoción de contaminantes y los

bajos costos de inversión, operación y mantenimiento.

• Estimular monetariamente a aquellos que logren reducir sus emisiones y aporten en el

reciclado y la minimización de sus desechos.

• Garantizar un control sistemático de los principales focos contaminantes de las aguas

terrestres.

• Aumentar los niveles de reciclaje y rehúso de los residuos sólidos: compost, residuos de

cenizas, cachaza, etc.


- 61 -

• Seguir incrementando en el ingenio la práctica de producción de compost a partir de la

cachaza y cenizas según la tecnología aprobada.

• Incrementar la cobertura de recolección, tratamiento y disposición de desechos sólidos, con

énfasis en los desechos peligrosos.

• Establecer contratos para la recolección de los desechos peligrosos y su tratamiento final.

• Realizar campañas de concientización y educación ambiental.

• Potenciar el desarrollo de un programa de producción de bioproductos (biofertilizantes,

control biológico, bioestimulantes y otros) que permitan sustituir la importación y sustitución

de productos químicos.

• Elaborar planes de manejo que cubran las diferentes etapas del ciclo de vida de los

productos químicos.

• Fortalecer la infraestructura existente para facilitar el acceso e intercambio de información

sobre productos químicos.

• Tener un absoluto control de todos los desechos contemplados en la Resolución 87/99 del

CITMA.

• Formar recursos humanos para el desarrollo de alternativas de solución orientadas al

manejo seguro de productos químicos.

• Incrementar la reutilización de los residuales líquidos y sólidos en la agricultura cañera y no

cañera como fertilizantes, enmiendas orgánicas y mejoradores del suelo; previa

caracterización de los mismos y con las recomendaciones específicas para el uso en los

diferentes cultivos.

• Eliminar la incorporación de residuales sólidos y líquidos sin control como contaminantes a

suelos y aguas.

• Construir, mantener y/o rehabilitar todos los sistemas de tratamiento de residuales.

• Aplicar el Sistema de Monitoreo sobre los suelos.

• Reducir el uso de los fertilizantes inorgánicos y aplicar el adecuado balance de la

fertilización inorgánica/orgánica en la cantidad y la calidad necesarias.

• Monitorear las emisiones a la atmósfera.

• Cumplir con las normas de emisión (atmosféricas y sonoras).

• Fortalecer el sistema de vigilancia y control de la contaminación atmosférica provocada por

fuentes móviles.


- 62 -

• Potenciar dentro del Sistema de Innovación Tecnológica, las investigaciones sobre el

empleo de energías renovables empleando subproductos y residuales provenientes de la

agroindustria azucarera

• Estimular la producción de energía renovable y la generación de electricidad a partir de

biocombustibles.

• Potenciar el empleo de tecnologías que garanticen la calidad de la combustión y la limpieza

de los gases de escape de las calderas.

• Reducir la combustión de los residuos agrícolas en los centros de limpieza de la caña.

• Disminuir hasta eliminar la quema de caña y restos de cosecha como actividad agrícola en

el manejo del cultivo.

3.4 Conclusiones Parciales

1. El central tuvo un comportamiento económico favorable hasta marzo del 2018

2. En el central quedan 5 t/d de bagazo sobrante aproximadamente.

3. Existen 5 problemas ambientales fundamentales con los cuales la UEB contribuye

directa o indirectamente a través de su actividad (la carencia de agua, la degradación

de los suelos, la contaminación de aguas terrestres, la pérdida de diversidad biológica

y la deforestación).

4. Se realizó una propuesta de medidas con el objetivo de fortalecer la política de

producciones más limpias.

5. La integración de los procesos se producción de azúcar y ácido cítrico se analizaron

económica, energética y ambientalmente, demostrando así su factibilidad en estos

aspectos

Conclusiones

- 63 -

Conclusiones

Con la realización de la investigación se arribaron a las siguientes conclusiones:

1. La temperatura, tiempo y pH en las etapas de pretratamiento y fermentación son junto

con la concentración de ácido, en el pretratamiento, las variables de operación más

influyentes en el proceso de obtención de Ácido cítrico de materiales lignocelulósicos.

2. La mejor tecnología a emplear en la planta es la que propone el ICIDCA para producir

ácido cítrico a partir de mieles finales modificada con una hidrólisis en la etapa de

pretratamiento, debido a que la materia prima es bagazo, y en la etapa de separación

se usándose una separación líquido-líquido y no un intercambio iónico.

3. Es posible cubrir los distintos requerimientos materiales y energéticos de la UEB Central

Azucarero Uruguay, siempre y cuando se utilice la producción sobrante anual de bagazo

en su totalidad y utilizando los vapores de escape en la etapa fermentativa.

4. Es factible el proceso inversionista previsto ascendente a un valor de inversión de 72

695 000 USD.

5. La instalación de la planta anexa es factible energéticamente ya que puede ser

abastecida, aun instalada la Bioléctrica; el vapor restante seria consumido por esta en

los días de no zafra.

6. Es necesario tener mucho cuidado con el manejo del ácido sulfúrico, el almacenamiento

del ácido cítrico y el hongo Asperigullus Niger debido su peligrosidad para la salud

humana.

Recomendaciones

- 64 -

Recomendaciones

1. Analizar el proceso tecnológico en su totalidad utilizando como materia prima el bagazo

con un 10% de paja de caña y determinar los distintos requerimientos materiales y

energéticos a partir de balances de masa y energía para este.

2. Estudiar si la tecnología seleccionada puede ser utilizada en el proceso con la nueva

alternativa de producción.

3. Analizar la factibilidad económica, energética y social de esta nueva alternativa.

4. Analizar la posibilidad de la reutilización de la lignina que se obtiene en la etapa de

pretratamiento como materia prima para otros procesos tecnológicos y combustible para

la generación de vapor y energía eléctrica.

5. Analizar la propuesta original de tecnología del ICIDCA con la única modificación del

pretratamiento y realizar una comparación detallada con la que se propuso en este

trabajo en cuanto economía, energía y medio ambiente.

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Anexos

Anexos

Anexo 1. Diagrama de Flujo del Proceso de Obtención de Ácido Cítrico.

Anexos

Anexo 2. Diagrama de flujo de la integración del proceso de obtención de ácido cítrico

con el proceso de obtención de azúcar crudo.

Anexos

Anexo 3. Productos que contienen Ácido Cítrico.

Anexo 4. Consumo de ácido cítrico por sector económico.

Anexos

Anexo 5. Utilidades del ácido cítrico por sector económico.

Anexo 6. Ácido Cítrico

Anexo 7. Centrales Azucareros de Cuba. Zafra 2017-2018

Empresa UEB Muele

Si No

Artemisa

Harlem X

30 de Noviembre X

Total 2 0

Anexos

Empresa UEB Muele

Si No

Mayabeque

Cdte Manuel Fajardo X

Héctor Molina X

Boris L Sta Coloma X

Total 3 0

Matanzas

Méjico X

Jesús Rabí X

René Fraga X

Mario Muñoz X

Total 4 0

Villa Clara

Heriberto Duquesne X

Abel Santamaría X

José María Pérez X

Perucho Figueredo X

Quintín Banderas X

Panchito Gómez Toro X

Ifraín Alfonso X

Héctor Rodríguez X

Carlos Baliño X

George Washington X

Total 9 1

Cienfuegos

Ciudad Caracas X

Antonio Sánchez X

14 de Julio X

Elpidio Gómez X

5 de Septiembre X

Total 5 0

Sancti Spíritus

Melanio Hernández X

Uruguay X

Total 2 0

Ciego de Ávila

Enrique Varona X

Ecuador X

Ciro Redondo X

1ro de Enero X

Total 4 0

Camagüey

Ignacio Agramonte X

Carlos M de Céspedes X

Argentina X

Brasil X

Siboney X

Panamá X

Batalla de las Guásimas X

Anexos

Empresa UEB Muele

Si No

Total 5 2

Las Tunas

Colombia X

Amancio Rodríguez X

Antonio Guiteras X

Majibacoa X

Total 4 0

Holguín

Loynaz Hechavarría X

López Peña X

Cristino Naranjo X

Urbano Noris X

Fernando de Dios X

Total 5 0

Granma

Bartolomé Masó X

Arquímedes Colina X

Roberto Ramírez X

Enidio Díaz X

Grito de Yara X

Total 5 0

Santiago de Cuba

América Libre X

Paquito Rosales X

Julio Antonio Mella X

Dos Ríos X

Total 4 0

Guantánamo Argeo Martínez X

Total 1 0

Nacional Total 53 3

Total 56

Anexo 8. Diferentes materias primas que aporta la caña de azúcar y alternativas de usos.

Materia Prima


Hojas y cogollo

Elemental Uso directo Alimento animal, energético o mejorador de suelo

Convencionales

Hongos comestibles Alimento humano

Durificación Alimento animal/ Combustible

Estilaje con cachaza Alimento animal

Aumento de digestibilidad Alimento animal

Bagazo Elemental Uso directo, molido y mezclado con melaza


Anexos

Materia Prima


Convencionales Aumento de digestibilidad Alimento animal

Compactado Usos industriales/ Combustible


Pulpa y papel Uso industrial

Tableros moldeados Uso industrial

Furfural Uso industrial

Xilitol Uso industrial

De Punta

Pulpa papeles y cartones especiales

Uso industrial

CMC Celulosa microcristalina

Alimenticio, Farmaceutico

Compuestos de Lignina Uso industrial veterinario

Compuestos Furámicos Uso industrial farmaceutico

Meollo

Elemental Uso directo, mezclado con melaza


Convencionales Aumento de digestibilidad Alimento animal

Melazas

Elemental Mezcla con bagazo /meollo Alimento animal

Bloques nutricionales Alimento animal

Convencionales

Alcohol, tecnologia clásica Potable, uso industrial

Levadura de recuperación Alimento animal

Aguardiente, ron Uso humano

Gas carbónico, Hielo seco Uso industrial y en alimentos

Deshidratación Uso industrial y alimento animal


Glucosa, fructosa Uso industrial y en alimentos

Cítrico, láctico Uso industrial y en alimentos

Levadura forrajera Uso industrial y en alimentos

Lisina Uso industrial y en alimentos

Dextrana, xantano Uso industrial y en alimentos

Alcohol de alta tecnología Uso industrial y en alimentos

De Punta Derivados de la levadura Uso alimenticio, farmaceutico

Enzimas hormonas Uso agrícola

Anexos

Materia Prima


Contro biológico de plagas Uso agrícola

Alcohol relativo Uso industrial y laboratorios

Bebidas selectas Uso humano

Jugos

Convencionales













De Punta

Derivados de la levadura Uso alimenticio, farmaceutico




Bebidas selectas Uso humano

Mieles pobres

Convencionales













Anexos

Materia Prima


De Punta

Derivados de la levadura Uso alimenticio, farmaceutico




Cachaza

Elemental Uso directo Fertilizante

Secado al sol Alimento animal

Convencionales Composteo Fertilizante


Cera, aceite Uso industrial

De Punta Fitoesteroides Cosméticos, farmacia

Alcoholes de alto peso Farmaceutico

Ceniza Elemental Mezcla con cachaza Fertilizante

Residuales Elemental Tratamiento en lagunas Fertilizante

Vinaza

Elemental Asperción directa en los campos

Fertilizante

Convencionales Tratamiento en lagunas Proteccion del medio, riego


Biogas Protección del medio ambiente

Concentración/incineración Protección del medio ambiente

Anexo 9. Superposición de estructuras para la síntesis de procesos.

Anexos

Anexo 9. Diferentes materias primas para la obtención de ácido cítrico.

Anexo 10. Reporte de materiales y procedimientos del proceso en el software Super Pro

Desing.

Anexos

Anexos

Anexo 11. Análisis económico de la planta anexa que nos brinda el software Super Pro

Desing.

Anexos

Título: Integración de una planta de ácido cítrico de ...

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