3. Higiene y seguridad laboral. 4. Supervisión industrial 5. Asertividad. 6. Formación de equipos de éxito. 7. Mantenimiento industrial. 8. Lean Manufacturing

1. 17 de septiembre de 2015
Autor:
Ing. Maxwell Altamirano
CHARLA: ELABORACIÓN DE AZÚCAR
CONCEPTOS BÁSICOS DE ELABORACIÓN DE MASA COCIDA
FACTORES QUE AFECTAN EL CRECIMIENTO DE CRISTAL

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CHARLA:ELABORACIÓNDEAZÚCARPARTEII|17deseptiembrede2009

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CONCEPTOS BÁSICOS
• BRIX
Por definición se conoce que los grados brix indican la cantidad de sólidos disueltos en una
solución.
La evaluación del grado Brix se emplea para conocer la cantidad total de sólidos hidrométricos
o refractométricos, según sea el caso, presentes en el jugo (miel). La cantidad de sólidos indica
el grado de concentración de los sólidos presentes en el jugo de caña.
El brix hidrométrico se refiere a la densidad de las soluciones puras de azúcar y el brix
refractométrico se refiere al índice de refracción de las soluciones puras de azúcar convertido a
relaciones porcentuales peso / peso.
Los materiales azucarados no son soluciones de azúcar pura por lo que las escalas de
medición tienen limitaciones en función de su cambio de composición respecto a las soluciones
de azúcar pura.
Un ejemplo de medición de Brix en una solución es el siguiente: Sí disolvemos 50 gramos de
azúcar en 50 gramos de agua, al final obtenemos una solución de 50 °Brix, sí a esta solución le
agregamos 20 gramos de sal y los disolvemos tendremos al final una solución de 70 °Brix. En el
primer caso el Brix que se mediría indicaría exactamente la cantidad de azúcar que tenemos en
la solución (50° y sería igual midiéndolo por el método hidrométrico ó el refráctometrico) sin
embargo en el segundo caso el valor que se mediría tendrá un error respecto a la cantidad de
azúcar por la cantidad de sal disuelta en la solución.
• PUREZA
Debido a las desviaciones que se tienen con las mediciones de la cantidad de sacarosa
mediante los °Brix, se complementa con la medición de la polarización de la muestra (Pol), la
cual se basa en la desviación de un rayo de luz polarizado.
Imaginemos un rayo de luz, éste “vibra” en varios planos, al pasarlos por dispositivos ópticos se
logra hacerlo vibrar en un solo plano, a como se representa en la figura 1
Luz
ordinaria
Luz
polarizada
Fig. 1. Polarización de un rayo de luz

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Este rayo de luz polarizada al pasar por una solución azucarada sufre una rotación ó giro (D) en
el plano de vibración a como se representa en la figura 2; dicha rotación se mide y da una
indicación de la cantidad de azúcar que se encuentra en la muestra.
Solución
patrón
Solución
muestra
D
Fig. 2. Desviación en el plano polarizado del rayo de luz al atravesar una solución azucarada.
La exactitud de la determinación de la cantidad de azúcar en una solución por el método de Pol
está afectada por la presencia de otros azúcares que también desvían el rayo polarizado,
pudiéndose obtener valores de Pol mayores y por lo tanto errando en la medición de la cantidad
de sacarosa que es lo que interesa.
Para efectos prácticos se considera que las limitaciones en las mediciones en °Brix y Pol no
incluyen un error significativo, esto siempre y cuando cada método se aplique con los
procedimientos correctos.
La pureza es la relación del Pol de una solución y su °Brix, y representa la cantidad de azúcar
como sacarosa que está presente en los sólidos totales disueltos en la solución (sea ésta jugo,
meladura, magma, miel y/o melaza).
Ec. 1. Determinación de pureza de una solución azucarada.
A manera de resumen se puede decir que:
1. El Brix mide la cantidad de sólidos disueltos totales en una solución (esto incluye
azúcares, cenizas, sales y otras impurezas).
2. El Pol mide la cantidad de azúcar sacarosa en una solución.
3. La pureza mide la cantidad de azúcar sacarosa (sólidos) en los sólidos disueltos de una
solución, es decir porcentualmente cuánto de los sólidos que tenemos disueltos son
sacarosa.

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• VISCOSIDAD
Todos los que trabajamos en ingenios sabemos que el jugo fluye (corre) más rápidamente que
la meladura y que ésta lo hace más rápidamente que las mieles. Esto se debe a que la
meladura es más “viscosa” que el jugo y la miel más “viscosa” que la meladura, esto es debido
a la viscosidad que es la propiedad de un fluido que tiende a oponerse a su flujo cuando se le
aplica una fuerza. Los fluidos de alta viscosidad presentan una cierta resistencia a fluir; los
fluidos de baja viscosidad fluyen con facilidad
Es obvio que el manejar flujos viscosos incrementa las dificultades en su manejo así como
varias afectaciones en el proceso:
1. En la calidad del azúcar: a mayor viscosidad de las masas cocidas, más lento es el
flujo de la miel en las centrífugas al momento de purgarlas y mayor la cantidad de
miel que se queda dentro del canasto de la centrífuga, junto con el azúcar,
degradando la calidad de éste.
2. En la velocidad de cristalización de las soluciones de sacarosa: disminuyéndola.
3. En la transmisión de calor: disminuyéndola.
4. En la filtración: decreciendo el flujo al aumentar la viscosidad.
5. En el bombeo: dificultándolo y haciéndolo más lento.
6. En el rendimiento del ingenio: disminuyéndolo, porque si no hay suficiente capacidad
en tachos, cristalizadores y centrífugas, la existencia de excesiva viscosidad en la
masa tercera, a la pureza y Brix de dicha templa, obliga a descargar las templas
finales con menor Brix y a más alta pureza que de costumbre, en busca de una
menor viscosidad, y a consecuencia de eso, la pureza de la miel final generalmente
sube, lo que significa más pérdidas de sacarosa y bajo rendimiento.
• ESTRUCTURA DE TACHOS Y AUXILIARES
El proceso de cristalización se da en un equipo: los cristalizadores. En los tachos, aunque
también se puede dar el proceso de cristalización generalmente lo que se hace es a partir de un
cristal ya formado, desarrollarlo a partir de la evaporación del agua del material azucarado en
ebullición, ya que esto ocasiona un aumento en la sobresaturación del material, obligando a la
sacarosa disuelta depositarse en los cristales previamente formados. Para mantener la
sobresaturación se tiene que estar alimentando material azucarado al tacho, de forma regulada,
ya que de lo contrario se corre el riesgo de fundir el cristal, ó de que se “soque” la masa cocida,
aumentando el riesgo de aumento en el color y aumentando la viscosidad con las
consecuencias mencionadas anteriormente. Al igual que la alimentación de material azucarado,
se deben tener vigiladas y/ó reguladas las siguientes variables:
a. Flujo de vapor
b. Presión de vacío
c. Temperatura del tacho
d. Nivel de trabajo del tacho

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e. Tamaño de cristal en la masa
f. Brix de la masa
g. Pureza de la masa
h. Calidad del material azucarado que se alimenta al tacho.
i. Velocidad de agitación (En caso que el tacho tenga agitación)
Si bien existen varias tipos de tachos, los que van quedando en uso (debido a su eficiencia),
son los del tipo de calandria fija, ya sea con agitación ó no. En la figura 3 se muestra las partes
principales que componen un tacho de calandria fija.
Fig. 3 Componentes de tacho a vacío de calandria fija
1 Salida de gases incondensables 8 Entrada de Vapor
2 Calandria 9 Linea de retorno
3 Strike Level (Nivel de trabajo)
10 Salida de vapor al
condensador
4 Downtake (Tubo central) 11 Alimentación de Meladura
5 Salida de Masas cocidas 12 Separador de arrastre
6 Salida de condensados 13 Registro (Manhole)
7 Linea de Corte (Semilla)

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CHARLA:ELABORACIÓNDEAZÚCARPARTEII|17deseptiembrede2009
Además del tacho como tal se necesitan otros equipos que complementan su funcionamiento,
estos son los condensadores de evaporación y las bombas de vacío. Los condensadores tienen
la función de retirar el vapor del material azucarado, este retiro genera un vacío en el tacho que
aligera la cocción de la masa, al mismo tiempo el vapor es condensado y enviado a la pila de
enfriamiento para recircularlo al proceso. La bomba de vacío mantiene y eleva el vacío que se
forma en el condensador. Esta presión de vacío es imprescindible para la rapidez de operación
del tacho.
Aire a bomba de vacío
Agua a
Canal de
Rechazo
Condensador
Separador
Pierna
barométrica
Fig. 4 Componentes de columna de evaporación de tachos al vacío.
• SISTEMA DE 3 MASAS
El objetivo de todo sistema de masas cocidas es convertir un material inicial de alta pureza
(meladura) en un producto residual con la menor pureza posible (miel final).

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De manera general se puede describir que el sistema de 3 masas comienza con la producción
de una masa cocida A, la cual se obtiene de la alimentación de meladura a un pie de templa
elaborado a partir de Magma B y meladura. Esta masa cocida A es centrifugada para obtener
un azúcar blanco comercial y miel A, esta miel es utilizada en la elaboración de semillas y pies
de templa para masa cocida B. La masa cocida B es centrifugada y es separada en Magma B y
miel B. El magma B es enviado a los tachos de primera para la elaboración de la masa cocida
A; la miel B es utilizada para la elaboración de masa cocida C, de la cual una vez centrifugada
se obtiene Magma C, el cual es utilizado para la producción de masa cocida B, el otro producto
de la centrifugación de la masa cocida C es la Miel Final. En la Fig. 5 se esquematiza el sistema
de 3 masas de manera general.
Azúcar
Comercial
Tacho A
Meladura
MCA
Tacho B
Magma
B
MCB
Miel A
Tacho C
MCC
Magma
C
Miel Final
Miel B
Fig. 4 Sistema de producción con 3 masas.
Si bien el sistema de 3 masas es “sencillo” en la realidad se deben hacer varias recirculaciones
y alimentaciones de mieles y meladura para poder hacer la elaboración de las masas cocidas.
En la Fig 5 se muestra un diagrama de flujo del sistema de 3 masas en Monte Rosa y en la Fig.
6 se muestra el diagrama del balance de material que se da en el proceso en realidad.

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Fig. 5 Diagrama de flujo del proceso de cristalización en Monte Rosa.

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Fig. 6 Diagrama del balance de materia que se da en el proceso de 3 masas en Monte Rosa.

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Factores que afectan el crecimiento de cristal
Los factores que trataremos en esta charla serán:
• La influencia del rendimiento en cristal
• La influencia de los volúmenes de material.
• Factor de calidad de semilla.
INFLUENCIA DEL RENDIMIENTO EN CRISTAL.
El rendimiento en cristal se ve influenciado por las caída de pureza de los materiales. Algunos
puntos importantes de la caída de pureza son los siguientes:
• La caída de pureza entre las masas “A”, ”B”, “C”, y sus mieles depende de varios
factores, así mientras más agua utilice en las purgas de las masas cocidas más pureza
tendrá la miel.
 Los no azucares como proteínas, almidón, gomas pectinas y varios aminoácidos o
amidas que son grandes formadoras de mieles, retardan la velocidad de cristalización.
 El agotamiento de las mieles finales es esencialmente un proceso de cristalización, para
obtener una mejor pureza (pureza más baja) de las mieles debe tomarse en cuenta
fundamentalmente el tamaño del grano, el que deberá ser en las masas cocidas de
agotamiento de tamaño uniforme.
 Una pureza de miel final alta, puede deberse entre otras cosas a que contenga granos
de azúcar.
Rendimiento en cristal
 El rendimiento en cristal es : cuanto de la pureza contenida en la meladura o mieles se
materializa en el cristal. Ejemplo: cuanto del azúcar contenida en la meladura se
convierte en azúcar comercial
La fórmula del rendimiento es:
( )
( )PzmielPzaA
PzmielPzMBM
RC
−
−
=
De esta fórmula podemos inferir que:
• Una aumento del brix da como resulta un incremento del redimiento en cristal
(R.C)

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• Una disminución de la pureza de la miel da un incremento del R.C
• Un aumento en la pureza de miel o meladura a alimentar en el tacho da un
incremento del rendimiento en cristal.
El rendiemiento en cristal influye al tamaño de cristal según la siguiente ecuación:
Donde to tamaño inicial del cristal, V volumen final de la templa, RC rendiemitno del cristal, D
densidad de la masa, Lb libras de semilla.
Esto presenta lo siguiente:
• Un incremento en los cortes da como resultado un incremento del tamaño de cristal
• Un incremento del rendimiento en cristal da como resultado un incremento del
tamaño de cristal
• Un incremento de la cantidad de semilla a introducir trae como consecuencia una
disminución del tamaño de cristal.
INFLUENCIA DE LOS VOLUMENES DE MATERIAL
Influencia del tamaño de grano por el volumen es de:
Un incremento del volumen final de la templa trae como consecuencia un incremento del
tamaño de cristal
Un incremento del volumen inicial (Pie) de la templa resulta en una disminución del tamaño de
cristal
3
0
0
V
V
TTg f
×=

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CHARLA:ELABORACIÓNDEAZÚCARPARTEII|17deseptiembrede2009
INFLUENCIA DE LA CALIDAD DE LA SEMILLA
Tamaño de balines ó cilindros: Se clasifican en 3 tamaños según el uso o función que
tiene en el cristal de azúcar.
• Pequeños: de 0 a 1/2 pulgada. (Uso: rompimiento y dispersión del material en el
líquido)
• Medianos: de 5/8 a 1 pulgada (Uso: rompimiento general)
• Grandes: mayores de 1 1/4 pulgada (Uso: aplastar, crushing)
Tiempo de molienda en la preparación de semilla:
 Mínimo de 4 horas. Cada molino según su carga y los balines o cilindros empleados
tienen un tiempo específico para llegar al tamaño de grano homogéneo.
 Al llegar al punto máximo de molienda del equipo, ya no se logra reducir más el tamaño
del grano aún dándole más tiempo de molienda.
Cantidad de semilla a aplicar por volumen de masa tercera:
Dependiendo del tipo de azúcar y el tamaño de grano a fabricar así es la cantidad de
semilla a utilizar. En general, lo que se pretende es agregar un exceso de semilla
para la cantidad de grano a producir debido a las pérdidas de granos que ocurren en el
semillamiento.
Para cristalización de azúcar crudo, 1 kilo se semilla por cada 5 metros cúbicos (175 pies
cúbicos) de masa de tercera da buenos resultados.
Factor de carga: El factor de carga es la relación existente entre la masa de los balines y la
masa de azúcar. Se recomienda factor de carga mayor de 2.
Factor 2 = masa de cilindros ó balines = dos veces la masa del azúcar a moler.
A mayor factor de carga, más rapidez en llegar al tamaño de grano del diseño del
equipo, limitado por las revoluciones por minuto, diseño del molino, etc.

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Relación práctica de número de cilindros y balines a emplear: Como opción practica para el
cálculo de cilindros o balines a emplear en vez del cálculo de relación de superficie, se aplica
las siguientes relaciones:
Proporción de balines o cilindros: 1:10:100 (grande, mediano, pequeño).
OTROS TÓPICOS
Vitamina A:
Los programas de salud de distintos gobiernos apoyados por organismos internacionales
realizan programas de fortificación de micro nutrientes en alimentos. Desde hace varias
décadas se impulso el programa de fortificación del azúcar con vitamina A.
La vitamina A es una vitamina lábil y fácilmente se descompone por la temperatura, luz,
medios ácidos. En 1983 se realizo un trabajo donde se determino experimentalmente, que para
las condiciones operativas de ese entonces se perdía el 30% de la vitamina A cuando se
dosifica antes de la secadora. Este trabajo se cuestiono y no se dio credibilidad a los
resultados obtenidos. Años mas tarde, se acepto que existe una disminución de la
concentración de la vitamina A durante el proceso industrial.
El azúcar de consumo industrial se fortifica y en la mayoría de los procesos industriales,
se pierde prácticamente la vitamina A por el empleo de temperatura, medios filtrantes y
sustancias químicas que se incorporan para la formulación o fabricación de productos.
El azúcar fortificado disminuye la concentración de vitamina A en 1 parte por millón por
mes.
Debido a la granulometría de la materia prima de vitamina A, ésta tiende a concentrarse
en las porciones granulométricas de menor tamaño de grano del azúcar, ocurriendo micro
segregación de la vitamina A en el azúcar, pero que no limitan que el consumidor reciba la
cantidad esperada de vitamina A.
Cambio de la concentración de la vitamina A en premezclas:
Se evaluó el cambio de concentración de la vitamina A en premezcla a temperatura
ambiente (25 grados Celsius) y se observo una disminución del contenido de vitamina A.

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En 90 días, la concentración de vitamina A disminuyo un 7%
En 180 días disminuyo un 16% respecto a la concentración inicial
A los 225 días, la disminución alcanza un valor de 27%
A los 290 días, la disminución alcanza un 30%.
Desempeño de la Casa de Calderas (Fabricación)
Las pérdidas que ocurren en el procesamiento del jugo para transformarlo en azúcar se
reportan como mieles finales (melazas), torta del filtro (cachaza) e indeterminados.
• La pureza de las mieles finales es el factor primario que influye en la recuperación de
azúcar en la casa de calderas. Mientras más bajas sean las purezas de las mieles
finales, es más baja la pérdida de azúcar en las mieles finales. Las purezas de las mieles
finales varían entre 27% y 40%, con un promedio de 31 a 34. Estos valores varían según
las áreas productoras del mundo.
Una pureza alta en las mieles finales se debe usualmente a una alta pureza en la masa
cocida “C” o a una alta pureza del magma (lavado excesivo del azúcar “C” en las
centrífugas continuas BMA). La pureza de la masa cocida “C”, deberá estar entre 55% y
58% y la del magma, entre 84% y 88%.
• Las pérdidas de azúcar en la torta del filtro (cachaza), se reflejan en el pol % cachaza.
Este valor deberá ser mantenido tan bajo como sea posible y normalmente se deberá
mantener entre 1% y 4%.
• Las pérdidas indeterminadas representan pérdidas reales que ocurren durante el
proceso, pero que no se pueden relacionar con alguna operación específica. Podrían
reflejar:
 Errores en pesadas
 Errores en análisis
 Fugas o derrames de jugo en tuberías, bombas o tanques.
 Inversiones o destrucciones químicas, biológicas o físicas del azúcar durante el
proceso en el interior de la fábrica.
Todas estas posibilidades deben ser investigadas si se encuentran altas pérdidas por
indeterminados. Normalmente estas pérdidas son de cerca de 1% en base de sacarosa
en caña.
• La eficiencia de Casa de Calderas (E.C.C.), teóricamente deberá ser el criterio para
juzgar el desempeño de la casa de calderas. Sin embargo, para que esta cifra sea
significativa, la fábrica deberá tener facilidades de pesaje muy exactas.
Desgraciadamente aún se carece de sistemas de pesaje fundamentales, tales como para

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jugo diluido, mieles finales, cachaza, etc. Cifras normales de E.C.C. oscilan entre 94% y
101%.
Resumen del Tiempo Perdido
Como se señaló anteriormente, mientras más alta sea la molienda, más bajo es el costo de
manufacturar azúcar. Cualquier pérdida de tiempo, reduce directamente la capacidad diaria.
El resumen del tiempo perdido es útil para localizar áreas problemáticas de la fábrica. Un tiempo
perdido alto debido a la maquinaria, usualmente indica equipo viejo o con un mantenimiento muy
pobre. Altas pérdidas de tiempo por atoramientos, indican usualmente desgaste excesivo de las
mazas o que están mal sincronizadas, que la caña está entrando mal lavada o que los molinos
son muy pequeños para la carga que se maneja en el tandem.
El resumen del tiempo perdido deberá ser presentado de tal manera que sea fácil distinguir entre
las paradas inevitables (fuera del control de la fábrica), tales como falta de caña, por lluvia,
paradas programadas, etc. y las paradas evitables tales como fallas mecánicas, eléctricas,
operativas, etc.
Estos resultados son muy útiles al planificar el programa de mantenimiento, reparaciones e
inversiones de la fábrica, durante la época fuera de zafra.
Consumo de Materiales
Un control del uso de químicos y combustibles es muy útil para presupuestar y solicitar los
pedidos de los mismos.
Los productos químicos como la cal industrial, floculantes, tensoactivos, etc., se usan a un ritmo
constante relacionado con la cantidad de caña molida, de acuerdo a un determinado índice de
consumo. Por otro lado el consumo de combustibles auxiliares (leña y búnker C), no es tan
predecible, y con los costos cada vez mayores, es uno de los gastos, además de la energía
eléctrica, de mayor impacto económico en la producción de azúcar.
Las paradas, el tiempo húmedo (invierno), caña sucia, pobre trabajo de los molinos, todo esto
contribuye al uso excesivo de combustibles auxiliares
De lo arriba señalado, podemos inferir los puntos fundamentales de los informes de producción y la
importancia que revisten los mismos.
Es de gran valor que los jefes de cada departamento revisen la operación de cada 24 horas, cada
mañana, juntos en la reunión del “Consejillo de Producción”. Esto ayuda a darle a cada uno una
visión de los otros problemas y resultará en una más cercana cooperación entre todos.