Control de pH en la clarificación del jugo de caña para obtención de azúcar refinado
El azúcar se obtiene principalmente de caña de azúcar o de la remolacha azucarera. El proceso de obtención de azúcar es bastante largo, Las etapas para la obtención de azúcar blanco o refinado a partir del jugo de la caña de azúcar son las siguientes:
Cosecha
El primer paso para su obtención es la siembra de las semillas de caña de azúcar, en promedio el tiempo de maduración de la planta oscila entre 12 y 14 meses, momento en el que se puede recoger de forma mecánica y llevarla al ingenio para iniciar el proceso; inicialmente estas cañas son analizadas para determinar los niveles de impureza, la fibra y la calidad del azúcar.
Molido
En los molinos la caña es sometida a presión para extraer el jugo. Los molinos cuentan con una turbina de alta presión, adicionalmente en el proceso se añade agua caliente para conseguir así extraer la máxima cantidad de sacarosa de la fibra de la caña, a esto se le llama maceración. De molino resultado un residuo sólido llamado bagazo, este se dispone en un área especificada denominada bagacera donde se seca, una vez se ha secado será utilizado como combustible para generar el vapor que requieren las turbinas de los molinos.
Clarificación
El jugo que entra en esta fase es un jugo con una gran acidez (sulfitación previa), el pH en esta etapa es cercano a 5.2 unidades, para reducir esta acidez se incorpora lechadas de cal en el proceso para elevar el pH y minimizar las pérdidas de sacarosa (alcalinización), gracias a esta cal se favorece la precipitan impurezas orgánicas e inorgánicas incorporadas en el jugo, esto debido a que se incrementa su poder de coagulación mejorando así la efectividad en la etapa posterior que es la sedimentación la cual es la base de la clarificación, el lodo resultante recibe el nombre de cachaza y el jugo ya depurado queda en la parte superior del tanque y va hacia el proceso de evaporación.
Evaporación y cristalización.
El jugo claro que ha quedado en la fase anterior, se lleva a unos evaporadores en donde se incrementa los sólidos solubles a valores entre el 55 y el 60 % Brix. Tras este proceso se realiza la cristalización en los llamados tachos que son unos recipientes al vacío que de un solo efecto, al final se obtiene una masa cocida que está formada por líquido (la miel) y cristales (el azúcar), para lograr esta cristalización se usa un sistema de tres cocimientos que garantizan la formación y aglomeración de los cristales de azúcar.
Centrifugación, secado y enfriamiento
Mediante el centrifugado, los cristales se separan del licor principal. La miel obtenida es sometida a sucesivos procesos de evaporación hasta obtener una miel fina que se usa para elaborar alcohol. El azúcar húmedo que se ha obtenido se envía a unas secadoras de aire caliente que a contracorriente lo secan a una temperatura de 60 grados. Este azúcar posteriormente es enfriado hasta los 40 – 45 grados y pasa a ser empaquetadas en función de los usos y mercados a los que vaya a ser destinada.
Aplicación
Con el objetivo de mejorar el control en el proceso de clarificación de jugo de la caña de azúcar, específicamente en la etapa de alcalinización, un ingeniero de proceso de un ingenio azucarero del Valle del Cauca, tomo contacto con la oficina de Hanna Instruments en la zona Pacífico, solicitó evaluar un controlador automático de pH y un electrodo acorde a las condiciones del proceso (pH 4 – 5 y Temperatura 85 a 100 °C) para mantener el pH del proceso lo más homogéneo en esta etapa, tras una visita técnica por parte del consultor científico para el levantamiento de información primaria (Condiciones de presión, instalación eléctrica e hidráulica, intercambio de datos), se identificó la aplicación de un controlador automático de la serie HI 500, específicamente el HI 510, este controlador además de contar con la posibilidad de realizar ajuste por alto y bajo pH, el equipo cuenta con la posibilidad de transmisión de información análoga para su monitoreo y configuración remota desde un PLC/PC, en el mismo sentido se identificó con la mejor opción la aplicación de un electrodo amplificado referencia HI 1006-1805 con unión de referencia y sensor plano reduciendo con esto la posibilidad de incrustación durante la medición; después de una socialización de la propuesta con cliente se formalizó la adquisición del equipo por parte del ingenio; posteriormente y como parte de política de venta de Hanna Instruments, se realizó sin costo una visita de pre instalación para acompañamiento y luego de la instalación una visita para el arranque y la capacitación del personal en el manejo y mantenimiento del equipo.
La aplicación desarrollada en este caso fue replicada de manera exitosa en otros ingenios y trapiches de la región, la posibilidad de brindar asistencia técnica indefinida y sin costo hace que nuestros clientes se sientan seguros y con la confianza en el respaldo que da Hanna Instruments Colombia.
