PROCESO DE PRODUCCION DE AZUCAR
La caña de azúcar ha sido sin lugar a dudas uno de los productos de mayor importancia para el desarrollo comercial en el continente americano y europeo. El azúcar se consume en todo el mundo, puesto que es una de las principales fuentes de calorías en las dietas de todos los países. El azúcar puede obtenerse principalmente a partir de la caña de azúcar y la remolacha Azucarera. Para su obtención se requiere de un largo proceso, desde que la semilla de caña germina hasta que el azúcar se comercializa nacional e internacionalmente. A continuación se describe mas detalladamente el proceso en la fábrica.
RECOLECCION DE CAÑA
En la actualidad la totalidad de la caña recibida en el ingenio de CoopeVictoria es cortada manualmente. Esto se debe a que las condiciones topográficas de las zonas en que la Cooperativa tiene cultivos de caña no permiten el funcionamiento adecuado de las máquinas cortadoras.La caña cortada es cargada a los vehículos de transporte a granel o en rollos. El primer método es más rápido puesto que en este se utilizan tractores. La carga en rollos es manual.
Las fincas de la Cooperativa están distribuidas en diferentes zonas del país. Por tal razón la empresa cuenta con varios centros de pesaje o romanas que permiten tener un adecuado control de la caña desde que sale de las fincas hasta que entra a la Planta. Dichos centros están ubicados estratégicamente según las zonas de cultivo en los siguientes lugares: Tacares, Peralta, Atenas, Guacimal, San Carlos, Balsa, La Paz, San Mateo, San Ramón, Poás y Turrúcares. La existencia de estos centros también favorece a los productores asociados ya que pueden entregar la caña en la romana más cercana para que esta sea transportada posteriormente al Ingenio por la Cooperativa.
PESAJE
Toda la caña que ingresa al Ingenio es pesada en la Romana Central que se ubica a la entrada de la Planta y que está diseñada para 60 toneladas. El conductor del vehículo entrega al operador de la romana un documento llamado “Boleta de despacho” que contiene entre otros datos el registro del lugar de proveniencia y la variedad de la caña. En el caso de la caña propia las variedades más comunes son la San Pablo, Mexicana, República Brasileña y Laica.Normalmente se reciben alrededor de 2500 toneladas diarias, de las cuales aproximadamente un 30 % proviene de las fincas de la Cooperativa (caña propia). El peso registrado por la Romana y demás datos se envía al Laboratorio para su posterior procesamiento.
MUESTRA
Frente al laboratorio, haciendo uso de máquinas diseñadas para tal propósito se extraen muestras de aproximadamente 5 kg. Luego la muestra se hace pasar por una máquina desfibradora. Del producto resultante se toma una segunda muestra de 500 g a la cual se le realizan diferentes análisis. El propósito de estos es entre otros determinar la cantidad de sólidos, cantidad de sacarosa, porcentaje de fibra y cantidad de impurezas presentes en la caña que entra al Ingenio. El resultado de dichos análisis junto con el registro de peso en la Romana determina el precio a pagar al productor. La caña con mayor contenido de sacarosa tendrá un mayor precio.
DESCARGA
Una ves que las muestras son tomadas, la caña es llevada a la zona de descarga. Esta consiste en un amplio patio con espacio suficiente para almacenar 4000 toneladas. Normalmente la caña se descarga de los vehículos y se almacena por algunas horas en el patio. El método de descarga varía según el modo de transporte de la caña. La caña a granel es descargada y posteriormente puesta en la mesa de la caña por un tractor. Para la descarga por volteo y de caña en rollos CoopeVictoria cuenta con dos grúas.
Grúa Estacionaria: Se utiliza para descarga por volteo. Tiene capacidad para 10 toneladas. Se encuentra ubicada frente a la mesa de caña. Funciona por medio de un tambor giratorio movido por un motor eléctrico en que se enrollan los cables de acero. Esta puede desplazarse linealmente una longitud de 15 metros.Grúa Fimiza: Es la grúa principal. Se ubica en el centro del patio. Está montada sobre una estructura metálica de aproximadamente 20 metros de altura. Posee un brazo giratorio en el que se desplaza linealmente un carro, a partir del cual baja o sube el gancho que se acopla a la carga. Este diseño permite un alcance de 20 metros en un radio de 360.El ritmo de molienda y la agilidad en la descarga deben ser coordinados adecuadamente puesto que no es conveniente almacenar la caña por periodos largos de tiempo. Generalmente luego de 24 horas inicia la formación de hongos y bacterias lo cual disminuye
PREPARACION
La preparación de la caña persigue dos propósitos fundamentales:Incrementar el volumen de alimentación hacia los molinos; esto se logra mediante el aumento de densidad producto de la preparación.Facilitar la extracción en los molinos al romper la estructura de la caña.Las grúas depositan la caña en la mesa. La mesa consiste en una plataforma metálica con 15 grados de inclinación provista de un conductor de cadena con velocidad variable. La caña es conducida en la mesa hasta las cuchillas (20 a lo largo de un eje de 5 metros de longitud). Estas cortan por impacto la caña en partes pequeñas. Inmediatamente la caña cae al segundo conductor que acarrea los trozos hacia las segundas cuchillas (58 en una longitud de 1,10 metros). Finalmente la caña pasa por una máquina desfibradora (no se muestra en la imagen) la cual consiste en un tambor giratorio de 60 pulgadas de longitud provisto de 46 martillos que desmenuzan completamente la caña. De esta forma la fibra queda totalmente accesible a la operación de molienda.
EXTRACCION
La extracción del jugo se lleva a cabo en los molinos y consiste en la compresión de la fibra de caña entre cilindros de gran tamaño llamados mazas.Molinos: Son estructuras compuestas por Vírgenes (bases metálicas que brindan el soporte a los ejes que mueven las mazas). Cada molino posee 3 mazas. Los molinos se colocan de forma tal que la fibra que sale de un molino sea acarreada por un conductor intermedio y entre a un siguiente molino, de esta manera se logra extraer la mayor cantidad de sacarosa que contiene la fibra. Estos arreglos de molinos se conocen como Támden de Molinos. En CoopeVictoria el támden está compuesto por cinco molinos.
Mazas: Son cilindros acanalados construidos de hierro fundido y acero con un peso de aproximadamente 10 toneladas. La compresión de la caña se da por el propio peso de las masas y por la presión que ejerce un pistón sobre la masa superior, la cual varía de 1800 psi en el primer molino hasta 3200 psi en el quinto molino. La apertura entre las masas se regula de modo que la salida sea menor que la entrada. Las aperturas en los diferentes molinos se calculan a partir de diversas variables como lo son: cantidad de caña molida por hora, porcentaje de fibra de caña, cantidad de agua de imbibición, tamaño de molinos, entre otros. Este cálculo es conocido como “Seting de Molinos”. En el caso de CoopeVictoria, las masas son de 34 pulgadas de diámetro por 60 pulgadas de largo para los molinos 1, 2 y 3, y 30 por 60 pulgadas para los molinos 4 y 5.Imbibición: Para mejorar la extracción de sacarosa, se aplica agua de imbibición. Este proceso consiste en agregar agua al bagazo antes de su paso por el molino final. La imbibición aumenta la extracción de sacarosa en aproximadamente un 15 %.Maceración: Este es un proceso que se aplica paralelo a la imbibición y que tiene la misma finalidad (aumentar la extracción). Consiste en remojar el bagazo con el jugo diluido producto de la imbibición. El jugo extraído por un molino se aplica a la entrada del molino anterior. En un támden de 5 molinos se aplica maceración al segundo, tercero y cuarto molino, e imbibición al quinto molino.Tratamiento químico: El jugo de caña es tratado químicamente tanto para regular el color final del azúcar, como para favorecer el proceso de clarificación (separación de impurezas). En la molienda se le agrega ácido fosfórico al jugo con el fin de que éste funcione como puente y propicie la reacción entre la materia orgánica y la Acril – Amida, que se agrega en una etapa posterior. El jugo tratado químicamente recibe el nombre de jugo mixto.
FILTRACION
El jugo extraído en la molienda contiene mucho bagazo en suspensión, conocido generalmente como bagacillo o cush-cush. Para eliminar este bagacillo los jugos se pasan primero por filtros perforados con agujeros de 1 mm de diámetro. La forma más común consiste en filtros horizontales fijos. Al pasar por el filtro el jugo se deposita en un tanque en tanto que el bagacillo que ha sido separado se recoge por medio de un conductor de raspador que lleva el bagacillo de nuevo a los molinos.
CALENTAMIENTO
Esta operación tiene por objeto calentar el jugo desde la temperatura a la que sale del tanque de Alcalización hasta la temperatura de ebullición normal a la presión atmosférica del lugar. El calentamiento tiene por función fundamental acelerar la velocidad de la reacción de los Fosfatos Tricálcicos.Calentadores: Consisten en intercambiadores de calor horizontales de dos pasos. El intercambio de calor de se da a partir de vapor de escape proveniente de las turbinas con una presión de aproximadamente 20 psi.
CLARIFICACION
El propósito del proceso de clarificación es separar las impurezas presentes en el jugo. El jugo contiene una considerable cantidad de materia fina y coloidal en suspensión que debe eliminarse para conseguir azúcares de alta pureza al final del proceso. En la clarificación también se extraen algunos constituyentes solubles.Floculantes (Acril - Amida): Los floculantes se comenzaron a utilizar en el año 1962. Por medio de los fosfatos tricálcicos (puente) reaccionan con la materia orgánica (impurezas) produciendo moléculas de gran tamaño que decantan por diferencia de densidad.Clarificadores: Son tanques o depósitos de gran tamaño por los que el jugo circula a una velocidad lo suficientemente lenta para que el precipitado producido por la reacción del floculante y la materia orgánica se asiente en la parte inferior y pueda ser extraído. El jugo clarificado es enviado a los evaporadores por medio de un sistema de bobeo.
FILTRACION DE CACHAZA
La mezcla de floculante y materia orgánica depositado en la parte inferior de los clarificadores es transportada al Filtro de Cachaza. Este consiste en un cilindro rotatorio provisto de una superficie porosa en la que la cachaza se adhiere a la ves que se le rocía agua caliente. La adhesión se da por medio de la presión de vacío dentro del cilindro. La sustancia producto del lavado de la cachaza se trasporta por una serie de conductos en la parte interna del cilindro. Posteriormente esta mezcla (jugo y agua) es enviada al tanque de deposito de la romana de jugo. La cachaza por su parte es utilizada para la elaboración de abono orgánico.
EVAPORACION
El jugo clarificado contiene del 15 al 20% de sólidos, según la concentración del jugo original de la caña y el procedimiento de maceración empleado. Para conseguir la formación de cristales de azúcar el jugo debe ser concentrado hasta el estado de mieles. Para alcanzar tal condición es necesario eliminar la totalidad del agua presente. En la Evaporación, por medio de intercambio de calor con vapor de baja presión (20 psi), el jugo se concentra en un jarabe de uso llamado Meladura (no saturado). El proceso se da en varias etapas. Es común el uso de 5 cuerpos de evaporación dispuestos en serie en los cuales el jugo fluye por diferencia de presión en los cuerpos.Evaporadores: La Evaporación de varias etapas o múltiple efecto fue inventada por Rillieux , en Luisiana, en el año 1844. A partir de tal fecha se ha dado un desarrollo de tales “máquinas” hasta llegar a los diseños modernos que consiste en evaporadores de tubos dispuestos verticalmente.
El evaporador consiste en un intercambiador de calor de gran tamaño dotado de espejos en su nivel medio e inferior y de tubos verticales que conforman el área de calefacción en que el jugo en la parte interna de los tubos recibe el calor proporcionado por vapor de baja presión que fluye externamente. Como se mencionó anteriormente, el flujo del jugo por los diferentes cuerpos se da por diferencia de presión. En los procesos de quíntuplo efecto como el caso de CoopeVictoria el quinto cuerpo de evaporación trabaja con presión de vacío de aproximadamente 23 pulgadas de mercurio (11 psi).
CRITALIZACION
Se conoce también como cocción de azúcar. La cristalización consiste básicamente en la formación de los cristales de azúcar a partir de diferentes mieles.El proceso se efectúa en evaporadores al vacío de efecto sencillo comúnmente llamados tachos. Primeramente se concentra la Meladura hasta que esta alcanza el punto de saturación. En tal condición se introducen cristales de siembra que sirven de núcleos a los cristales de azúcar. A medida que se evapora el agua se agrega Meladura con el fin de aumentar el tamaño de los cristales. Los cristales de siembra son cristales de 0,010 mm de diámetro que se obtienen a partir de la mezcla de azúcar refinado (4,8 kg) y alcohol Izo propílico (1,5 galones) en un cilindro rotativo por un tiempo de 24 horas. La mezcla de cristales de siembra y meladura se concentra hasta formar una masa densa llamada “Masa Cocida”. En este punto el proceso finaliza y el contenido del tacho (llamado Templa) se descarga a través de una válvula colocada en la parte inferior.
CENTRIFUGAS
Las masas cocidas resultantes de la cristalización se depositan en tanques o vasos de retención para pasar seguidamente al área de centrífugas en donde se consigue la separación de las masas en cristales y miel. Centrífugas: Son máquinas dotadas de una canasta cilíndrica giratoria forrada internamente por una delgada tela de cobre o acero inoxidable perforada con infinidad de agujeros de pequeño diámetro que permiten el paso de la miel a la ves que retienen los cristales de azúcar. La separación se da a partir de la fuerza centrífuga que se genera en la máquina por el giro de la canasta a gran velocidad.La Masa Cocida se introduce a la máquina por medio de un canal de poca longitud desde el vaso de retención. El canal se cierra por medio de una compuerta apropiada. En el momento de la carga la máquina gira a baja velocidad. La masa forma entonces una capa vertical contra la pared de la canasta. Cuando esta capa adquiere el espesor deseado se suspende la entrada de la masa cocida.
Seguidamente la máquina es acelerada hasta alcanzar la velocidad de operación. Cuando el ciclo finaliza se descarga el azúcar a un conductor que transporta esta hasta la parte alta de la fábrica en donde se ubican las máquinas secadoras.
SECADO
El contenido de humedad del azúcar al finalizar la separación centrífuga no mantiene un nivel apropiado para su manipulación y almacenamiento. La función de secado busca entonces reducir el contenido de humedad del azúcar hasta un valor lo bastante bajo para impedir el desarrollo de microorganismos que puedan ocasionar el deterioro del producto o en el peor de los casos, su pérdida.
Secadoras: Se emplean varios tipos. El diseño más común consiste en un cilindro giratorio por el que se hace pasar el azúcar a la ves que fluye una corriente de aire caliente en sentido contrario. El movimiento permite la adecuada exposición de los cristales al calor y por ende, la disminución de la humedad.
EMPAQUE
La parte final del proceso es el empaque. El azúcar es empacada por máquinas automáticas y semiautomáticas en varios tamaños dependiendo de las necesidades del consumidor. Paquetes de un kilogramo que a su ves se empacan en sacos de 30 o 50 kilogramos, azúcar a granel en sacos de 50 kilogramos y azúcar a granel en sacos especiales de 500 kilogramos llamados “Big Bags”.
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