tecnología de azúcar

1. Tecnología de azúcar y miel
de abeja
Integrantes:
• Angelica María Paz Aguilera.
• Katerine Dayana Mercado Carmona.
• Sidar Antonio Espinoza Zavala.
• Víctor Manuel Medal.
• Cristopher Alberth Rodríguez Sánchez.
Docente: MSc María del Carmen Fonseca.

2. Introducción
En términos generales la cristalización responde a un
proceso utilizado en química, de solidificación
partiendo de un gas, líquido o incluso de una
disolución (de iones, átomos o moléculas), que se
enlazan hasta lograr formar una red cristalina. También
se puede decir, que es la operación por medio de la
cual se separa un componente de una disolución
líquida para ser transferido a la fase sólida. En otras
palabras, es el proceso inverso al de la disolución.
Se puede cristalizar mediante fusión, disolución o
sublimación. En química se utiliza mucho la disolución
de un sólido para ser purificado, mediante la
cristalización, ya que, durante el crecimiento del cristal,
las moléculas de un mismo tipo, forma y tamaño, se
unen y tienden a excluir la presencia de impurezas.

3. La cristalización tiene lugar en sistemas multifase y
multicomponente, estando relacionada con sólidos
particulados distribuidos y variantes en el tiempo. Las
etapas más importantes en cualquier proceso de
cristalización son: (1) Alcance de la sobresaturación. (2)
Formación de núcleos de cristales (nucleación), y (3)
crecimiento para formar cristales grandes.

4. Nucleación
El fenómeno de la nucleación es esencialmente el
mismo para la cristalización a partir de una solución,
cristalización a partir de un producto fundido,
condensación de gotas de niebla en una vapor sobre-
enfriado, y generación de burbujas en un liquido
sobrecalentado, en todos los casos, la
nucleación s produce como consecuencia de rápidas
fluctuaciones locales a escala molecular en una fase
homogénea que esta en estado de equilibrio
metaestable. Los núcleos cristalinos se pueden
formar a partir de moléculas, átomos, o iones. En
soluciones acuosas pueden ser hidratados.

5. Descripción de la unidad
de cristalización
El tacho está constituido por un cilindro vertical de altura
similar a su diámetro. En la parte inferior está provista de
un calefactor (o calandria) de vapor del tipo de tubos y
carcasa, cuyo objetivo es el de transferir el calor latente de
la condensación del vapor que fluye en la carcasa del
intercambiador hacia la masa cocida que lo hace dentro de
los tubos. La presión de vapor proviene de los vahos
producidos por el tercer o cuarto efecto de la sección de
evaporación. El jarabe procedente de la etapa de evaporación se envía al
refundidor y en él se disuelve el azúcar de segunda y el
azúcar de afinado, abatiéndose una solución que se
denomina jarabe estándar y que, tras un proceso de filtrado,
se envía a las tachas de primera. Es importante que el brix
(contenido de sólidos) y la pureza del jarabe que sale de la
refundidora se mantenga en un valor prefijado y constante
pues la concentración del jarabe con que se alimentan las
tachas de 1ª ha de mantenerse dentro de unos márgenes
muy estrechos si se pretende obtener regularidad y azúcar
de buena calidad. Seguidamente en las tachas de primera
se cristaliza parte de la sacarosa disuelta en el jarabe
estándar, mediante evaporación del agua que contiene el
jugo.

6. Cuando se ha conseguido llenar un tacho se tiene en su interior un
producto denominado masa cocida de primera formado por sacarosa
cristalizada, sacarosa y no–azucarares disueltos en una solución
llamado miel madre. Todas las tachas operan bajo condiciones de
vació, con objeto de rebajar el punto de ebullición y así evitar la
descomposición térmica de la sacarosa (pérdida de sacarosa).
Cuando se alcanza la condición de sobresaturación en el jugo, se
siembran pequeños cristales de azúcar y se les hace crecer
añadiendo nuevo jarabe, manteniendo en todo momento las
condiciones de sobresaturación. Cuando se ha conseguido un tamaño
adecuado de los cristales y se ha llenado la tacha completamente se
tiene en su interior un producto denominado masa cocida de primera,
formado por sacarosa cristalizada (azúcar), sacarosa y no-azúcares
disueltos en una solución llamada miel madre, es entonces cuando la
tacha se descarga y se limpia.
La miel madre es enviada a los malaxadores, los cuales almacena
la miel madre para luego enviarla a las centrifugas.

7. Las tachos operan de manera semi-batch
siguiendo una secuencia de etapas
predefinidas que se describen a
continuación:
Etapa de espera: se espera hasta que se
recibe la señal de carga.
Creación de vacío: esto se logra mediante la
regulación de la presión en la cámara.
Etapa de carga: Se llena la cámara del tacho con jarabe estándar hasta alcanzar un
determinado nivel llamado pie de tacha que se corresponde aproximadamente con el
50% del nivel de la tacha y el 35% del volumen máximo del jarabe en ella (en esta zona
se encuentra la calandria que ocupa un determinado volumen). Al mismo tiempo que
entra jarabe estándar en la tacha se abre la válvula de suministro de vapor de
calefacción aumentando la temperatura del jarabe. Al comenzar la evaporación de
parte del agua del jarabe, la presión en la cámara aumenta. La válvula de entrada y la
de suministro de vapor están totalmente abiertas, y se pone en marcha el agitador.

8. Etapa de concentración: El objetivo es alcanzar una sobresaturación adecuada para la siembra. Para
calentar el jugo y provocar la evaporación de parte del agua, las tachas constan de un elemento
calefactor, por el que discurre vapor a presión y que al condensarse cede calor a la masa cocida en la
tacha. Evidentemente la evaporación provoca una disminución del nivel de la tacha por lo que es
necesario mantenerlo mediante un control on/off que introduce licor estándar. Cuando se llega al brix
adecuado, es decir se ha alcanzado la sobresaturación deseada, se introduce la siembra.
Etapa de crecimiento: se continúa concentrando
hasta que la sobresaturación llegue a un valor
prefijado.
Etapa de aclarado: se debe eliminar el polvo de azúcar o
falso grano que haya podido surgir durante la etapa
anterior, para ello se disminuye la concentración para
disolver estos cristales mediante la introducción de licor
estándar y si no fuera suficiente, añadiendo también jugo
de ante evaporación.
Etapa de siembra: se abre la válvula de siembra un tiempo
prefijado y se introducen cristales microscópicos de unas
pocas micras de diámetro, que son los núcleos de
cristalización sobre los que crecerán los cristales de azúcar.

9. Etapa de espera: la tacha está llena y se
espera hasta que se reciba la señal de
descarga.
Compactación final
Etapa de descarga: Se abre la válvula de ruptura de
vacío y cuando la presión en la cámara alcance la presión
atmosférica se abre la válvula de descarga, vaciándose
completamente la unidad.
Etapa de lavado: se introduce vapor de limpieza mediante
la apertura durante un tiempo prefijado de la válvula de
limpieza.
Descarga final: se abre nuevamente la válvula de
descarga y se vacía completamente la tacha, pasando a la
primera etapa: espera antes de la carga, quedando así
lista para comenzar un nuevo lote.

11. Tipos de cristalización:
Cristalización por Enfriamiento:
Si la solubilidad variase mucho con la temperatura, la concentración de saturación se
puede sobrepasar por enfriamiento.
Cristalización por evaporación:
Se evapora una parte del disolvente, hasta que la cantidad de sustancia disuelta en la
solución restante supere la concentración de saturación. Esta operación básica se
emplea en los casos en que la solubilidad depende poco de la temperatura.
Cristalización a vacío:
En esta operación básica se aprovecha una combinación de los dos efectos antes
mencionados. En un evaporador a vacío se evapora una parte del disolvente. La
eliminación del calor necesario enfría además la solución. Esta operación básica es
ventajosa, ante todo, para los casos de sustancias sensibles a la temperatura, ya que
la evaporación en vacío tiene lugar a temperaturas más bajas.

12. CRISTALIZADOR AL VACÍO Cristalizador de
tubo de extracción (DT). Este cristalizador se
puede emplear en sistemas en que no se desea ni
se necesita la destrucción de las partículas finas.
En esos casos se omite el desviador y se determina
el tamaño del circulador interno para que tenga
una influencia mínima de nucleación sobre la
suspensión. En general, método se requiere para
tener ciclos operacionales prolongados con
materiales capaces de crecer en las paredes del
cristalizador. Los diseños de tubo de extracción y
desviador se utilizan comúnmente para la
producción de materiales granulares, de malla 8 a
la 30.

13. Cristalizador de enfriamiento
superficial. Para algunos materiales, como el
clorato de potasio, es posible utilizar un
intercambiador de tubo y coraza de circulación
forzada, en combinación directa con un cuerpo de
cristalizador de tubo de extracción. Es preciso
prestar una atención cuidadosa a la diferencia de
temperatura entre el medio enfriador y la
lechada que circula por los tubos del
intercambiador. Evidentemente la bomba de
circulación es parte del sistema de cristalización
y es preciso prestar atención cuidadosa a este
tipo y sus parámetros operacionales para evitar
influencias indebidas de la nucleación. Este tipo
de equipo produce cristales en la gama de malla
de 30 a 100. El diseño se basa en las velocidades
admisibles de intercambio de calor y la retención
que se requiere para el crecimiento de los
cristales de producto.

14. Cristalizador de evaporador de desviador
y tubo de extracción (DTB). Puesto que la
circulación mecánica influye
considerablemente en el nivel de nucleación
dentro del cristalizador, se han desarrollado
muchos diseños que utilizan circuladores
situados dentro del cuerpo del cristalizador,
reduciendo en esta forma la carga de bombeo
que se ejerce sobre el circulador. Esta técnica
reduce el consumo de potencia y la velocidad
de punta del circulador y, por ende, la rapidez
de nucleación. La suspensión de los cristales
de productos se mantiene mediante una hice
grande y de movimiento lento, rodeada por un
tubo de extracción dentro del cuerpo. La hélice
dirige la lechada hacia la superficie del
líquido, para evitar que los sólidos pongan en
corto circuito la zona de sobresaturación más
intensa.

15. Parámetros de control
• Distribución del tamaño del cristal de sacarosa (DTC)
• Pureza del cristal
• Contaminación
• Estabilidad del cristalizador
Todos estos factores interactúan fuertemente con la DTC producida. El mecanismo principal de
interacción de estos factores con la distribución de tamaño de partícula (DTP) del azúcar es el nivel
de sobresaturación en el proceso.
La sobresaturación en cristalizadores:
a) En cristalizadores por enfriamiento, la sobresaturación es generada por la reducción de la
solubilidad con la temperatura; el volumen del sistema se vuelve aproximadamente constante.
b) En cristalizadores por evaporación, la sobresaturación es producida por la disminución del solvente
con la subsecuente reducción del volumen con el tiempo; la solubilidad del soluto permanece casi
constante, si la operación se asume isotérmica.
c) En cristalizadores por disolución, la sobresaturación es generada por la adición de un diluyente
que reduce la solubilidad del soluto y el volumen del sistema se incrementa consecuentemente con el
tiempo.

16. Balance de materia
Una solución de NaCl en agua se satura a 60°C . Se enfría hasta
alcanzar 25°C: calcule la cantidad de cristales y aguas madres en
kg, si la solubilidad del NaCl a 25°C es de 3.22 kg/1000kg de agua
y a 60 °C es de 8.42kg/1000 kg. De agua.
CRISTALIZACIÓN
A: 100 kg
60°C
8.42kg NaCl
/ 1000kg de
agua
B: ?
25°C
3.22 kg NaCl
/ 1000kg de
agua
Cristales
%p: 100
C:?
%P:8.42/108.42*100
%P: 0.83
%P:3..22/103.22*100
%P: 0.32
BT: C:100-B
100:B+C
BP:100(0.83)=B(0.32)+ C(100)
83=0.32B+(100-B)(100)
83=0.32B+1000-100
B:99.48 Kg H20 de aguas
madres
C=100KG-99.48KG
C= 0.52 KG DE
CRISTALES PUROS

17. Conclusión
En conclusión, podemos decir que a través del presente trabajo logramos
entender en que consiste el proceso de cristalización del azúcar de caña ya que
dimos a conocer cada uno de los pasos y parámetros con los que se trabaja
para dar al azúcar una correcta cristalización, de igual forma dimos a conocer el
principio de funcionamiento de la maquina cristalizadora “tachos” y
capacidades con las que trabaja. Además, la importancia del proceso de
cristalización desde el punto de vista químico e importancia de esta operación
unitaria para distintos gases, líquidos e incluso para soluciones que se enlazan
hasta lograr formar una red cristalina.