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TÉCNOLOGÍA DEL AZUCAR Y DERIVADOS
Dr. Ángel Wilson Mercado Seminario
DOCENTE

CAÑA DE AZUCAR
La caña de azúcar es un cultivo de renta importante, Se cultiva en más
de setenta países desde el nivel del mar hasta altitudes de casi 1000
metros sobre el nivel del mar, abarca aproximadamente la mitad del
mundo.
La importancia del cultivo de la caña de azúcar radica en que se
constituye en uno de los cultivos de mayor importancia social y
económica, debido al área de cultivo y a la cantidad de mano de obra
que ocupa.

•La caña de azúcar tiene 4.500
años de antigüedad pero sólo
es popular desde unos 300
años.
•Proviene del sureste asiático.
Fue conocida en Europa por
medio de las rutas comerciales
con Asia.
•Los Españoles la llevaron
después a América. Era
entonces un producto muy
caro.
HISTORIA
© Didier Gentilhomme

•La caña de azúcar pertenece a la familia de
las gramíneas (como el trigo).
•La caña de azúcar botánicamente pertenece
al género Saccharum, familia de las
Gramíneas, orden Glumiflorales, clase
Monocotiledóneas y división Embriofita.
•Crece mejor en climas tropicales porque
necesita temperaturas suaves y bastante agua
para su buen desarrollo.
•La parte aérea llega a alcanzar los 2 a 7
metros de altura.
•Una plantación dura 5 a 10 años. Las cañas
de azúcar se cortan cada 12 meses.
CULTIVO

Morfológicamente se caracteriza por presentar macollos, que
son brotes secundarios que se forman a partir de las yemas
axilares, ubicadas en los nudos del eje principal. Se propaga
en forma asexual por medio de trozos o esquejes que
contienen las yemas, donde cada una puede desarrollarse en
un tallo primario, que a su vez forma tallos secundarios y
terciarios.
El 65% de las raíces se encuentran en los primeros 20 cm de
profundidad del suelo y el 80% de ellas se concentran en un
radio de 60 cm de la cepa y 60 cm de profundidad.
Los tallos son cilíndricos, erectos, fibrosos y compuestos de
nudos y entrenudos, la altura varía desde 1,0 hasta 5,0 m, y el
diámetro varía de 1,0 cm a 5,0 cm. La hoja de la caña de
azúcar, después de desarrollada, consiste en una lámina y
vaina que rodea al tallo, distribuyéndose en forma alternada
y opuesta.
MORFOLOGIA

•Existen diferentes especies de
caña de azúcar.
•Se puede cosechar a máquina
o a mano. La cosecha a
máquina daña las raíces de las
cañas. Por eso, se prefiere la
cosecha a mano.
•Las hojas de la caña suelen
ser quemadas para que la
cosecha sea más rápida y
eficaz. Después, los
cosechadores cortan las cañas
con machetes.
LA COSECHA
© Didier Gentilhomme

LA CAÑA DE AZUCAR COMO MATERIA PRIMA
ØLa caña de azúcar es una planta herbácea de gran tamaño que se cultiva en países tropicales y subtropicales.
ØLa caña se propaga vegetativamente sembrando trozos de sus tallos.
ØLa nueva planta o retoño crece a partir de los cogollos o yemas de los nudos del tallo, asegurando así una
descendencia uniforme.
ØLa producción en toneladas de caña por hectárea varia de acuerdo a los siguientes factores:
•Variedad de la caña.
•Factores climáticos.
•Disponibilidad de agua.
•Prácticas de Cultivo.
•Duración del periodo de crecimiento.

Colombia, Perú y Hawaii, son los países donde la caña de azúcar puede ser
procesada prácticamente durante todo el año. En otros países productores de
azúcar de caña como México, Brasil, Cuba y Estados Unidos, el proceso de
elaboración es interrumpido por factores climáticos.
El azúcar lo forma la planta a través de un proceso complejo que esencialmente
consiste en la combinación de dos azúcares monosacáridos, FRUCTOSA y
GLUCOSA, lo cual se ilustra en la figura:
C12H22O11 + H2O C6H12O6 + C6H12O6
SACAROSA(+) buena GLUCOSA(+) FRUCTUOSA(-) mala

ØEl azúcar es la sacarosa, un carbohidrato de origen natural compuesto por carbono,
oxígeno e hidrógeno: (carb-o-hidr ...ato).
ØLos azúcares crudos poseen un contenido algo menor de sacarosa 98% pues
conservan aún parte de la miel a partir de la cual fueron fabricados.

CONDICIONES DE CALIDAD DE LA MATERIA PRIMA
(Caña de Azúcar)
La caña comienza cuando es quemada, pues
generalmente el calor del fuego resquebraja la corteza y
expone parte del jugo. En general, la velocidad del
deterioro es más rápida en caña quemada que en caña
verde.
Luego de ser cortada la caña, está sujeta a deterioro, en gran parte debido a la actividad de
microorganismos del suelo y aire que se alimentan del azúcar. Esto resulta en pérdidas de azúcar y
la formación de impurezas indeseables.
Por lo tanto, la tardanza entre cosecha y molienda debe de mantenerse al mínimo (48 horas como
máximo)

Tarea1
Describir brevemente las diferentes especies de caña de azúcar

Unidades concentracion jugo de caña
Solidos totales:
Solidos disueltos:
Brix: solidos presentes.
Pol: azucares presentes
Be°
Jugo caña que tiene: 18°Bx y 15.5Pol, en 100kg de jugo : Agua y solidos
Kg agua: % agua: 100 – 18 = 82% = 100*0.82= 82 Kg
Kg de solidos: % solidos : °bx = 100*0.18= 18 Kg
Kg de azúcar: 15.5 Pol : 15.5% azúcar = 100*0.155= 15.5Kg
Kg de solidos no azucares: 18-15.5=2.5% = 100*0.025 = 2.5 Kg

El análisis de una variedad de caña de azúcar y su bagazo arroja los
siguientes datos:
Caña:
Bx: 17%
Fibra: 13%
Pol: 13.8%
Bagazo:
Fibra: 50%
Agua: 50%
Para una molienda de 500 Tn/dia:
a. Cantidad de bagazo obtenido
b. Cantidad de azúcar a obtener
MOLINO
caña jugo
bagazo
Fibra: 500*0.13 = 65 Tn
Bagazo = 65/0.5 = 130 Tn
Azucar: 500*0.138 = 69 Tn

Producto acreditable:
Funcion a la tec. Azúcar y sus derivados
Caramelos blandos/duros
Chocolateria
Mermeladas/Jaleas
Papeleria (Bagazo)
Obtencion de alcohol: bebida (yonke, ron, macerado)
Titulo:
Integrantes
Objetivos:

TAXONOMIA DE LA
CAÑA DE AZUCAR
• Dr. Angel Wilson Mercado
Seminario

Nota. Subiros (1995)
Taxonomía de la caña de azúcar
División Embryophita siphonogama
Subdivisión Angiospermae
Clase Monocotiledónea
Orden Glumiflorae
Familia Gramineae
Tribu Andropogonaé
Subtribu Saccharae
Género Saccharum

Especies de Saccharum
a) Saccharum Offcinarum
b) Saccharum Edule
c) Saccharum Barberi
d) Saccharum Sinense
e) Saccharum Spontaneum
f) Saccharum Robustum

MORFOLOGÍA Raíz
Tallo
Externa
Hoja
Flor (Cogollo)
Morfología
Epidermis
Interna Corteza
Tejido Vascular

Morfología Externa
Raíz
Tallo Hoja Flor

Morfología Interna
• Está formada por células con paredes muy delgadas a
partir de las cuales se originan los pelos absorbentes que
son unicelulares.
Epidermis
• Está formada por células parenquimatosas de paredes
Corteza delgadas. El tamaño de las células de los espacios es menor
hacia el interior que hacia el exterior de la corteza.
Tejido
Vascular
• Se distribuye internamente en forma radial en grupos
alternos de células del floema y el xilema.

Planta
Planta de
semillero
CICLO
DE
VIDA
Brote
Flores
Germinación
Planta
con fruto
Plantación
de semillas Semilla

CICLO DE VIDA
Etapa 1 Germinación
Etapa 2 Macollamiento
Etapa 3 Crecimiento
Etapa 4 Maduración

Ésta comienza cuando el cultivo
ha sido recién sembrado y aún
En
se
de
esta fase,
desarrolla
follaje
la
la
y
planta macolla,
mayor cantidad
no ocurre el brote o cuando
emergido.
el la plantación
retoño no ha comienza a cerrar.
Germinación Macollamiento

• Comprende
plantación
maduración
desde
hasta el
que cierra la
la
inicio de
de los tallos.
• Se caracteriza porque se presenta un
crecimiento rápido, así como una
elevada
seca.
acumulación de materia
Crecimiento
• El porte de los tallos, por lo general,
puede permanecer erecto.

• Es el proceso fisiológico por el que la producción de
materia verde de la planta se reduce para dar paso a
la acumulación de carbohidratos en forma de
sacarosa en las células de parénquima del tallo.
La etapa de madurez puede ser natural o provocada
mediante maduradores químicos.
Para la aplicación de éstos es necesario considerar la
variedad, nutrición (especialmente nitrógeno), edad
de la planta, entre otras.
•
•
Maduración
• Este método es utilizado cuando la planta no ha
llegado a su madurez y se está en período de zafra.

FACTORES
Agronómicas Morfológicos
Calidad de los
Jugos
Condiciones
Agroclimáticas

Características Agronómicas
a) Crecimiento y deshoje
b) Diámetro de la caña
c) Porcentaje de floración natural
d) Incidencia y severidad de corcho
e) Oquedad o “ahuecamiento de la caña”
f) Pubescencia
g) Porcentaje de fibra
Nota. Soto (1995)

Calidad de los Jugos
En lo que respecta a este factor, son
elementos relacionados básicamente
con la capacidad de concentración de
sacarosa en los tallos, los que
mayoritariamente intervienen como
determinantes de eficiencia y que
tipifican
ideal.
por tanto a una variedad

Variedades de Caña de Azúcar en el Perú
BROTAMIENTO MACOLLO CRECIMIENTO ACAME POL
CAÑA SOQUERA
VARIEDAD DE CAPACIDAD
H32 – 8560 Moderado Moderado Moderado Regular Regular Alta
H37 - 1933 Moderado Moderado Moderado Regular Regular Alta
H38 - 2915 Moderado Moderado Moderado Regular Regular Regular
H39 - 5803 Lento Poco Lento Lento Alta Baja
H44 - 3098 Rápido Abundante Acelerado Rápido Baja Muy alta
H50 - 7209 Rápido Abundante Acelerado Rápido Regular Muy alta
H51 - 8194 Moderado Moderado Moderado Regular Regular alta

Variedades de Caña de Azúcar en el Perú
BROTAMIENTO MACOLLO CRECIMIENTO ACAME POL
CAÑA SOQUERA
Nota. MINAGRI
VARIEDAD DE CAPACIDAD
H52 - 4610 Rápido Abundante Acelerado Rápido Regular Alta
H54 - 2508 Moderado Poco Moderado Regular Regular Regular
H55 - 8248 Rápido Poco Acelerado Lento Baja Regular
H57 - 5174 Rápido Abundante Acelerado Regular Regular Muy alta
PCG57 - 0497 Lento Abundante Lento Moderado Regular Muy alta
PCG57 - 0586 Lento Poco Lento Rápido Baja Alta
PCG59 - 2194 Lento Poco Lento Lento Alta Alta
LAR52 - 604 Lento Poco Lento Lento Alta Muy alta
PCG12 - 745 Lento Moderado Moderado Moderado Muy alta alta

Ejercicios
El campo anexo A5 de Samán consta de 17 Ha, y ha logrado un rendimiento
de 175Tn/Ha (caña sin quemar), considerando que el follaje representa el
17% y que durante la quema la caña pierde el 12% de agua. La fibra en
caña es de 15%.Calcule:
a. Las toneladas de caña que ingresan al ingenio.
b. Si el Bx de jugo de caña sin quemar era de 11.5 y el pol de 10.8, cuales
son los valores de Bx y Pol de jugo de caña que ingresan a la molienda?
c. ¿Que cantidad de azúcar producirá este lote considerando que el
proceso tiene 96% de eficiencia total.

Total caña sin quemar: 17 Ha * 175Tn/Ha = 2975 Tn.
Total caña sin follaje: 2975 * (100 – 17)% = 2469.25 Tn.
2469.25 Tn = Fibra: 2469.25 * 0.15 = 370.4 Tn
= Jugo : 2469.25 * 0.85 = 2098.86 à Agua: 2098.86 * (100 – 11.5)%= 1857.49
à Bx: 2098.86 * 0.115 = 241.37
à Pol: 2098.86*0.108 = 226.68
Perdida de agua: 1857.49 * 0.12 = 222.9 ; Queda à 1857.49-222.9 = 1634.6
Caña quemada= 1634.6 + 241.37 + 370.4 = 2246.37 Tn : a
Parámetros jugo caña quemada:
Bx: 241.37*100/(1634.6+241.37) = 12.87
Pol: 226.68*100/(1634.6+241.37) = 12.08 : b
Sacarosa obtenida: 226.68 *0.96 = 217.6 Tn : c
Calcule las tn de melaza que se obtienen y su composición si en ella esta el azúcar no recuperada y los solidos no azucares, considere que la melaza final tiene 15% de
humedad.
No azucares : 241.37-226.68 = 14.69
Azúcar no recuperada = 226.68-217.6 = 9.08 à Total solidos: 14.69 + 9.08 = 23.77 (85%)
Total = 23.77/0.85 = 28.0 Tn
Composicion : 15 % agua
: 32.43% azucares
: 52.57% No azucares

Los análisis de laboratorio arrojan:
Bx en caña : 14.00
Pol en caña : 13.8
Fibra en caña: 16%
a. Sacarosa que se recupera si la eficiencia total del proceso es 96.45%
b. Bx y pol en jugo después de molienda, si en la molienda se agrega 50%
volumen agua en función del % de fibra y el bagazo sale con 40% de
agua.
c. Melaza obtenida si sale con una humedad del 20%.

Base de calculo:
1000 Kg
MOLIENDA
1000 Kg caña
14 Bx
13.8 Pol
16 Fibra
? Bx
? Pol
Bagazo = 1000*0.16/0.6 = 266.67
40% agua
60 % Fibra
1000*0.16*0.5 = 80 Kg
Sacarosa que se recupera:
1000*0.138*0.9645 = 133.1
Jugo obtenido:
1000 + 80 = 266.67 + J
J = 813.33
Bx Jugo: 1000*0.14*100/813.33 = 17.21
Pol jugo : 1000*0.138*100/813.33 = 16.97
Melaza que se obtiene:
No azucares: 1000 (14-13.8)% = 2
Azucares no recuperados = 138-133.1 = 4.9
Melaza = 6.9/0.8 = 8.625

Tarea 2
1. Un ingenio azucarero genera 50Kg de melaza /tn caña, y diariamente muele 1500Tn. La melaza generada se
usa para obtener alcohol etílico, en la unidad En la unidad de fermentación se diluye la melaza obteniéndose
el mosto (densidad: 1.055) con 8% de azucares fermentables, culminada la fermentación se obtiene alcohol
etílico (densidad: 0.8) la fermentación tiene una eficiencia es del 98%, el mosto fermentado ingresa a una
columna rectificadora donde se obtiene alcohol etílico al 96°GL, determinar:
a) El % alcohol en la corriente de alimentación.
b) Cantidad de alcohol de 96°GL que se obtiene al día.
c) Merma de alcohol por dia si la destilación tiene una eficiencia del 98%?
d) Cantidad de vapor saturado a 105°C que se requiere por día si el mosto fermentado ingresa a 25°C (Ce: 2.4j/g °C,
entalpia vap. : 43.5 Kj/mol; Alcohol etílico)
e) Melaza tratada diariamente.
Fermentación
C6H12O6 à 2 CO2 + 2 C2H5OH

Dr. Angel Wilson Mercado Seminario

RECEPCION DE CAÑA
OPERACIONES PRELIMINARES
A LA MOLIENDA

C O N D I C I O N E S D E C A L I D A D D E L A
MATERIA PRIMA (Caña de Azúcar)
La zafra de la caña comienza cuando
es quemada, pues generalmente el
calor del fuego resquebraja la corteza
y expone parte del jugo. En general,
la velocidad del deterioro es más
rápida en caña quemada que en caña
verde.
Luego de ser cortada la caña, está sujeta a deterioro, en gran parte debido a la
actividad de microorganismos del suelo y aire que se alimentan del azúcar. Esto
resulta en pérdidas de azúcar y la formación de impurezas indeseables.
Por lo tanto, la tardanza entre cosecha y molienda debe de mantenerse al
mínimo (48 horas como máximo)

PESADO DE LA CAÑA
El procesamiento fabril de la caña de azúcar comienza con
la Cosecha, el Arrume y Cargado de la caña en el campo,
en carros Tráiler de 20 Tn y cuando se adiciona una carreta
pueden llegar a 40 Toneladas de capacidad, por medio de
unidades de transferencia tipo Cargador Frontal o Grúa.
Al llegar al ingenio los Tráileres son pesados en
básculas de plataforma (Balanza Electrónica)
registrándose el peso de cada camión de caña que
luego será evaluado en el Laboratorio para determinar
su calidad química y para los balances respectivos.

RECEPCIÓN
ØLuego que la caña es pesada, ingresa al Patio de Maniobras,
donde es almacenada sobre ruedas, es decir, en sus propios
vehículos de transporte para luego descargarse a medida que
se necesite.
ØLa caña puede descargarse al piso y luego recogida con un
cargador frontal o con la garra de la P&H.
ØRecordemos que a mayor manipulación de la caña, mayor es
el nivel de deterioro que se produce.
ØEn este parte del proceso, el trabajo debe de estar centrado
en reducir la tardanza global entre corte y molienda.

Preparación
En esta parte del proceso intervienen los Conductores de Caña, que tienen por objetivo
preparar la materia prima, es decir,:
1. Vamos a reducir una caña que media aproximadamente entre 3 a 3.5 m a hilachos de
caña para su manipulación en el proceso de extracción (Molienda).
2. Romper tantas células portadoras de azúcar de la caña, como sea posible, para
facilitar la extracción de azúcar.
Los operadores controlan el flujo de carga de caña que pasa por estos conductores al
momento de ser cortado, reducido y desfibrado, dichos trabajadores controlan una carga
homogénea para minimizar la posibilidad de que ocurra atoramientos de caña en dicho
sistema.

El Objetivo del Proceso de Preparación de la Caña es:
ØReducir el tamaño de las partículas de caña hasta un tamaño
adecuado para su manipulación el proceso siguiente.
ØRomper tantas células portadoras de azúcar de la caña, como
sea posible, para facilitar la extracción de azúcar.
ØProducir un material que tenga las características apropiadas
para la molienda.

Un condición óptima de preparación es cuando la mayoría de las
células que contienen azúcar están rotas o abiertas, mientras que aún se
encuentran presentes FIBRAS LARGAS.
Pulverizar la caña hasta obtener “aserrín” no satisface estos objetivos.

SALIDA DE CARGA DE CAÑA EN
PREPARACION DEL MACHETERO
(Sección Trapiche)
Niveladores de Caña: Existen dos Niveladores de caña, el primero se encuentra sobre el Conductor
Nº 02 y el segundo sobre el Conductor Nº 03 de caña con el objetivo de obtener una altura estable del
colchón de caña que alimenta a los Macheteros, ayudando a reducir las incidencias de atoramientos.

MOLIENDA
El objetivo de la molienda de caña es separar al jugo que contiene sacarosa del resto de caña, constituido
principalmente por fibra.
La Sección de Trapiche encierra todos los equipos destinados para la extracción del jugo de la caña.
Los Molinos son los encargados del prensado de la caña previamente preparada (desfibrada), mediante una serie
de etapas consecutivas de compresión en las Mazas de los Molinos.
Molino con 4 mazas Sección de Trapiche

4ta M
Caña
Bagazo
S
C B
Jugo
La extracción del Jugo de la Caña
Se lleva a cabo en el tándem de 6 molinos, por donde sucesivamente pasa la caña.
Cada molino tiene una maza superior (S), que realiza la compresión, dos mazas
inferiores (cañera (C) y bagacera (B)), que soportan la compresión ejercida por la
superior, y una cuarta maza alimentadora (4ta M) para el 1er Molino, cuya misión es
forzar (mejorar) la entrada de la caña al molino.

Agua de imbibición:
Agua requerida para mejorar la eficiencia de extracción, esta en
función del % de fibra que presenta la caña al momento de la molienda

El jugo obtenido en la etapa de molienda es de
carácter ácido ( pH aproximado: 5,4), éste se trata con
Sacarato de Calcio, la cual eleva el pH con el objetivo
de minimizar las posibles pérdidas de sacarosa.
La cal también ayuda a precipitar impurezas orgánicas
o inorgánicas que vienen en el jugo y para aumentar o
acelerar su poder coagulante, se eleva la temperatura
del Jugo Encalado, mediante un sistema de
intercambiadores de calor (calentadores).

Fibra en caña: 18%
Capacidad de molienda: 1400 Kg/h
Agua imbibición 200%: ?
Agua imbibición 200%:
Cantidad fibra: 0.18 * 1400 = 252Kg
Cantidad de agua: 252*2 = 504 kg

Un ingenio tiene una capacidad de molienda
de 4000Kg/h y el laboratorio reporta:
%Fibra: 21
Brix: 14.0
Pol: 13.8
% imbibición : 180%
a. Cantidad de bagazo al 49% H°: (4000*0.21)/0.51 = 1647 kg
b. Cantidad de agua de imbibición= 4000*0.21*1.8 = 1512 kg
c. Cantidad de jugo mezclado:
4000 + 1512-1647 = 3865 kg
a. Cantidad de bagazo al 49% humedad que se genera.
b. Cantidad de agua de imbibición necesaria.
c. Que bx y pol tiene el jugo mezclado.
MOLIENDA
Agua
imbibición
Caña:4000 Kg/h Jugo mezclado
Bagazo
Caña: 4000
Bx: 0.14*4000 = 560
Pol: 0.138*4000 = 552
jugo: 3865
Bx: 560*100/3865 = 14.49
Pol: 552*100/3865 = 14.28

Un ingenio tiene una capacidad de molienda de 350Tn/día y el laboratorio reporta:
%Fibra: 17
Brix: 15.0
Pol: 14
a. Cantidad de bagazo al 52% humedad que se genera.
c. Que Bx y Pol tiene el jugo mezclado.
a. Cantidad de bagazo al 52% H°: (350*0.17)/0.48 = 123.96 tn: 5165Kg/h
b. Cantidad de agua de imbibición= 350*0.17*1.5 = 89.25tn: 3718.8 kg/h
c. Cantidad de jugo mezclado:
14583.3 + 3718.8-5165 = 13137.1 kg
MOLIENDA
Agua
imbibición
Caña:350 tn/h Jugo mezclado
Bagazo
Caña: 14583.3
Bx: 0.15*14583.3 = 2187.5
Pol: 0.14*14583.3 = 2041.7
jugo: 13137.1
Bx: 2187.5*100/13137.1 = 16.65
Pol: 2041.7*100/13137.1 = 15.54

Un ingenio tiene una capacidad de molienda de 5000Tn/día y el laboratorio reporta:
En caña Bagazo Melaza
% Fibra: 18 52
Brix: 18.0 78
Pol: 16.5 0.075 ?
a. Cantidad de bagazo que se genera.
c. Que Bx y Pol tiene el jugo mezclado.
d. Cantidad de melaza si la Extracción tiene una eficiencia del 98.5%

ENCALADO DE JUGO MIXTO
TECNOLOGÍA DEL AZUCAR Y DERIVADOS

Purificación de jugos
El jugo de la caña, extraído en el trapiche, espumoso, turbio y de color
amarillo verdoso a canela verdoso es de reacción ácida.
Los objetivos son:
• Remover los no azucares
• Reducir los precursores del color y colorantes.
• Obtener un jugo claro ligeramente brillante y libre de impurezas
suspendidas
En esta etapa se retiran impurezas gruesas de carácter no nutricional
por medios físicos (decantación y flotación en el prelimpiador),
térmicos (en las primeras pailas) y bioquímicos (con los aglutinantes).
Comprende tres operaciones: prelimpieza, encalado y clarificación.

Se requiere que los jugos contengan entre 300 a 350 ppm de P2O5, en
caso que los jugos no lo dispongan, se añadirá fosfatos inorganicos o
acido fosfórico para lograr el nivel requerido.

PRELIMPIEZA
El jugo crudo que se va extrayendo en los molinos (guarapo) se limpia en
frío utilizando un sistema de decantación natural, por efecto de la
gravedad, que se ha denominado Prelimpiador. Este dispositivo retiene por
precipitación una importante proporción de los sólidos contenidos en el
jugo de la caña, como son partículas de tierra, lodo y arena;
simultáneamente, por flotación, el prelimpiador separa partículas livianas
como bagacillo, hojas, insectos, etc. Las impurezas flotantes se deben
retirar varias veces durante la molienda; también se deben retirar
periódicamente los tapones de los orificios inferiores para evacuar los lodos
acumulados en el fondo del prelimpiador; otra labor es asear como mínimo
2 o 3 veces durante la molienda. Todas las anteriores labores constituyen
una BPM en el manejo de este equipo.

ENCALADO
Previo a la clarificación del jugo mixto se adiciona cal, preparando una
lechada, con el objeto de regular la acidez de los jugos a un valor de pH
de 5.8, para prevenir la formación de azúcares reductores ayudar a la
clarificación de los jugos. Para cumplir con una BPM, la cal usada debe
ser de tipo alimenticio para no contaminar los jugos y obtener un
producto inocuo. Se ha observado que se requiere mayor inclusión de
cal cuando la caña proviene de suelos recién desmontados o ricos en
materia orgánica; también cuando proviene de cortes inmaduros o
sobre maduros, de primer corte, con cuatro o más días de apronte, o la
caña de tallos muy afectados por barrenadores.

CAL
Sustancia química más empleada en los ingenios azucareros que
acondiciona el jugo mixto para su posterior extracción de las impurezas.
Según su presentación se le denomina:
Cal viva: CaO
Cal apagada o lechada de cal. Solucion de Ca(OH)2
Su función es alcalinizar el jugo, para coagular las impurezas del mismo
mediante reacciones químicas con las sustancias contenidas en él.
El objetivo es lograr subir el valor de pH desde 5.0 – 5.2 hasta un rango de
valores entre 6.8 – 7.2 y con ello evitar la inversión de la sacarosa.

La calidad de cal se mide por el contenido de CaO, aprovechable, que
debe ser superior al 80% (en peso). La lechada de cal se prepara en
tanques previstos de agitación mecánica (paletas) y la prueba de
sedimentación es como sigue:
Prueba de Sedimentación: Tomar 100 ml de lechada de cal en una
probeta graduada y tenerla en reposo durante 2 horas, después de la
cual se nota la separación de un volumen de la porción sedimentada
del líquido claro. Las normas de calidad son como sigue:
(i) Marca de 90 a 95 ml : la calidad es excelente
(ii) Marca entre 60 a 90 ml : la calidad es satisfactoria
(iii) Marca de 60 ml : la calidad es pobre

PLANTA DE PREPARACION DE CAL
La estación de cal en un ingenio azucarero
comprende las siguientes secciones:
(i) Transportador de cal: de oruga, de cangilones
(ii) Horno rotativo de apagar cal
(iii) Desarenador para remover la granza y arena
desde el horno de· apagar cal
(iv) Tanques de almacenamiento
(v) Sistemas de agitación y bombeo

Importancia del control de pH
• A pH < de 4,5 inversión de la sacarosa y pérdidas de sacarosa.
• A pH 4,5 a 5,5 coagulación de proteínas porque se alcanza su
punto isoeléctrico.
• A pH 5.5 a 6,5 neutralización de ácidos orgánicos (ácido aconitico).
• A pH 6,5 a 7,5 precipitación de fosfatos y adsorción de coloides.
Óptima precipitación
• A pH 7,5 a 9 precipitación de sulfatos y silicatos de Calcio,
Al(OH)3 y Mg(OH)2 pero se descomponen los azucares reductores
dando productos melacigénicos y aparecen sales solubles de Ca+2.
A pH muy bajos hay inversión. A pH alto, hay precipitación,
descomposición de azucares, formación de sales solubles, lo óptimo es
a pH entre 7,5 a 8 como máximo

Grados Baume: Be°
La graduación de un areómetro en grados Baumé, inventada por Antoine
Baumé establece en referencia a una disolución acuosa de cloruro de sodio
(NaCl) al 10% en masa y agua destilada. Se marca el valor 0 para el agua
destilada y el valor 10 para la disolución al 10%, y se divide el espacio entre
ámpitos en 10 grados Baumé.
La escala se puede alargar por abajo para líquidos menos densos que el agua
destilada (ρ=1 g/cm³). Para líquidos más densos que el agua la escala es un
poco diferente: se mantiene el valor 0ºBé para el agua destilada y se pone el
valor 15ºBé cuando el areómetro está dentro de una disolución al 15% de
cloruro de sodio. Esto hace que las dos escalas no se correspondan; por
ejemplo los 25ºBé (densidad alta) no coinciden con los 25ºBé (densidad
baja), y por esta razón se la considera una escala confusa.

La relación entre la densidad, ρ, de la disolución y los grados Baumé se ha expresado
de diversas formas durante el tiempo que se ha empleado. Actualmente a 20ºC la
relación entre la densidad, ρ, y los grados Baumé de una disolución viene dada por
las siguientes relaciones:
Para líquidos más densos que el agua (ρ > 1 g/cm³):
ºBé = 145 – 145/ρ
ρ = 145/(145 - ºBé)
Para líquidos menos densos que el agua (ρ < 1 g/cm³):
ºBé = 140/ρ – 130
ρ = 140/(130 + ºBé)
Su ventaja es que permite evaluar la concentración de cualquier solución con una
misma unidad (grados Baumé) y un mismo aparato (el areómetro Baumé), pero hace
falta emplear una tabla específica para determinar la concentración de cada tipo de
sustancia. Se sigue empleando en la actualidad en la producción industrial de
cerveza, vino, miel y ácidos concentrados.

Ejercicios
El laboratorio obtiene los siguientes resultados:
g CaO Densidad
7.50 1.007
16.50 1.014
26.00 1.022
36.00 1.029
46.00 1.037
56.00 1.045
65.00 1.052
Se requiere preparar 100 ml
de lechada de cal 3 °Be , se
cuenta con CaO de 80% de
pureza que peso se necesita?
ºρ = 140/(130 + ºBé)
Menos densos q agua
ºBé = 140/ρ – 130
Mas densos que el agua
ºBé = 145 – 145/ρ
ρ = 145/(145 - ºBé)
ρ = 145/(145 - ºBé)
Ρ = 145/(145-3)
Ρ = 1.021
1.022 = 26g
W = 26/0.8 = 32.5g

Se tiene una solucion de 50 litros al 50% en peso de lechada de cal,
cuantos litros de agua se necesita para llegar a los 4°Be.
500g/L a 36g/L
50*500 = 25000/36 = 694.4 L -50 = 644.4L agua
Una empresa vende Cal y su pureza declarada es del 75%, pero al preparar
la solucion de lechada de cal : 40g/litro el aerómetro solo lee 3°Be, Calcule
la pureza real.
ρ = 145/(145 - 3ºBé)
Ρ = 145/(145-3)
Ρ = 1.026
% = 26/40 = 0.65 * 75 = 48.75%
ρ = 145/(145 - 4ºBé)
Ρ = 145/(145-4)
Ρ = 1.028

Los resultados del laboratorio arrojan:
Caña:
Fibra18%
Jugo:
Brix: 18.50
Pol: 17.55
Red: 0.10
Bagazo:
Fibra: 50%
Pol: 0.05
melaza:
Agua: 18%
Determine:
a. Composición y Cantidad de melaza generada x Tn de caña.
b. Cantidad de bagazo generado
c. Cantidad de jugo mezclado
d. Pol y Bx en caña inicial
e. Cantidad de agua evaporada
f. Cantidad de azúcar refinada obtenida
Parámetros
Molienda:
5000kg/h
Efic global:96 %
Imbibición : 175%
a. Melaza
No azuc.: (0.1767-0.1678)*5000= 44.5
Azucares: 5000*0.1678 *0.04-0.9 = 32.66
Total solidos: 77.16
Total agua: 94.1-77.16 = 16.94
Total melaza: 77.16/0.82 = 94.1 Kg/5 = 18.82 Kg/Tn caña
b. Bagazo
5000*0.18/0.5= 1800 Kg
Az: 1800*0.0005 = 0.9Kg
Agua: 899.1 Kg
c. 5000 + 5000*0.18*1.75 – 5000*0.18 = 4775 Kg
d. Caña: 5000
Bx: 0.185*4775=883.4 → 883.4*100/5000 = 17.67
Pol: 0.1755*4775= 838 +0.9 = 838.9 → 838.9*100/5000= 16.78
f. azúcar:
5000*0.1678*0.96= 805.44
e. Agua evap.
5000*[1-(0.18-0.1767)]+
5000*0.18*1.75 – 899.1-
16.94 = 3863.46 Kg agua

Un ingenio de capacidad de molienda: 18tn/hora, tiene los siguientes
parámetros: Imb: 200%, calidad caña: 18Bx; 17.1 pol; 14.5% fibra.
Requiere una dosificación de 15 ppm de lechada de cal (3°Be)(en función
de volumen de jugo mix).
a. Que volumen de lechada de cal se requiere por día.
b. Que Peso de cal al 79% de pureza se requiere por día.
c. Cantidad de bagazo que se genera (48% fibra y 0.25% de azúcar)
d. Azúcar obtenida (rendimiento global: 96.8%)
e. Melaza generada (22% agua)

CLARIFICACION DE
JUGO DE CAÑA

CLASIFICACIÓN DE LOS FLOCULANTES
Los floculantes pueden clasificarse según:
• Su naturaleza: mineral u orgánica.
• Su origen: sintético o natural.
• El signo de su carga eléctrica: aniónico, catiónico o no iónico.

QUIMICO FLOCULANTE
Entre los floculantes más usados se tienen:
• Sulfato de Aluminio
• Polielectrolitos
• Cloruro férrico
• Sulfato ferroso y férrico.
En la actualidad los polielectrolitos son los más utilizados debido a su menor impacto ambiental y a la
calidad del floculo que producen. Para poder determinar la cantidad de producto a agregar al agua se
tiene que hacer un ensayo conocido como “Jar Test” o Test de Jarras con el agua a tratar.

INTRODUCCIÓN
• La clarificación por sedimentación es uno de los métodos que
utiliza la industria azucarera para remover las impurezas tanto
solubles como insolubles, tales como sólidos suspendidos,
materiales coloidales, sustancias colorantes y constituyentes de
las cenizas; utilizando como agentes clarificantes la cal, el calor y
un floculante. Además de esto se han implementado muchas
modificaciones no solamente para lograr una clarificación más
eficiente sino también por la necesidad de dar tratamiento a jugos
difíciles que producen ciertas variedades de caña. Los métodos
existentes para la clarificación de jugos azucarados han ido
mejorando con el fin de aumentar la capacidad de molienda por
medio de la implementación de clarificadores con mejor diseño y
poder así optimizar la operación de clarificación sin que se vea
afectada la calidad del producto final

Los índices de remoción de no azúcares y materiales no deseados en general, se determinan a partir de la
medición de una característica del jugo definida como Turbidez. Estas mediciones se hacen a la entrada y a la
salida de todo el proceso de clarificación. A parte de que se quiere aumentar la producción de molienda de la
fábrica, también se pretende con este nuevo sistema de clarificación disminuir la cantidad de vapor requerido
para el paso siguiente que es la evaporación, puesto que el jugo que sale del clarificador implementado tiene
una temperatura mucho mayor del que salía de los anteriores equipos, dando como consecuencia el menor
requerimiento de energía para lograr la evaporación del agua que se encuentra en el jugo.

Es importante tener en cuenta que la eficiencia de la etapa de clarificación depende de la
temperatura de la entrada del jugo y por lo tanto de la viscosidad del mismo, así como de su
pH, y remoción de aire dentro del tanque flash.
No menos importante resulta el manejo del flujo de entrada del jugo, calidad de la caña y dosis
de floculante que se utilice. Aumentar la eficiencia de la etapa de clarificación del jugo
clarificado, es un factor determinante en el proceso de elaboración de azúcar blanco, por los
beneficios no sólo económicos, sino operacionales que esto representa, ya que de la calidad
del jugo clarificado, especialmente en términos de pureza y turbiedad, depende el rendimiento
de operaciones posteriores como la filtración, circulación en los tachos, la calidad de los
productos y sobre todo el rendimiento en azúcar crudo que es lo más importante.

• Por lo que se menciona anteriormente, es importante proponer alternativas factibles que
permitan mejorar la eficiencia del proceso de clarificación, razón por la cual, se desarrolló
un estudio acerca de la temperatura, pH del jugo encalado, proporción de sacarato (cal y
meladura) y dosis de floculante a emplear teniendo en cuenta la calidad de caña molida y
por consiguiente la cantidad de sólidos a remover en la operación, con miras a obtener un
conjunto de condiciones con las cuales se logre aumentar el porcentaje de remoción y
obtener una turbiedad aceptable en el proceso. Cuando se logra un excelente método de
clarificación, el jugo pasa a una serie de evaporadores donde se logra la concentración
máxima de azúcar por medio de la eliminación del agua y de allí pasa a un sistema de
cristalización.

CLARIFICACION DEL JUGO DILUIDO
El jugo extraído en los molinos se conduce por medio de bombas de tipo
centrífugo hacia el proceso de purificación que consta de las etapas de
calentamiento, sulfatación, alcalización, clarificación y filtración. Por medio de
estas operaciones, los insumos tales como dióxido de azufre, lechada de cal y
floculante forman puentes con las sustancias extrañas diferentes a la sacarosa
presentes en el jugo que transmiten color y bajan la pureza del azúcar final,
formándose moléculas más pesadas que sedimentan en los clarificadores de
corto tiempo de retención. Este sedimento se envía hacia los filtros rotatorios al
vacío donde se recupera la sacarosa remanente y luego la torta resultante a la
que ya se le ha extraído la sacarosa recuperable, se envía hacia el proceso de
compostaje para la elaboración de mejoradores de suelos a los campos de
cultivo de caña por su importante contenido de minerales.

DESCRIPCIÓN GENERAL DEL PROCESO DE CLARIFICACIÓN
• El jugo diluido, extraído de los molinos, es calentado en los
calentadores hasta una temperatura de 55°C.
• El jugo diluido se pesa para cuantificar cuánto volumen de jugo se
extrajo de una cantidad dada de caña y se encala (adiciona cal)
para aumentar su pH.
• Después, el jugo encalado pasa por otro calentamiento donde se
aumenta su temperatura hasta 105°C para que pueda ser
clarificado.
• En la Estación de Clarificación de Jugo, se remueven las impurezas
del jugo mediante fenómenos químicos (reacciones) y físicos
(decantación), posibles gracias al encalado, el calentamiento y la
adición de una sustancia química llamada floculante.
• El jugo clarificado es transportado hacia la Estación de Evaporación
donde se remueve el agua del jugo hasta obtener un fluido del
orden de 65% de concentración de sólidos, conocido como
meladura. (OCAMPO, NOVIEMBRE, 2012)

CLARIFICACIÓN POR SEDIMENTACIÓN
La clarificación por sedimentación es un proceso físico-químico donde se
elimina la cantidad máxima de impurezas del jugo, tan pronto como lo
permitan otras consideraciones tales como la claridad y la reacción del jugo
claro. En la fabricación de azúcar crudo, la cal y el calor son casi los únicos
agentes que se usan para este propósito, aunque generalmente se añade una
cantidad de floculante para lograr la mejora de este procedimiento. En
general se añade la cal suficiente para neutralizar los ácidos orgánicos que
contiene el jugo y después se eleva la temperatura a 103-105 °C. Este
tratamiento a base de cal y calor forma un precipitado pesado de
composición compleja del cual parte es más ligera y parte más pesada que
el jugo, precipitado que contiene sales insolubles de cal, albumina coagulada
y diversas proporciones de la ceras, grasas y gomas que contiene el guarapo.

• Para el proceso de clarificación, el jugo diluido con un brix entre 14-15 o Bx se bombea desde los
tanques de jugo diluido hasta la etapa de calentamiento, donde se lleva el jugo a temperaturas entre
70-75° C. Esto se realiza en un calentador de placas o tubos y tiene como objetivo realizar la aplicación
de sacarato (cal y meladura) con el fin de aumentar la reacción de la cal y los sólidos presentes en el
jugo y poder obtener de esta manera floculos de fácil sedimentación, así como también facilitar la
reacción de la cal con los fosfatos presentes en el jugo y de esta manera producir fosfatos tricalcicos, lo
que se denomina floculación primaria.

• Es decir la solubilidad de las sales de calcio que se forman disminuye con el incremento de la
temperatura. Después de la adición de la cal, el jugo mezclado sufre un calentamiento secundario
donde se eleva la temperatura de 103-105°C y pasa después al tanque flash, donde el propósito es
tomar el jugo a 102 – 105 °C (normalmente 103 °C) y flashear el jugo a 100 °C con el fin de evacuar el
aire y asegurar que los sólidos insolubles se establezcan en el fondo cuando el jugo es transferido al
clarificador; una remoción pobre de aire causará sólidos insolubles, fibra particulada, que flota en la
superficie del clarificador y conducida con el jugo. Una operación satisfactoria del clarificador depende
de la alimentación siendo propiamente desairada en el tanque flash. Seguidamente se adiciona el
floculante que ha sido preparado tres horas antes en el tanque de maduración, por medio de dos
bombas dosificadoras del reactivo. El floculante alcanza una concentración de 0,2% en el tanque de
maduración y disminuye su concentración a 0,04% cuando se diluye el reactivo con la misma cantidad
de agua, es esta es la concentración con la que se trabaja en esta etapa de clarificación.

EL PH :
El pH del jugo encalado debe estar entre 7.5 -8.0. Un valor por encima del límite
superior, presentará adición excesiva de cal, debido a que los iones de calcio siguen
libres, estos formaran incrustaciones en las tuberías, sedimentación en los tanques y
cenizas en el azúcar, además pueden comenzar a formarse compuestos coloreados. Por
debajo del límite inferior hay exceso de ácido y mal formación de los flóculos e inclusive
inversión de la sacarosa. Los flóculos producidos en la floculación primaria (fosfatos
tricalcicos) son muy pequeños y frágiles y tienden a romperse con el movimiento del
material, por tal razón se debe adicionar una solución de floculante que una los flóculos
formando un aglomerado de muchos flóculos primarios. Esta etapa es denominada
floculación secundaria y es la que forma la capa de lodo que se remueve del clarificador.
Quien cumple esta función es el floculante FLOPAM AN 934 VHM, adicionado en el
tanque de maduración.

Posteriormente el jugo ingresa por medio del tanque flash al equipo
donde se mezcla con el floculante. En la parte superior del clarificador
es la zona donde se encuentra el jugo clarificado con menor turbiedad.
Los lodos descienden y se van acumulando en el fondo del clarificador
formando la cachaza la cual se va removiendo de forma mecánica. La
cachaza es enviada a los filtros de cachaza, el tiempo de residencia del
material en el sistema es una característica importante para el buen
desarrollo de la etapa y se encuentra en un intervalo de 43-46 minutos
de operación. En la tabla se pueden apreciar las principales
características de las corrientes presentes en el proceso de clarificación
por sedimentación.

FLOCULACIÓN
Muchos de los sólidos presentes en el jugo clarificado se encuentran en estado coloidal, siendo difíciles
de coagular y se hace necesaria la neutralización de su carga eléctrica que en su mayoría es negativa. El
calcio del sacarato debido a su alta valencia, reduce el potencial de los sólidos y los induce a coagulación.
Otros sólidos en suspensión, materiales colorantes y los no azúcares orgánicos como las gomas,
albúminas y pectinas son atrapados por el flóculo durante su formación o en el descenso de éste hacia el
fondo La reacción principal ocurre entre los iones de calcio y fosfato para formar el fosfato tricálcico
(Ca3P2O8). La tasa de reacción y la cantidad del precipitado pueden ser mejoradas significativamente
con la introducción de núcleos de floculación y una mezcla rápida e intensa de los defecantes. Como
núcleos de floculación son utilizados los flóculos presentes en determinada cantidad de jugo ya floculado
que es inyectado junto con el segundo defecante inmediatamente antes de un mezclador en línea. Así se
consigue un grado mayor de reacción entre los defecantes, una floculación de mejor calidad y un menor
contenido residual de fosfatos.

SEDIMENTACIÓN:
Es la etapa primordial en el proceso y se lleva a cabo en la clarificación en donde por ser
ligeramente más pesado que el jugo, los coágulos comienzan a descender durante su
formación. La ganancia de velocidad dependerá de la población de flóculos y de la viscosidad
del jugo. El aumento del diámetro de las partículas es la manera más simple y eficiente de
acelerar la separación. Este aumento normalmente se obtiene con la adición del Flopam AN
943 VHM, que provoca la aglomeración de los flóculos secundarios. Existe un límite para el
manejo del aumento del diámetro, un pequeño aumento por encima de ese límite, exige una
gran cantidad de floculante que vuelve inviable la obtención de flóculos. Cuando el coágulo
entra en la zona de transición, en donde a medida
que baja se encuentra con una mayor cantidad
de coágulos, la velocidad de descenso disminuye.
La zona inferior es denominada de compresión,
donde la concentración de coágulos es muy alta
y la velocidad prácticamente nula. Finalmente
un tamizado previo a la clarificación para
remover partículas mayores a 0.2 mm es
ampliamente recomendado.

CACHAZA
• Químicamente la cachaza está compuesta por los flóculos formados a partir de
los defecantes agregados, las impurezas contenidas en el jugo y ocluidas en el
flóculo, y el licor arrastrado. La cantidad varía entre 2-7% del peso del jugo
clarificado o 5-15% del volumen. La producción de cachaza depende de dos
factores, el primero es la calidad del jugo y el grado de clarificación deseado,
influyendo aquí la cantidad y naturaleza química de las impurezas, el brix, la
temperatura del proceso y la dosificación de floculante y sacarato. El segundo
factor es el diseño del clarificador, que nos arroja la manera de retirar la
cachaza.

DESCRIPCION DEL CLARIFICADOR SRI
ü DESCRIPCIÓN GENERAL DEL FUNCIONAMIENTO DEL EQUIPO
• El sistema de clarificación por medio del equipo está basado en la adición de sacarato de
calcio al jugo, el cual ha sido calentado previamente a 70-80ºC. Seguidamente sufre un
calentamiento secundario a 103 ºC, continuando con una des aireación en un tanque flash
donde ocurre la disminución de oxígeno disuelto, con el fin de que el jugo que entre al
clarificador se le facilite la precipitación de todo tipo de impurezas. Los lazos de control
esenciales son:
§ Control de flujo de jugo
§ Control de temperatura de calentamientos primario y secundario.
§ Control de pH.
§ Control de nivel en el tanque flash.
§ Control de adición de floculante.

PARÁMETROS IMPORTANTES QUE SE DEBEN
TENER EN CUENTA PARA EL BUEN
FUNCIONAMIENTO DEL EQUIPO
ü Contenido de fosfatos en el jugo
• Es importante que el contenido de fosfatos sea mantenido a un mínimo
de 300 ppm. Esto con el fin de se formen fácilmente los fosfatos
tricalcicos y se produzca una floculación más eficiente.

Clarificador de bandejas
múltiples
El clarificador tiene un eje central que gira muy
lentamente (12 rpm) y que lleva láminas rapadoras
que barren lentamente el fondo de los
compartimientos. El floculante se prepara en un
tanque de maduración y posteriormente pasa a un
tanque de dosificación, que por medio de una
tubería transporta el floculante hasta otra tubería
en la cual se combina con el jugo previamente
encalado y calentado.

ü Control de PH
• Para obtener una buena operación de clarificación es necesario realizar un control
adecuado de la adición de sacarato de calcio sobre el jugo. Se deben tener en cuenta
los siguientes puntos:
§ Tener un flujo y una temperatura constante en el momento de la adición del sacarato
de calcio
§ Contar con una mezcla homogénea y rápida entre el jugo y el sacarato de calcio
§ Realizar una adición del sacarato de calcio al jugo a una temperatura entre 70-80ºC

ü Calidad del agua en la preparación del floculante
• Para garantizar una buena preparación de floculante, se deben tener en cuenta los siguientes
parámetros para el agua de dilución:
§ Buena calidad
§ PH mayor de 8.0
§ Baja dureza
§ Con una temperatura menor a 50 ºC
ü Control de flujo de floculante
• Es importante tener en cuenta la siguiente relación con el fin de determinar posibles fallas en la
operación del clarificador. Se recomienda que esta ecuación sea manejada por los operarios del
clarificador, para que ellos mismos verifiquen la capacidad de flujo de floculante que se debe estar
inyectando en un momento dado, conociendo el flujo de jugo mezclado y la dosificación (ppm) del
floculante.

ü Canales de reacción y clarificación del equipo
• La gran ventaja que ofrece este equipo es que cuenta con tres canales que están dispuestos y
diseñados con orificios perforados en toda la longitud de su extensión, evitándose de esta manera las
zonas muertas que pueden generar la proliferación de microorganismos, perdidas por sacarosa y mal
control del pH Estos tres canales son:
§ Canal de alimentación-Construcción
§ Canal interno-Construcción
§ Canal externo-Construcción
• El primero recibe toda la alimentación del jugo encalado, el cual proviene previamente del tanque flash.
Este jugo pasa a través de las perforaciones del canal de alimentación y llega hasta el fondo del equipo
donde reacciona con el floculante y gracias a las chapas deflectoras disminuye la turbulencia con la que
cuenta, facilitando de esta manera su clarificación. Los lodos del jugo se sedimentan en el fondo del
equipo, mientras que el jugo tratado sale por medio del canal interno y externo de construcción.

SELECCIÓN Y MEDICIÓN DE VARIABLES
IMPORTANTES EN LA ETAPA DE CLARIFICACIÓN
• La clarificación por sedimentación es una operación de separación físico-química muy compleja, en
la que intervienen tantos fenómenos micros moleculares como macromoleculares y que incluyen una
gran cantidad de variables determinantes para el proceso. Seleccionar adecuadamente las variables
es por lo tanto un punto fundamental en el desarrollo del estudio. La selección de las variables que
representan un fenómeno depende principalmente de la experiencia y el conocimiento previo que se
tiene del proceso. Cuando se seleccionan las variables deben listarse todas las que se consideran
importantes, si alguna variable considerada no tiene efectos importantes en el proceso la dificultad
real se presenta cuando no se considera alguna variable que efectivamente tiene que ver con el
fenómeno, pues no se tendrán resultados satisfactorios, ni una función que represente óptimamente
el proceso.

VARIABLES NO
MANIPULABLES
§ Viscosidad (µ):En la clarificación, la viscosidad es
una de las variables más determinantes para el éxito
de la operación y al igual que el brix, su manipulación
no es inmediata, pues cabe aclarar que tiene
dependencia directa con el brix y la temperatura siendo
inversamente proporcional a la primera y directamente
proporcional a la segunda. Su manipulación en este
caso presenta los mismos inconvenientes del brix.
§ Densidad (ρ): La densidad del jugo diluido es
principalmente un indicativo de los grados brix del material.
La dependencia funcional entre la densidad y el brix es
estrictamente proporcional. Los grados Brix miden la
cantidad de sólidos solubles presentes en un jugo o pulpa
expresados en porcentaje de sacarosa. Los sólidos solubles
están compuestos por los azúcares, ácidos, sales y demás
compuestos solubles en agua presentes en los jugos de las
células de una fruta. Se determinan empleando un
refractómetro calibrado y a 20 ºC.

•Tiempo de residencia (τ).
El tiempo de residencia se define
como el tiempo que permanece
una sustancia dentro de una
frontera conocida. Los límites de
esa frontera pueden ser lineales,
superficiales o volumétricos. Las
expresiones con las que más
frecuentemente se describe este
parámetro son:
ü Variables manipulables: Es necesario tener muy claro que el trabajo eficiente del
clarificador depende principalmente de varios factores y al
tratamiento previo que se le aplique al jugo mezclado:
1. Cal (pH)
2. Calor ( temperatura)
3. Flujo uniforme
4. Desalojo de gases ( tanque flash)
5. Ácido fosfórico
6. Floculantes
7. Separación de bagacillo en los molinos
8. Limpieza de la caña
9. Calidad de la caña
10.Imbibición en el molino

§ Temperatura
Esta variable afecta directamente la viscosidad del jugo, porque a mayor
temperatura hay disminución de la viscosidad y mejoran notablemente las
propiedades del fluido (baja solubilidad de sales de fosfato tricálcico). La
importancia de esta variable también tiene relación directa con la floculación
primaria, debido a que la solubilidad de las sales de fosfato disminuye con el
aumento de la temperatura, lo que hace favorable trabajar la etapa de clarificación
a temperaturas altas.
Formación incompleta de flóculos: La formación de flóculos seria incompleta
ya que la reacción de la cal con los fosfatos presentes en el jugo depende de la
temperatura a la que se somete el jugo alcalizado. Cuando la temperatura del
jugo está por debajo del punto de ebullición el jugo clarificado estará
parcialmente sedimentado y por lo tanto turbio.

EJERCICIOS
g CaO Densidad
7.50 1.007
16.50 1.014
26.00 1.022
36.00 1.029
46.00 1.037
56.00 1.045
65.00 1.052
75.00 1.060
84.00 1.067
94.00 1.075
104.0 1.083
115.0 1.091
126.0 1.100
137.0 1.108
148.0 1.116
Una fabrica de azúcar, muele 45.0Tn/h caña con los siguientes
datos: Eficiencia global 97.5%, 185% imbibicion
Caña: Bagazo
Bx: 16.5
Pol:16.15 0.005%
Fibra: 20% 52%
a. Azúcar final obtenida
b. Kg /h de cal viva (pureza 80%), si la lechada tiene 12Be°, dosis
es de 25 ml /Kg jugo.
c. Floculante (sacarato calcio) si la dosis es 6 ppm.

Agua Imb: 45*0.2*1.85= 16.65 Tn
Bagazo: 45*0.2/0.52 = 17.31
J.mix= 45 + 16.65 – 17.31 = 44.34 Tn
Molienda
Caña 45 Tn
Agua imb: 185%
Jugo mix
Bagazo: 52% fibra
a) 45*0.1615*0.975= 7.086 Tn = 7086 kg
b) Ρ = 145/145-Be = 145/(145-12) = 1.09 : 115g CaO/L
Cal = 25 ml/Kg jugo * 44340 Kg Jugo = 1108500 ml = 1108.5 L *115g /L = 127477.5 g Cal/0.8 = 159346.8 g = 159.35 Kg Cal
c) 6mg/L * 44340Kg/1.05 = 253371.4mg = 253.4g

De un trapiche se obtiene 115 Tn de jugo mix. Con 18.8 Bx y 15.9 Pol (ρ: 1.065), al jugo se le trata primero con lechada
de cal de 14 °Be (20ml/Kg Jugo mix) y luego con 10 ppm de floculante lográndose remover el 75% de solidos no
azucares. Calcule.
a. Kg de cachaza que se retiene el filtro si esta tiene 36% de humedad 0.5% pol.
b. Cal de 85% de pureza que utilizo.
c. Floculante que se utilizo.
Filtro
Jugo mix
115 tn
18.8 Bx
15.9 Pol
Lechada cal 14 °Be
Jugo claro
Cachaza
36% humedad
0.5% Pol
Floculante 10 ppm
(20ml/Kg J
Lechada : ρ= 145/(145-14)= 1.107 = 137g CaO/L
Solidos removidos: 115*(0.188-0.159)*0.75= 2.5 Tn
a) Cachaza:
Humedad:36%
Azucar:0.5%
No azucares: 63.5%
2.5/0.635= 3.94 Tn
b) Lechada cal:
115*1000*20/1000*137/0.85 = 370705.882g = 370.7 kg
c) Floculante:
115*1000/1.065* 10 mg/L= 1079812.2mg = 1079.8 g

EJERCICIOS
g CaO Densidad
7.50 1.007
16.50 1.014
26.00 1.022
36.00 1.029
46.00 1.037
56.00 1.045
65.00 1.052
75.00 1.060
84.00 1.067
94.00 1.075
104.0 1.083
115.0 1.091
126.0 1.100
137.0 1.108
148.0 1.116
Una fabrica de azúcar, muele 125.0Tn/h caña con los siguientes
datos: Eficiencia global 96%, 215% imbibicion. En el tratamiento con
cal y floculante se logra retirar el 66% de no azucares.
Caña: Bagazo
Bx: 19.5
Pol:16.25 0.75%
Fibra: 18% 51.5%
a. Azúcar final obtenida
b. Kg /h de cal viva (pureza 70%), si la lechada tiene 11Be°, dosis
es de 45 ml /Kg jugo.
c. Floculante (sacarato calcio) si la dosis es 16 ppm.
d. Cachaza si tiene 31% humedad y 0.95% Pol
e. Melaza obtenida si tiene 16% humedad

TECNOLOGÍA DEL AZÚCAR Y
DERIVADOS

z
Tecnología del
Azúcar y Derivados

z
§ https://www.youtube.com/watch?v=S95C3VaGoeU&t=95s

z
§ https://www.youtube.com/watch?v=v-l6qx3LC04

z
§ https://www.youtube.com/watch?v=17vLKltJfUA

z
§ https://www.youtube.com/watch?v=ZmT4ukJ8zTo

EVAPORACION EN UN INGENIO AZUCARERO
Dr. ÁngelWilson Mercado Seminario

EVAPORACIÓN
§ El Jugo claro que procede de los clarificadores posee
aproximadamente 85%agua y 15% de solidos. Con este proceso se
busca eliminar el agua para alcanzar un jarabe cuya composición
oscile alrededor de 58 – 62% de solidos.
§ Para este proceso se emplea un múltiple efecto que consiste en
tomar varios evaporadores y conectarlos de tal manera que la
evaporación producida en el primero sirva de vapor de calefacción al
segundo evaporador y así sucesivamente, para lo cual es necesario
disminuir la presión de operación en cada uno de estos en forma
sucesiva para que se produzca el gradiente en temperatura que
produce la evaporación.

EVAPORACION DEL JUGO :
Operaciones Básicas en la Evaporación

Esquema de Evaporación de agua que contiene el
jugo de caña

La circulación
Chapman aumenta
un 25% la eficiencia
del evaporador

Esquema típico
de la salida del
jarabe del último
efecto de los
evaporadores

FORMACION DE INCRUSTACIONESY REMOCION
§ Desde el punto de vista de la economía del vapor, es necesario
mantener los coeficientes de transferencia de calor en los niveles
más altos posibles.
§ Por lo tanto la formación de incrustación es altamente indeseable.
§ La formación de incrustaciones en calentadores y calandrias
depende de la calidad de la caña procesada y de la eficiencia de la
purificación del jugo.
§ Como ayuda en el proceso, polielectrolitos son aplicados en algunas
fábricas para prevenir la formación de incrustaciones sobre las
superficies de calor.
§ Para la remoción de las incrustaciones existen diferentes métodos :
químicos y físicos.

EVAPORACION DEL JUGO
El calor de
vaporización del
agua normalmente
se requiere en los
cálculos de un
evaporador y está en
el rango de 2200 a
2370 KJ/kg

Variación del HTC
en función del
nivel de jugo en la
calandria.

EVAPORACION EN MULTIPLE EFECTO
El punto de
ebullición del
agua decrece
cuando la presión
decrece.

El evaporador en
múltiple efecto
sigue el principio
que se muestra.

§ LIMITE DETEMPERATURA
Considerar los limites de temperatura para un evaporador de múltiple
efecto es muy importante.
Desde el punto de vista teórico la temperatura mas alta es aquella en
la cual se descompone la sacarosa, es decir 130°C. La temperatura
mas baja depende del vacío alcanzado en el último cuerpo, si este es
de 12 – 14kPa la temperatura de ebullición sería 49 a 53°C.

§ Los valores anteriores da un rango teórico de 130-49=81°C.
§ Bajo los dos criterios anteriores, debemos tener en cuenta dos
puntos :
a) Sería peligroso asumir temperaturas por encima de 130°C y como
medida preventiva se recomienda máximo 121°C.
b) Niveles de alto vacío incrementan los arrastres.
c) Bajas temperaturas de los jarabes no son deseables para alimentar
el tacho, porque se disminuyen los coeficientes de transferencia de
calor por efecto de la viscosidad debido a la baja temperatura.
d) Un valor de 55°C es deseable como limite inferior de temperatura,
indicando que el rango real seria 121.55=66°C

TOMAS DEVAPOR
§ En el caso mas simple, todos los cuerpos en un múltiple efecto
pueden ser del mismo tamaño y cada uno de ellos puede suministrar
vapor al cuerpo siguiente.
§ Si las tomas de vapor se usan para calentar el jugo y para los tachos,
esto se traduce en economía de vapor. Si la toma se hace en el
último cuerpo la economía es completa ya que este vapor es pérdido
totalmente.

CONSIDERACIONES IMPORTANTES
§ La evaporación es una etapa muy importante en la fabricación del
azúcar, esta operación se lleva al máximo tratando de dejar al líquido
madre solo el espacio libre entre los cristales. A la mezcla obtenida,
cristales solidos y licor madre viscoso se le da el nombre de “masa
cocida”.
§ La concentración se realiza en dos etapas :
§ La evaporación propiamente dicha se da del jugo al jarabe.
§ El cocimiento empieza justamente antes de que los granos
aparezcan en el jarabe y que continúan hasta la concentración
máxima.

§ En las fábricas dependiendo de sus parámetros de operación el jugo
clarificado pasa a los pre-calentadores para calentarlo a una
temperatura de 105°C, luego pasa a un pre-evaporador a una
temperatura de 115°C, luego el jugo pasa a los evaporadores,
obteniéndose un jarabe de 66Bx que sale del cuarto efecto.
§ El vapor utilizado para el calentamiento en los pre-calentadores
proviene del pre-evaporador a 115°C.

§ La concentración del jugo se verifica a baja temperatura para evitar
la caramelización e inversión de la sacarosa que se produciría a
temperaturas elevadas.
§ Calentando el jugo al vacío, disminuye la presión que sobre el actúa y
con ello su punto de ebullición, por lo tanto se extraen los gases o
vapores que se forman al calentarlo, se puede evaporar con rapidez a
una temperatura relativamente baja.
§ La concentración del jugo al vacío se realiza por medio de una
bomba de aire que extrae los gases y vapores producidos para
mantener baja presión sobre la superficie del líquido en los distintos
cuerpos del evaporador.

§ Teniendo en cuenta que líquidos como jugos de caña, tienen una
densidad superior a la unidad, hierven a una temperatura superior a
la de sus vapores.
§ El punto de cristalización del jugo de caña se encuentra entre 70 y 80
Bx.
§ En la práctica los tacheros tienen necesidad de una meladura capaz
de disolver cristales, para el caso en que se formen granos falsos al
principio de la templa.

§ En todo evaporador, recipiente o calentador, la resistencia al flujo de
calor se compone de tres parte diferentes : la resistencia que opone
la película de vapor, la que opone el metal y la que opone la película
del liquido.
§ La evaporación en la superficie del liquido tiende a aumentar si se le
aplica vapor hasta llegar a formarse burbujas en el interior del
liquido, estas suben a la superficie y salen a la atmósfera.
§ La Resistencia de la película de vapor es la resistencia a la entrada de
calor hacia la superficie de los tubos de metal, se entiende que esto
representa el impedimento que ofrece la película de agua existente
debida a la condensación del vapor. Esto se agrava si los tubos están
corroídos o si se han formado depósitos de caliche, ya que esto
aumenta el espesor de la película de agua.

§ Es inevitable la acumulación de gases incondensables en los
compartimientos de vapor de los evaporadores. Parte de estos
gases lo constituye el aire que ha entrado en el sistema de vacío a
través de alguna junta, válvula, etc.
§ El gas de cualquier fuente que proceda se acumula y tiene que ser
extraído continuamente por medio de tuberías de salida
debidamente situadas que finalmente descargan a los
condensadores. Los gases incondensables atacan los tubos y
estorban la transmisión eficiente de calor.

§ Existen placas de desviación (diafragma o mámparas), estas placas
conectan las placas superiores con las inferiores, se disponen de tal
forma que dirigen el vapor hacia un punto en el cual se pueden
extraer los incondensables. El amoniaco es mas ligero que el vapor y
tiende a subir mientras el aire y co2 son mas pesados y tienden
acumulare en la parte inferior.
§ En cuanto a la temperatura del vapor, si el vapor se produce un
recipiente cerrado su previsión será proporcional a la temperatura de
ebullición del agua, cuando se ha alcanzado este punto fijo no se
produce mas evaporación mientras no aumenta la temperatura,
pués en este caso la presión crecerá proporcionalmente, cuando el
vapor ha alcanzado este estado se denomina vapor saturado”

§ Esta presión correspondiente a una presión fija de agua de
ebullición, contiene cierta cantidad de agua en forma vapor y el
aumento de presión produce la condensación de una parte de vapor
hasta alcanzar el “punto de saturación” correspondiente a la nueva
presión y temperatura.
§ Si el vapor saturado se encierra y se calienta, estará en condiciones
de absorber mas calor, siempre que aumente la temperatura y no
siga la relación con la presión, las propiedades de este vapor
recalentado son similares a las de los gases, la propiedad mas
importante y que constituye el principal valor económico del “vapor
recalentado” es que se condensa mas lentamente que el vapor
saturado.

§ Por lo tanto las fábricas donde se utiliza “vapor recalentado”
aprovecha el calor de los gases del hogar, se evita la condensación de
vapor en los tubos de conducción de vapor, obteniéndose gran
economía en este aspecto.
§ La resistencia de la película del liquido es el mayor impedimento al
flujo de calor, ocurre del lado de la superficie por el cual está el
liquido. No es cuestión de la película del liquido, sino del total de la
serie de reacciones físicas que están involucradas.

PRINCIPIOS BASICOS DEL MULTIPLE EFECTO
§ Un equipo de evaporación consiste en dos espacios cerrados,
separados por una división metálica en forma de tubos serpentines o
placas y cuyas paredes se les llama superficie de calefacción.
§ En uno delos espacios entra el vapor a temperatura y presión fija en
el que se condensa liberando calor latente y en el otro espacio una
solución a temperatura y presión menores que absorba el calor
liberado por la condensación del vapor; en un lado se obtiene vapor
que se condensa en agua y en el otro lado agua que se evapora
transformada en vapor.

§ La velocidad de flujo a través de la superficie de calefacción es
proporcional a la diferencia de temperatura existente en el vapor que
está en un lado y el líquido de ebullición que está en el otro.
§ Si la temperatura de la solución entra en el evaporador a una
temperatura mas alta que el punto de ebullición, se producirá un
“Flash” o evaporación espontánea o auto evaporación; este flash
también se produce por el aumento de la presión de vacío por un
aumento del nivel del jugo y la cantidad de calor requerido para
evaporar una libra de agua.

§ Pre-evaporación : Es de un simple efecto que trabaja antes del
multiple efecto. El pre – evaporador es importante desde un punto
de vista económico, porque el vapor que sale al evaporar el jugo se
utiliza para los calentadores de jugo clarificado.

Evaporación:
§ Se realiza en un efecto que es de forma vertical cerrado, en la parte
inferior con un fondo cónico; con un manhold de 50 cm, mirillas para
observación y abertura para pase de las tuberías de alimentación del
jugo y vapor; para extracción de condensado y salida de gases de la
calandria.
§ La calandria es de forma cilíndrica de cuatro a seis pies de altura, con
placas superior e inferior en donde están insertados un sinnúmero de
tubos que generalmente son de cobre, en el centro se encuentra un
tubo central, constituyendo todo el conjunto de la superficie de
calefacción.

Evaporación:
§ En la calandria el jugo debe cubrir su superficie calórica con la
finalidad de que esta sea bien aprovechada, pero la altura del jugo no
debe sobrepasar la altura de los tubos verticales, porque el volumen
del liquido excedente reduce considerablemente la capacidad o
superficie de evaporación.
§ Todos los cuerpos o evaporadores deben trabajar a 1/3 de la altura de
la calandria y esto se logra por medio de tubos igualadores de nivel,
denominados sifones barométricos que son unas botellas que
mantienen el nivel del líquido en el interior de los cuerpos, por lo cual
en este sistema de denomina niveladores de botella.

Evaporación:
§ En la parte superior se encuentra el domo o cubierta superior con un
separador de gases para atrapar las gotas de jugo que pueda arrastra
la corriente de vapor, el principio operante es el cambio de dirección,
este cambio hace que las gotas de líquido arrastradas por la
corriente de vapor se desvíen, saliéndose de la línea de movimiento
de vapores, si al hacerlo chocan con una superficie mojada, se
pueden recuperar y devolver al evaporador.
§ El vapor que sale para pasar a la calandria del siguiente efecto y el
separador del siguiente efecto está conectado al condensador en
donde el vapor producido en este cuerpo es arrastrado por el agua
del condensador.

Evaporación:
§ El aire se extrae del condensador por medio de una bomba de vacío,
el vacío se mantiene con el uso de agua fría de inyección.
§ En la fábrica la altura del jugo de la calandria se mide por medio de
un nivel y se controla a través de válvulas.

Sistemas de condensados:
§ El primer cuerpo (pre-evaporador) recibe la presión de vapor de
escape, el cual es condensado en la calandria del mencionado cuerpo
y, en los otros cuerpos, se condensa el vapor producido por la
evaporación del jugo, las calandrias funcionan como condensadores
de superficie cuyo liquido condensante es el propio jugo que
progresivamente va aumentando de concentración por la propia
evaporación, el cual circula por el interior de los tubos y el vapor va
por el exterior de estos de donde es extraída el agua condensada por
medio de una bomba de condensados, esta agua condensada es
llevada a los tanques de almacenamiento (tanques negros), esta
agua sirve como agua de alimentación de calderos.

Equipos de vacío:
§ El múltiple efecto y los tachos deben contar con un apropiado equipo
de vacío. El vapor producido en el ultimo efecto se condensa en el
condensador barométrico, en el cual se inyecta agua a temperatura
ambiente, la que en contacto con los vapores del último efecto lo
enfría y condensa.
§ El vacío se produce en un recipiente cerrado llamado condensador
por medio de una bomba de vacío. El condensador se comunica con
el cuerpo que debe quedar vacío. Por medio de una bomba, se
manda agua fría al condensador para condensar el vapor que sale de
los tachos o del múltiple efecto. El condensador se coloca a una
altura suficiente, para que el agua después de condensar, escurra por
gravedad junto con el vapor condensado.

Equipos de vacío:
§ El condensador es entonces, una cámara barométrica alargada en su
base por medio de una columna barométrica que desahoga a la
atmosfera y dentro de un pozo profundo.
§ Como el vacío se acerca a un vacío perfecto en un 10% y el liquido
barométrico es agua y no mercurio, la altura tiene que ser del orden
de los 11 metros, ya que la presión barométrica se equilibra con una
columna de 76 mmHg, pero como el agua es 13,6 veces menos
densa que el mercurio entonces : 13,6*0,76m= 10,33 metros.
§ Si no se dispone de agua fría en cantidad suficiente, el agua caliente
que sale de la columna, se bombea a una cancha de enfriamiento de
la cual regresa al condensador a menor temperatura, completando
un ciclo.

Valores habituales de vacío:
§ Industrialmente es posible tener altos vacíos, mayores de 75 cm para
una presión barométrica de 76. Pero en la fabricación de azúcar de
caña, el vacío necesario esta entre 60 y 68 cm.
§ El vacío solo se puede mantener evacuando constantemente el aire
mezclado al vapor, que entra a los vasos y tuberías por las fallas que
hubieran. Si el aire no se expulsa se acumula rápidamente y hace
caer el vacío.

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