Clarificacin

UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA

CENTRO UNIVERSITARIO DEL SUR-OCCIDENTE

INGENIERIA EN ALIMENTOS

TECNOLOGIA DE LOS ALIMENTOS VII

INGA. AURORA CAROLINA ESTRADA ELENA

CLARIFICACION DEL AZCAR

Carlos Enrique Boteo Benito200844332

Luis Felipe Barrios Pineda

Cesar Leonel Ordoez Citaln

Mazatenango, Such. Marzo 09 de 2015

INTRODUCCIN

La clarificacin es un proceso que consiste en dar un tratamiento al jugo que se obtienen despus de la molienda, ya que este tiene un color muy obscuro porque tiene contaminantes que la propia caa de azcar trae como tierra y residuos de la misma caa, y otro factor es que este jugo no est listo para el proceso de evaporacin por la acidez que tiene, por lo tanto se agrega cal, la cual ayuda a regular el pH, el pH debe de ser para azcar blanca entre 6.4 y 6.6 y cuando se desea azcar cruda puede dejarse 7.1 y 7.5. De esta manera se evita el riesgo de prdidas por inversin.

Un clarificador o decantador es un tanque al que llega el jugo de una manera continua y regular, estos son lo suficientemente grandes para que la velocidad de escurrimiento y de circulacin del jugo sea de un valor tan bajo que no impida que no impida que la decantacin se realice. Existen varias clases de clarificadores entre los ms conocidos son: clarificador Dorr, clarificador Graver, clarificador Fortier y clarificador Bach. Estos ayudan a eliminar prdida de tiempo y de capacidad que se originan en el llenado y vaciado del os tanques; se elimina la mano de obra necesaria para la vigilancia y la ejecucin de las operaciones de llenado, vaciado, separacin de cachaza, puesta en circuito o puesta fuera de circuito de cada decantador.

OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL

Saber en qu consiste el proceso de clarificacin.

OBJETIVOS ESPECIFICOS

Conocer los aditivos que ayudan a clarificacin.

Saber los anlisis durante el proceso de clarificacin.

Diferenciar los clarificadores que existen.

CLARIFICACIN DEL AZUCAR

TRATAMIENTO PRELIMINAR:

Los procedimientos recientes indican la necesidad de eliminar la mayor cantidad de los slidos en suspensin, especialmente si la caa se cosecha por medios mecnicos, los jugos contienen un promedio de 2 a 4% de slidos insolubles, y es frecuente que dicho contenido llegue de un 6 a 7% en tiempo lluvioso. El material a extraer consiste principalmente en tierra, arena y roca molida que no extrajo el tamizado preliminar. El sistema Dorrclon con forro de hule puede tratar hasta 280 galones de jugo mezclado o mixto por minuto y extrae de 1 a 10 toneladas de materia fina en 24 horas.

(A)

(B)

Figura 1. A) Dorrclone y B) sistema Dorrclone de desarenado (Dorr-Oliver)

Tamices DSM para partculas de fibra. El tamiz estacionario desarrollado por la Dorr-Oliver y conocido como DSM (Dutch State Mines) consiste en una caja de alimentacin, un distribuidor de boquilla de alimentacin y una superficie tamizadora compuesta por barras en forma de cua colocadas en ngulo recto con el flujo del jugo. El tamao de las partculas que separa este colador depende de la abertura de las barras. El jugo mezclado que va a los clarificadores desciende tangencialmente por la superficie cncava, pasando a travs de la aberturas de 1.0 mm que hay entre las barras, mientras que las partculas de fibra son obligadas, por la accin del flujo del fugo, acorrer hacia abajo por la superficie del tamiz y descargan por la boquilla de rebose. La remocin de la fibra adicional mejora la capacidad de los clarificadores y proporciona jugos ms claros y cachazas ms densas. La capacidad se estima moderadamente en los 120 gpm/pie (24.84 l/s.m) de ancho de tamiz; no ocurren obturaciones y los tamices se mantienen limpios lavndolos con agua caliente o vapor una vez en un turno. Algunas fbricas utilizan tamices a 45 en lugar del transportador convencional de bagacillo.

Los tamices de este tipo se utilizan tambin para colar los jugos del molino en una operacin de dos etapas, el primer tamiz tiene aberturas de 1.0 mm y el segundo de 0.5 mm. Esto da por resultado un insignificante incremento en el color durante toda la clarificacin. El aumento de pureza desde el jugo mezclado al clarificado es de 0.96 comparado con 0.20 cuando el jugo crudo contiene bagacillo. De igual manera, los tamices DSM se adoptan comnmente como coladores de jugo en varios sistemas de difusin de caa, como el Silver Ring y el Saturne.

Figura 2. Tamiz DSM para jugo (Dorr-Oliver)

CONSIDERACIONES PRIMARIAS

El principal objetivo de la clarificacin es eliminar la mxima cantidad de impurezas del jugo en la etapa ms temprana del proceso que permitan las otras consideraciones del mismo, tales como la claridad y reaccin del jugo claro. En la fabricacin de azcar crudo, la cal y el calor son casi los nicos agentes que se utilizan con este fin, aunque generalmente se aade una pequea cantidad de fosfato soluble.

La fabricacin de azcares para el consumo directo requiere el uso de otras sustancias qumicas adems de la cal. Estos procesos se considerarn ms adelante.

PROCESO DE DEFECACION

La clarificacin con cal y calor, conocida como proceso de defecacin simple, es el mtodo ms antiguo purificar el jugo y en muchos sentidos en el ms efectivo. El procedimiento vara ampliamente en las diferentes localidades y en las diferentes condiciones. Por lo general, se aade la cal suficiente para neutralizar los cidos orgnicos que contiene el jugo, y despus se eleva la temperatura a 95 C o ms. Este tratamiento con cal y calor forma un precipitado denso de composicin compleja, en parte ms ligero y en parte ms denso que el jugo, que contiene sales insolubles de calcio, albmina coagulada y proporciones variables de ceras, grasas y gomas. El precipitado por floculacin arrastra consigo la mayor parte mecnico. La separacin del precipitado por floculacin arrastra consigo la mayor parte del material fino que est en suspensin el jugo y que no ha sido extrado por el tamizado mecnico. La separacin del precipitado del jugo que lo rodea se efecta casi universalmente mediante la sedimentacin y la decantacin. Los diferentes tipos de defecadoras y clarificadoras que se describirn ms adelante estn diseados para llevar a cabo esta separacin tan completa y rpidamente como sea posible.

El grado de clarificacin que se logra tiene un efecto importante sobre los siguientes departamentos de la fbrica: afecta la ebullicin en los tachos, el centrifugado, la calidad de los productos y, lo que es ms importante, el rendimiento de azcar crudo. La velocidad de filtracin la facilidad de elaboracin del azcar en la refinera tambin resultan afectadas en grado notable por las cualidades del azcar crudo atribuibles a la clarificacin.

SISTEMAS DE CLARIFICACIN

El proceso de clarificacin, slo con cal y calor, era antiguamente ms o menos uniforme en todo el mundo, pero se han efectuado muchas modificaciones, no slo por la importancia que se da actualmente al logro de una clarificacin ms eficiente, sino tambin por la necesidad de dar tratamiento especial a los jugos refractarios o difciles de tratar que producen ciertas variedades de caa. Las dificultades encontradas en la clarificacin de ciertos jugos ha sido el tema de muchas publicaciones, y se ha propuesto muchas variaciones en los procedimientos y equipos para superar este problema. A consecuencia de este estudio intensivo de la clarificacin, se ha logrado un mejor conocimiento de los fundamentos tericos de este problema, as como las dificultades prcticas que se presentan.

Las etapas del proceso y las modificaciones o variantes de cada una son las siguientes:

1. Mtodo de aadir la cal: como lechada, en forma discontinua o continua; como sacarato.

2. Regulacin de la cantidad de cal: pruebas peridicas; registro continuo del pH; alimentacin automtica mediante el control del pH.

3. Momento en que se aade la cal: antes de calentar el jugo, alcalizacin demorada; despus de calentar; en fracciones, antes y despus de calentar.

4. Temperaturas: Ebullicin; sobrecalentamiento; calefaccin en dos etapas.

5. Tratamiento de los jugos procedentes de diferentes molinos; clarificacin simple; clarificacin compuesta y clarificacin separada.

6. Mtodo de decantacin: decantadores abiertos; decantadores continuos y cerrados.

7. El tratamiento de espumas: filtracin simple; filtracin doble, retorno a los molinos; redefacacin por separado, o con jugos diluidos, como en la clarificacin compuesta.

Resulta evidente que la combinacin de las anteriores modificaciones hace posible una gran cantidad de procedimientos.

CIRCULACION DE LA CAL

La mayora de las instalaciones modernas poseen sistemas de circulacin de la cal, que consisten esencialmente en dos tanques para mezclar la cal equipados con agitadores y en los cuales puede mezclarse la cal con el agua a la densidad deseada, la que suele ser de 15 Baum. Sin embargo, sucede con frecuencia que el contenido de cal es menor, especialmente cuando se emplea la alcalizacin automtica. Se puede utilizar cal viva en trozos, cal hidratada pulverizada, ocal viva en polvo, alque resulte ms conveniente desde el punto de vista econmico. La lechada de cal as preparada se bombea por el sistema de circulacin a aquellos lugares de la fbrica donde se necesaria. Se llena uno de los tanques mezcladores, y en l se apaga la cal, mientras se vaca el otro. Para apagar la cal y diluirla se deben utilizar condensados del tercero y cuarto vaso del evaporador. Loes efectos de estas precauciones sobre la calidad de la lechada pueden ser tan grandes como los de la calidad de la cal original.

ALCALIZACION INTERMITENTE

En el caso de la operacin por lote, como por ejemplo las balanzas de jugo operadas manualmente, el dispositivo que mide la cal pude ser accionado por el jugo que sale y regulado de tal forma que la cal requerida se mezcle uniformemente con la corriente del jugo, de manera que se obtenga una mezcla rpida e ntima que evite los excesos locales de cal. La densidad de la cal debe ser constante, sea cual fuere el mtodo de aplicacin. Los sistemas de alcalizacin automticos o continuos estn sustituyendo rpidamente a los sistemas intermitentes o por lote.

APLICACIN DE CAL COMO SACARATO

El manejo de la lechada de cal en bombas, tuberas, tanques y vlvulas requiere una limpieza frecuente y un mantenimiento constante. La cal se disuelve en las soluciones de sacarosa formando sacarato de calcio, una verdadera solucin, misma que puede manejarse sin ninguno de los problemas de la lechada.

El proceso del sacarato de calcio como se aplica en la industria del azcar de remolacha ha sido objeto de varios anlisis y artculos.

El mtodo de operacin consiste en mezclar 10% del jugo mezclado o mixto fro con toda la cal que se utilizar en la clarificacin; esta mezcla se aplica a su vez al 90% restante del jugo mixto calentado. Se requiere un poco ms de 5 minutos de contacto entre el jugo mixto fro y una lechada de cal de buena calidad para formar cuantitativamente sacarato de calcio.

Figura 3. Probable formacin de sacarato en fro.

ALCALIZACION CONTINUA

Muchos de estos sistemas emplean propulsores para obtener una mezcla rpida, tanques de retencin de tamao variable a fin de asegurar una accin completa entre la cal y el jugo y mecanismo de vlvulas para regular la cantidad aadida. El ajuste de la cal de acuerdo con el pH se realiza en forma manual. Es obvio que tales regulaciones manuales dependen de la habilidad del operador. Los dispositivos automticos da alcalizacin continua controlados por el pH del jugo encalado constituyen la forma ms satisfactoria para controlar la reaccin.

CALIDAD Y CANTIDAD DE CAL

La cal de primera clase debe tener de 85 90% de CaO y 2% ambas de humedad, y carbonatos. La cantidad de cal que hay que aadir al jugo vara segn las distintas condiciones y los diferentes pases. Es posible que 1.25 lb de CaO por tonelada de caa constituya un valor promedio aproximado.

CONTROL DE LA ADICION DE CAL

La adicin de la cantidad correcta de cal es la base de una buena clarificacin. Una cantidad demasiado baja de cal producir una decantacin deficiente y un jugo turbio con posibles prdidas por inversin. Un exceso de cal produce oscurecimiento de los jugos, aumento de sustancias gomosas en productos de baja pureza, aumento en las cenizas a causa de las sales de calcio disueltas, y una alta produccin de mieles.

Los papeles indicadores y las titulaciones que antes se utilizaban en el trabajo de los ingenios, han sido completamente sustituidos por el control del pH. El pH indica la acidez efectiva, mientras que la titulacin indicaba la acidez total. No existen relaciones sencillas entre el pH y la acidez del jugo de caa. Es importante recordar que por lo general el pH se determina en la prctica a la temperatura ambiente y que no es igual al pH determinado a la temperatura del trabajo.

CONTROL DEL pH

El pH ptimo al que se debe llevar el jugo mediante la alcalizacin depende de muchas condiciones y vara segn la localizacin del a fbrica, la variedad y madurez de la caa la capacidad del equipo de decantacin y otras condiciones locales.

En general, resulta deseable agregar el mnimo de cal que produzca un jugo claro con una reaccin final cercana a un pH de 7.0. En las reas donde la caa no est completamente madura al cosecharse, como ocurre en Luisiana, los cidos orgnicos del jugo mantienen el pH por debajo de 7.0 en el jugo claro. Si el pH de los jugos claros llega a 7.0 puede haber una adicin excesiva de cal. Es necesario evitar la alcalizacin excesiva, y si no es posible obtener un jugo claro por defecacin simple sin tener que alcalizarlo hasta un pH muy alto, debe aadirse fosfato o emplearse alguna otra modificacin del proceso. La adicin de polmeros floculantes ha demostrado ser til como auxiliar del proceso de cal y calor.

Asimismo, debe evitarse alcalizar el jugo mixto a un pH de 8.5 o mayor. Entre las desventajas reconocidas de lo anterior se incluyen: presencia de una cantidad excesiva de sales solubles de calcio, descomposicin de los azcares reductores con el consecuente aumento de color y que nuevamente se pongan en solucin algunos cuerpos nitrogenados. Por consiguiente, son necesarias algunas pautas para el control efectivo del pH; se ha llegado a la conclusin que la operacin efectiva de:

1. El control del flujo del jugo,

2. La preparacin del jugo y

3. La dilucin de local para la inyeccin pueden controlar el pH dentro de una precisin de +/- 0.5 de unidad.

CONTROL AUTOMTICO DE ALCALIZACIN MEDIANTE EL pH

Muchos fabricantes de instrumentos de Estados Unidos y otros pases fabrican sistemas que incorporan aparatos que indican y registran el pH, as como mecanismo de mando que controlan la aplicacin de cal al jugo mixto.

La muestra del jugo pasa a travs de una cmara flujo que encierra un electrodo de vidrio para medicin y referencia que detecta un voltaje proporcional al pH del jugo alcalizado. Esta seal de milivoltaje que se desarrolla a travs de la membrana de vidrio de alta resistencia es alimentada a un amplificador indicador adecuado y de aqu a un servorregistradorpotenciomtrico que incluye un control de resistencia de cursor que cambia de posicin debido a un cambio en el pH, de tal manera que se aade suficiente cal a fin de mantener el pH final ptimo del jugo encalado que sale del tanque mezclador.

Figura 4. Equipo de control automtico de pH. (Leeds and northrop)

DISMINUCIN DEL pH DURANTE LA CLARIFICACION

Durante el calentamiento y la decantacin, siempre tiene lugar una disminucin del pH. Muchos atribuan este descenso del pH a la accin microbiolgica; pero el cambio constituye de hecho una funcin de la cantidad de contenida en jugo; mientras ms alto sea el contenido de fosfato, ms notable ser la diferencia entre el pH antes y despus del calentamiento del jugo. La cal reacciona con los fosfatos para originar varios fosfatos bsicos de calcio; los fosfatos clcicos son ms insolubles y precipitan el lodo, dejando la solucin ms cida.

Una alcalizacin elevada, por arriba de un pH de 8.5, produce una disminucin del pH debido a la formacin de cidos por accin del exceso de cal sobre los azcares reductores. De igual manera, tiene lugar un descenso del pH en todos los casos debido a la destruccin de los azcares por el calor.

LIMPIADOR ULTRASONICO DE ELECTRODOS

A causa de la reaccin qumica que se lleva a cabo en el tanque de alcalizacin y los slidos en suspensin que se encuentran en el jugo, se les forma a los electrodos una capa y disminuye en consecuencia la precisin de la respuesta. Los limpiadores ultrasnicos de electrodos de que se dispone en la actualidad no slo ahorran el tiempo requerido para retirar y limpiar los electrodos, sino que tambin eliminan la rotura de los electrodos y mejoran el tiempo de respuesta.

En el limpiador ultrasnico integrado fabricado por Foxboro, el elemento ultrasnico es un disco de aproximadamente 2 pulgadas de dimetro y 3.8 pulgadas de espesor. Las vibraciones de alta energa emitidas por el elemento ultrasnico evitan la formacin de la capa y la consecuente suciedad de los electrodos.

CONTRO MANUAL CON REGISTRADORES DEL pH

Los registradores electromecnicos del pH con control manual de la aplicacin de la cal resultan menos costosos que los equipos totalmente automticos que se acaban de describir, pero no resultan tan satisfactorios ya que dependen de la destreza y cuidado del operador. El registrador, se deben colocar en un sitio en el que el operador lo pueda ver en todo momento, preferiblemente en el caudal de jugo despus de la mezcla completa con la cal.

En el caso de los mtodos discontinuos de alcalizacin, este sistema da resultados bastantes satisfactorios ya que el factor tiempo permite que el operador cambie la dosificacin de cal de acuerdo con la lecturas del pH.

La instalacin de un registrador del pH en el efluente del jugo clarificado sera un refinamiento posterior, de modo que la comparacin del pH en el efluente del jugo clarificado sera un refinamiento posterior, de modo que la comparacin del pH antes y despus de la clarificacin permitira la disminucin del pH.

Existen interruptores de electrodo mltiples que permiten la utilizacin de varios pares de electrodos con un solo registrador.

INTERVALOS DE TEMPERATURA

La temperatura final a la que se calientan los jugos en la clarificacin vara entre 90 115 C, a pesar de que el procedimiento ms comn consiste en calentar el jugo hasta un punto ligeramente superior a la ebullicin. Por lo general, se piensa que el sobrecalentamiento no resulta ventajoso y que la temperaturas ligeramente superiores a la ebullicin.

SECUENCIA DE ALCALIZACIN Y CALENTAMIENTO

El procedimiento clsico de la defecacin simple consiste en agregar toda la cal al jugo fro, calentar rpidamente el jugo encalado hasta la temperatura final. Este proceso se conoce como alcalizacin en frio.

Una de las primeras modificaciones es la alcalizacin en caliente que se practica en Java. En este proceso se calienta el jugo crudo y se aade la cal despus de que el jugo ha alcanzado la temperatura final. Ciertos coloides precipitan con el calor y el pH del jugo crudo. Se necesita menos tiempo y se informa que la decantacin es ms rpida.

Marches describe el procedimiento javans de alcalizacin en caliente y afirma que se ha logrado un adelanto tremendo al establecer una diferencia constante de pH entre la mezcla de jugo caliente alcalizado y el jugo clarificado, mientras que es prcticamente imposible obtener un pH constante en el jugo clarificado con la alcalizacin en fro.

Alcalizacin intermitente, en la que se aade una parte de la cal al jugo fro hasta un pH de 6.1 a 6.4, y luego se calienta hasta el punto de ebullicin o un poco ms con alcalizacin adicional hasta un pH de 7.4 a 7.8.

Este procedimiento lo ejemplifica el sistema Ventura utilizado en Filipinas y las modificaciones utilizadas en otras partes. El propsito de estas modificaciones es obtener las ventajas de calentamiento del jugo cido y evitar al mismo tiempo las desventajas de la alcalizacin en caliente.

ALCALIZACION FRACCIONADA Y DOBLE CALENTAMIENTO (AF y DC)

El procedimiento de alcalizacin intermitente que ha dado mejores resultados es el de Davies y sus colegas, y que data de 1936. Consiste en alcalizar el jugo hasta un pH de 6.4, hervirlo, encalarlo hasta un pH de 7.6 y hervirlo de nuevo y decantar; la caracterstica esencial nica es el segundo calentamiento que sigue a la segunda alcalizacin.

Las ventajas que se logran son: una decantacin mucho ms rpida, empleo de 35% menos de cal que el caso de la alcalizacin en fro, eliminacin de una mayor cantidad de no azcares, disminucin del volumen de las cachazas, y obtencin de un jugo con mayor claridad.

A pesar del hecho de que los procedimientos AF y DC no contaron con el respaldo comercial, ganaron muchos adeptos. En general, estos procedimientos tan elaborados han sido reemplazados por el uso de polielectrlitos.

REACCIONES DURANTE LA CLARIFICACION

ESTUDIOS FUNDAMENTALES

Los estudios bsicos sobre la teora y prctica de la clarificacin se siguen basando en la antigua y simple defecacin con calor y cal.

Se necesita conocer la actividad tanto del ion calcio como del ion fosfato, el mecanismo de reaccin de estos dos y la forma en que se comportan los compuestos fosfatados durante la adsorcin y la absorcin de coloides orgnicos y otros no azcares del jugo que son los componentes del jugo crudo de caa. Algunos de los no azcares del jugo afectan la clarificacin. Con el uso de floculantes la clarificacin es afectada por una amplia gama de variables.

El jugo de caa se define como una suspensin coloidal irreversible y polidispersa, y cuyas partculas en suspensin no slo representan distintos intervalos del tamao sino que adems tienen una composicin qumica heterognea. Cuando la solucin de azcar contiene fosfatos solubles y un exceso de iones de calcio, se forma un precipitado gelatinoso cristalino de tipo coloidal que se asienta lentamente. Cuando existe un exceso de fosfatos, se forma un precipitado similar. Pero, cuando el fosfato de calcio se forma con cantidades aproximadamente estequiomtricas de calcio y fosfato, se logra un comportamiento mucho mejor en cuanto a decantacin. El potencial electro cintico se mide mediante la tcnica de microelectrofresis. Los precipitados en solucin que contienen un exceso de iones de calcio poseen una carga electrocintica positiva; en un exceso de iones de fosfato, los precipitados poseen una carga negativa. En una solucin de bajo contenido de fosfato, la clarificacin se mejor aplicando el principio de neutralizacin de la carga coloidal.

POTENCIAL ZETA

Como la clarificacin del jugo de caa consiste en cambiar los no azcares solubles en slidos insolubles y luego separar la materia en suspensin mediante la sedimentacin, los parmetros que comnmente controlan la rapidez de sedimentacin, los parmetros que comnmente controlan la rapidez de sedimentacin de una partcula esta gobernados por la ley se Stokes. Pero, slo las partculas grandes siguen esta ley; las partculas ms pequeas no lo hacen. Cada partcula en suspensin adquiere una carga elctrica, la que tiene una enorme relacin con la estabilidad de la dispersin si la partcula es pequea.

Las cargas sobre las partculas individuales se miden en relacin el potencial de la solucin en la que estn suspendidas. Estas cargas se denominan potencial zeta o potencial electrocintico. La neutralizacin del potencial Z (PZ) se considera como la eliminacin de una resistencia a la aglomeracin.

La relacin entre la estabilidad de los coloides y el PZ aparece en la tabla. Las tres etapas bsicas, segn Butler, en el proceso de clarificacin son las siguientes:

1. Reducir el PZ de las partculas dispersas a un valor tan cercano a cero como sea posible.

2. Dejar que las partculas coldales neutras formen aglomerados.

3. Hacer que los aglomerados formen grandes flculos resistentes que sedimentarn rpidamente.

Tabla 1. Relacin entre la estabilidad prctica de los colides y el potencial Zeta.

FORMACION DE FLOCULO

La floculacin es la aglomeracin de las partculas finas suspendidas en una solucin para formar un musgo que flocula. Las partculas con carga elctrica similar se repelen y de esta manera se estabilizan contra la floculacin. Con el fin de evitar que las partculas se adhieran, la energa cintica debe exceder a la fuerza de atraccin de Van der Waals entre las dos partculas. Esta fuerza es una funcin de la distancia entre las partculas, sus radios y una constante de agrupaciones llamada constante de Hamaker. Cuando un flculo es daado mecnicamente, rara vez regresa a su tamao original. Resulta beneficiosa una vigorosa agitacin antes de la formacin de la flculo, pero despus de que ste se ha formado, el tratamiento mecnico debe ser extremadamente suave a fin de evitar daos al precipitado. Para el bombeo del sedimento, las bombas reciprocantes son en gran medida preferibles a las bombas centrifugas. Los peores resultados se obtienen con la agitacin por aire comprimido. La utilizacin del aire comprimido para la agitacin ha sido reconocida como antieconmica y actualmente se sabe que en realidad es perjucicial.

TIEMPO DE REACCION

El reconocimiento general de que el factor tiempo tiene una parte importante en la reaccin de cal, ha dado como resultado la llamada alcalizacin retardada, en la que se deja transcurrir de 10 a 15 minutos entre la aplicacin de la cal y la calefaccin subsiguiente. En un mtodo corriente para efectuar esta demora, el jugo que se encuentra en un tanque adicional, equipado con agitadores, se mantiene a nivel constante por la accin de una vlvula de flotador o de rebose. Una agitacin prolongada despus de la alcalizacin permite una mejor formacin de los flculos, mayor velocidad de decantacin, aumento de la pureza gravimtrica, menos turbiedad, menos aumento del calcio residual y un menor volumen final de las cachazas.

NATURALEZA DEL PRECIPITADO

El precipitado que se forma en el jugo de caa por la accin combinada de la cal y el calor se consideraba antes como fosfato triclcico, pero se sabe ahora que en realidad es un fosfato de calcio amorfo, mismo que en algunos minutos empieza a cristalizar en dos formas estratificadas: fosfato octaclcico e hidroxiapatita. La precipitacin en dos etapas causa primeramente la formacin de pequeas partculas que crecen y se reordenan en flculos muy intrincado que atrapa y adsorbe otros no azcares que son precipitados por el cambio de la reaccin, el calor, el calcio y el incremento del pH. El precipitado as formado depende de muchas variables, como son la variedad, la madurez y la frescura de la caa, el procedimiento de clarificacin y el pH.

Deben realizar un amplio estudio sobre los procesos qumicos de la precipitacin del fosfato de calcio en la clarificacin de jugo de caa y analiza los resultados de investigadores anteriores. Asimismo, aplica las leyes y principios clsicos de las reacciones y equilibrios qumicos para describir laa peculiaridades del sistema CaO-P2O5-H2O como se manifiesta en jugo sinttico altamente simplificado.

FUNCION DEL FOSFATO

Las pruebas acumuladas indican que el contenido de fosfato en el jugo es el factor ms importante para una clarificacin eficiente. En la caa de azcar, los fosfatos son de naturaleza inorgnica y orgnica. Los fosfatos inorgnicos existen como iones fosfato libres, mientras que los fosfatos orgnicos existen en forma de fosfolpidos, fosfoprotenas, nucletidofosfatos y hexosafosfatos.

Es comprensible que slo los iones fosfato libres tomen parte en la clarificacin del jugo. Por lo tanto, los jugos con una cantidad adecuada de fosfatos inorgnicos son los ms deseables.

Est comprobado que si el nivel de fosfatos inorgnicos en jugo crudo es menor de 300 ppm p/v, no se podr clarificar apropiadamente el jugo, y es probable que se requiera la aplicacin de fosfatos.

OTRAS SALES DE CALCIO INSOLUBLES

Durante la clarificacin, la cal hace que se precipiten otras sales de calcio en un grado que depende en primer lugar del pH al que se lleve el jugo mediante el encalado. Los jugos de Luisina, que contienen una elevada proporcin de cido acontico, presentan poca o ninguna eliminacin en forma de aconitato de calcio; pero, en Hawai, con una alta alcalizacin (pH de 8.5 en el jugo mixto) se ha encontrado que las tortas de filtro contienen ms de un 3% de cido acontico en forma de aconitato. Adems del sulfato de calcio, se encuentran presentes trazas de fosfatos de calcio-magnesio y, ocasionalmente, una cantidad considerable de organatos de calcio con un peso molecular mayor de 200.

La eliminacin de sulfato de calcio es variable. Aproximadamente, 20% de eliminacin de SO4 a niveles normales de pH.

AUMENTO DE LAS SALES DE CALCIO

A niveles elevados de pH (8.0 +) las sales de calcio aumentan rpidamente: presentan un incremento gradual a un pH entre 5.5 y 8.0 (en frio) y un incremento bien definido posteriormente. En una fbrica con defecacin bien manejada, la cal no debe exceder de 400 mg/l de jugo clarificado.

Con la agitacin prolongada el aumento de las sales de calcio no resulta tan grande como cuando no se emplea ninguna agitacin. Una serie de grficas que muestran el contenido de CaO de varios jugos clarificados muestra la misma tendencia, a pesar de ser amplia la variacin entre los diferentes jugos.

OTRAS SUSTANCIAS INORGANICAS

El hierro y la almina son casi completamente eliminados a un pH de 8.0, pero, Honig afirma que los jugos bien defecados pueden contener 30 ppm de Fe2O3 y 10 ppm de Al2O3, Algunos investigadores podran considerar insignificantes dichas cantidades. El potasio y el sodio permanecen sin cambios durante la clarificacin.

ELIMINACION DE LA CENIZA

La mayor parte de los investigadores hallan muy poca diferencia en el contenido total de ceniza antes y despus de la clarificacin, aun cuando cambia la composicin de la misma.. En los jugos de Luisiana, la proporcin de sales orgnicas ascenda al 40% del contenido total de sales antes de la clarificacin. En una serie de curvas de arios jugos clarificados, Behne muestra poco cambio en el contenido total de cenizas a valores del pH entre 5.5 y 8.5.

ELIMINACION DE LOS NO AZUCARES ORGANICOS

La accin solvente de la cal y el calor sobre la fibra ha sido estudiada por muchos investigadores; asimismo, resulta aconsejable la remocin de todas las partculas de fibra, ya sea antes o durante el proceso de clarificacin.

Es evidente que los materiales cerosos son removidos en gran parte por la clarificacin, puesto que la fuente de la cera de caa en la prctica comercial es la cachaza de la caa. Asimismo, se ha demostrado que parte de la cera persiste a travs del proceso de elaboracin del azcar crudo e incluso de la refinacin, ya que algunas ceras que se encuentran en el azcar crudo son similares a las de los licores de refinera.

La limpieza de la caa, el grado de molienda y la cantidad de agua de inhibicin son factores que determina la cantidad y naturaleza de los coloides orgnicos ya descritos anteriormente, as como la de algunos coloides inorgnicos, tales como el slice y la arcilla coloidales. Los jugos finales del tren de molinos, invariablemente tienen un contenido ms alto de coloides que jugo de desmenuzadora.

La caa deteriorada, la caa vieja y la caa o los jugos fermentados presentan tambin un contenido ms elevado de estos componentes indeseables. Los coloides eliminados en el proceso fueron principalmente del tipo irreversible. Los coloides reversibles, que consisten en sustancias gomosas de bajo contenido de ceniza, pasan por el proceso de defecacin casi intactos.

Con el aumento de las sales de calcio en el jugo defecado, la cantidad de estos coloides reversibles o sustancias gomosas aumenta en una relacin lineal casi directa. Estas sustancias conducen a materiales difciles de tratar de bajo grado en el departamento de ebullicin y azucares oscuros y gomosos.

AUMENTO DE LA PUREZA

El aumento de la pureza aparente entre el jugo crudo y el jugo clarificado, considerado en tiempos pasados como un criterio de la eficiencia del proceso de clarificacin, se reconoce hoy en da como de muy poco valor y en realidad puede concluir a error.

La sacarosa constituye un criterio ms confiable que la pureza. Una gran parte del supuesto aumento de la pureza se debe a la remocin de la materia en suspensin, y vara con los diferentes jugos.

Un aumento puede tambin indicar una reduccin de los slidos, aunque esta posibilidad por lo general se pasa por alto. Incluso si el aumento se demuestra en las purezas verdaderas, no mediante la comparacin usual de las purezas aparente, existe todava la posibilidad de que los azcares reductores hayan sido destruidos en el proceso de clarificacin.

La elevacin de la pureza aparente puede deberse a la destruccin de la celulosa, lo que causa un efecto ms dextrgiro en la lectura Pol. Dicha destruccin disminuye tambin el Brix del jugo, aumentando as el cociente de pureza.

Es evidente que no se debe confiar demasiado en el aumento de la pureza como criterio de una buena clarificacin, ya sea en el procedimiento o en el equipo. Sin embargo, resulta obvio que un brusco descenso o una cifra negativa en la diferencia de pureza se debe tomar como una seal que indica prdidas por inversin.

PERDIDAS DE AZCAR Y AUMENTO DEL COLOR

El tiempo de retencin del jugo en el clarificador debe ser tan corto como sea posible. El alto color y turbiedad del jugo estn relacionados con una combinacin de cal, bagacillo y calor.

PRECAUCIONES PARA LA PARADA

Durante la parada de fin de semana o de emergencia, el jugo del clarificador puede experimentar un descenso de temperatura y de pH, lo que origina una prdida de sacarosa y disminucin de la pureza.

Es necesario ajustar la temperatura antes de la parada, de manera que cuando el ingenio reanude la operacin, la temperatura del jugo clarificado no haya cado por debajo de los 71 C.

ADITIVOS QUE AYUDAN A LA CLARIFICACION

FOSFATOS SOLUBLES

Las primeras patentes para la aplicacin de fosfatos a fin de mejorar la clasificacin del jugo de caa fueron otorgadas a Beans en los Estados Unidos en 1862.

La funcin de P2O5 en la clarificacin ha sido tan ampliamente reconocida que la adicin de fosfatos solubles al jugo mixto para llevar el porcentaje al mnimo de 0.03% (300 ppm) se ha extendido ampliamente.

Bennett describe el mecanismo de formacin de puentes mediante la precipitacin del calcio-fosfato, la que constituye la floculacin primaria por medio de la cual se unen las impurezas.

Figura 5. Iones de calcio y de fosfato de calcio

POLIMEROS FLOCULADORES

Varios polmeros sintticos solubles en agua con diversos nombres comerciales se han incorporado al uso general en los ingenios. La accin de estos polielelectrlitos es la producir la floculacin secundaria. Por lo general, un buen floculador mejora la floculacin, aumenta la velocidad de decantacin, reduce el volumen de cachaza, diminuyela Pol en la torta, y lo que es ms importante, aumenta la transparencia del jugo clarificado.

Los factores que afectan el funcionamiento de los polmeros en la clarificacin del jugo son: tiempo de agitacin de la solucin madre, concentracin inica del solvente, concentracin del polmero en la solucin y pH de la solucin, influencia del precipitado de P2O5 y concentracin de calcio en jugo claro.

Los agentes de floculacin que ha dado mejores resultados en la industria del azcar crudo son las poliacrilamidas parcialmente hidrolizadas.

Los polmeros hasta ahora adoptados en la industria azucarera son principalmente aninicos, mismos que llevan la misma carga que las partculas en suspensin en el jugo. No obstante, el peso el molecular no es el nico criterio; la efectividad tambin depende en gran parte del grado de hidrlisis.

Figura 6. Cadena de poliacrilamida y clculo de grado de hidrlisis.

DOSIFICACION DEL FLOCULANTE

Por lo general, la dosificacin ptima se halla en intervalo de 2 a 4 ppm. El exceso de la dosificacin puede tener un efecto adverso.

La relacin floculante: la proporcin de jugo puede controlarse mediante un medidor magntico de flujo Fischer &Porter instalado en la lnea del jugo, el cual transmite seales a un registrador de flujo y a una estacin Foxboro de relacin, que a su vez enva seales a una unidad propulsora de velocidad variable que controla la bomba que tena la solucin madre del floculante a la lnea del jugo. El sistema de circuito abierto opera satisfactoriamente para dosificacin entre 1.6 y 4.0 ppm.

Al aumentar la dosificacin, algunos floculantes pueden ayudar a incrementar la velocidad de sedimentacin, pero los slidos en suspensin en el jugo pueden tambin aumentar. El nefelmetro RIMCO resulta un buen auxiliar para la indicacin y control de la clarificacin del jugo.

MAGNESIA

La elguanita, una mezcla de xido e hidrxido de magnesio obtenida por la calcinacin de MgCO3, fue puesta a prueba en gran escala en un ingenio de Hawai en 1950. Los resultados de la pruebas difieren entre uno y otro ingenio.

Adems de una reduccin en las incrustaciones de los evaporadores, observada por todos los investigadores, la magnesia produce una sedimentacin ms rpida y un volumen ms pequeo de material sedimentado pero no ministra una transparencia tan buena como la cal.

Todos los investigadores estn de acuerdo que la aplicacin de magnesia sola, o en combinacin con la cal, reduce la formacin de incrustaciones en lo evaporadores.

DEXTRANASA

Debido a los serios efectos adversos del dextrano en la fabricacin del azcar crudo, la bsqueda de mtodos para la remocin enzimtica de este polmero ha arrojado alguna luz sobre este problema en aos recientes.

El dextrano es producido por microorganismos, principalmente Leuconostocmesenteroides, como resultado del deterioro de la caa despus de recolectada; de igual modo, puede descomponerse mediante la enzima dextranasa.

Los efectos perjudiciales del dextrano en la fabricacin del azcar se eliminan con buenos resultados por la aplicacin de dextranasa, ya sea sola o en combinacin con otras enzimas.

Existe una distinta relacin de dextrano hidrolizado/minuto en los diferentes pases, y esto sugiere que cada localidad se considere individualmente para el tratamiento con dextranasa. Los resultados muestran que para niveles de dextrano de moderados a altos, se deben utilizar de 6 a 7 unidades, y la temperatura de la reaccin debe ser de 50 C, para remover el 65 % del dextrano en jugo mixto.

Los estudios preliminares realizados en 1974 con dextranasas comerciales provenientes de cultivos de Penicilliumsp. en Queensland mostraron que la principal mejora en la calidad fue un aumento en la filtrabilidad del jugo tratado con 8 unidades. El costo del proceso enzimtico se estim 1.50 dlar por tonelada de azcar crudo, lo que concuerda estrechamente con la estimacin de Tilbury.

Un estudio posterior, utilizando dos dextranasas comerciales con dextrano 2000, indica que el dextrano hidrolizado disminuy con el aumento de la concentracin de dextrano a ms de 4000 ppm, pero las bajas concentraciones slo tuvieron un efecto limitado sobre la velocidad de hidrlisis.

Adems, cada enzima tiene sus propias especificidades en cuanto a tiempo de incubacin, pH y limites del mismo, presencia de sacaros y temperatura. Por consiguiente, se considera que la especificidad de las enzimas limita su utilidad.

Si se utiliza la descomposicin enzimtica del dextrano, es posible reducir la excesiva elongacin del cristal y la viscosidad de los jarabes y las mieles, pero incurriendo en costos.

AMILASA

El almidn de caa se compone de amilasa y amilopectina en proporcin de 1:4. La amilasa disminuye en forma significativa la velocidad de filtracin del licor carbonatado, y la amilopectina perece tener un efecto insignificante.

Aproximadamente del 10 al 20% del almidn total en el jugo mixto se halla en solucin, y dicho almidn disuelto no ejerce ningn efecto adverso sobre la eficiencia del proceso enzimtico para eliminar el almidn.

El bien conocido proceso de Rab de flotacin al vaco, introducido a Sudfrica entre 1966 y 1967, se encontr que en ese tiempo resultaba un proceso econmico para la reduccin del almidn; sin embargo, hoy en da se considera que el proceso enzimtico es el mtodo ms eficiente, econmico y controlable para resolver el problema del almidn.

Tabla 2. Resultados de cinco mtodos de eliminacin del almidn.

OTROS ADITIVOS

El formaldehdo incrementa la floculacin en presencia de protena en las capas exteriores de las partculas de flculos, al reaccionar con los grupos amino de la protena.

Se han probado otros aditivos como la bauxita activada, la que ha sido desarrollada hasta formar almina activada.}

En lugar de utilizar almina como aditivo, se hace pasar el jugo a travs de una torre que contiene el material activado. La torre se regenera mediante una corriente de aire caliente. Pero este proceso no ha sido todava evaluado econmicamente.

La bentonita, o montmorillonita de sodio, es una arcilla que aumenta 12 veces su volumen al ser humedecida con agua y posee fuertes propiedades adsorbentes. Ha sido recomendado como auxiliar de la clarificacin, ero su adopcin es limitada.

En Centroamrica, algunos ingenios pequeos utilizan extractos de la corteza de ciertos rboles como agentes floculantes para la clarificacin del jugo de caa. En general este producto se conoce como mozote.

El mozote tiene alguna relacin con Triunfettalappula, L., cuya corteza contiene un muclago astringente que se utiliza en Costa Rica como agente clarificador de las soluciones de azcar y tambin como remedio.

EQUIPO Y PROCEDIMIENTOS ESPECIALES

CALENTADORES CERRADOS DE JUGO

El calentamiento del jugo, ya sea antes o despus de la alcalizacin, se realiza de modo universal en calentadores cerrados, principalmente del tipo patentado por Deming.

El jugo fluye a travs de bateras horizontales de tubos colocados en una envoltura de hierro fundido, al interior de la cual se admite vapor de agua o de jugo precedentes de los efectos.

DECANTADORES ABIERTOS

Una pequea proporcin de la produccin mundial de azcar se produce an por decantacin intermitente o discontinua en tanques abiertos. Despus de la alcalizacin y el calentamiento, el jugo tratado se lleva agrandes tanques de decantacin por lo general provistos de serpentines de calentamiento.

Los tanques son en su mayora cilndricos, con una capacidad total de 75 a 85 pie3 por tonelada de caa por hora. El tiempo de decantacin es por lo general de 2 a 2.5 h.

CLARIFICACION CONTINUA

EL PROCEDIMIENTO DEMING

Posee un inters histrico como precursor de los sistemas continuos actuales, aunque ya haba sido casi totalmente reemplazado por la decantacin intermitente antes de comenzarse a utilizar equipo moderno.

CLARIFICADORES CERRADOS CONTINUOS DEL TIPO DE BANDEJA

Casi todos los clarificadores del tipo de bandeja tienen muchos rasgos en comn. Estos clarificadores consisten esencialmente en bandejas cnicas de poca profundidad colocadas una sobre la otra, generalmente con los vrtices hacia abajo o hacia arriba, encerradas en un cuerpo cilndrico.

En la entrada del jugo hay una cmara de floculacin situada en la parte superior del clarificador. El jugo fluye a travs de las bandejas depositando las cachazas, las que son empujadas hacia la salida por la accin de raspadores giratorios.

Los puntos de extraccin del jugo claro varan en cuanto a localizacin segn el diseo, y las cahazas se extraen del fondo del tanque por bombeo.

Todos los clarificadores continuos estn aislados a fin de conservar el calor y facilitar la sedimentacin de las cachazas; todos permiten ahorros de mano de obra y ocupan menos espacio de piso que los tanques de sedimentacin intermitentes. La capacidad depende del rea de las bandejas y el nmero de compartimientos de decantacin. En general, la cachaza proveniente de los clarificadores cerrados es considerablemente ms compacta que la que proviene de los decantadores de tipo ms antiguo.

CLARIFICADOR DORR

Este clarificador, el premier sistema de defecacin continua que dio buenos resultados en pocas modernas, fue introducido en Cuba en 1918 y logr rpidamente una aceptacin general. El diseo ms moderno es el RapiDorr 444.

Figura 7. Clarificador RapiDorr 444 (Dorr-Oliver)

En efecto, este modelo consta de cuatro compartimientos con medidas para la alimentacin, separacin del rebose y extraccin de la cachaza, lo que permite que la unidad opere como cuatro clarificadores totalmente independientes encerrados en un compartimiento comn.

Como en los modelos anteriores del RapiDorr, el jugo se introduce por el vrtice superior de cada compartimiento a travs en un tubo central rotativo hueco. A medida que el suministro entra a cada compartimiento, choca contra la mampara deflectora, lego fluye hacia fuera a una velocidad decreciente, creando un mnimo de turbulencia. El brazo rotativo del raspador en cada compartimiento mueve la cachaza sedimentada a la caja de descarga de las cachazas situada en el centro de la bandeja, para ser retirada por separado. Cada compartimento tiene su propia tubera de rebose para extraer el jugo clarificado en mltiples punto situados en la periferia. Una sola caja de rebose recoge el juego clarificado de todos los compartimientos. Con un retiro ms uniforme del jugo, se eliminan las bolsas potenciales de estancamiento. La mayor capacidad del modelo significa un menor tiempo de permanencia del jugo en el clarificador; de aqu una menor posibilidad de prdidas por inversin.

CLARIFICADOR GRAVER

El modelo ms reciente del clarificador Graver del tipo de bandejas, conocido como Prima-Sep, es notablemente diferente del primer modelo patentado por Seip. La bandeja superior, llamada el separador primario de cachaza, es cncava hacia arriba y tiene un colector separado para la cachaza que conecta con el colector principal situado en el fondo del clarificador. Las bandejas subsiguientes tienen pendiente hacia fuera, y su dimetro disminuye gradualmente de tal manera que la de abajo tiene un menor dimetro que la de arriba. La extraccin del jugo claro est cerca del centro de las bandejas en punto de mayor velocidad del jugo. El diseo proporciona un rea grande de cada libre para el precipitado en aquellas regiones del clarificador donde el jugo no se est moviendo con rapidez. Estacas o elementos verticales giratorios situados en los puntos de recoleccin de la cachaza en la bandeja superior y el fondo del clarificador espesan las cachazas de manera efectiva.

Figura 8. Clarificador Graver-Prima-Sep.

OTROS MODELOS DE CLARIFICADORES

Adems del Dorr y el Graver existen otros dos tipos de clarificadores continuos:

a) EL FOTIER: Cuya forma rectangular disminuye el espacio ocupado por el aparato.

Figura 9. Clarificador Fortier. Corte y esquema de funcionamiento

b) SEDIMENTADOR Y CLARIFICADOR BACH: Este clarificador es otro clarificador de bandejas con alimentacin perifrica muy utilizado en las antiguas colonias britnicas; las bandejas tienen una conicidad ms aguda que las del Dorr o el Graver. Una invencin ms reciente de Bach es llamado Clarificador Poly-Cell. Las unidades de sedimentacin se denomina celdas mltiples o arboles de conos, los que estn dispuestos en crculos concntricos en la parte superior del tanque principal; los crculos tienen un igual espaciamiento para proporcionar el espacio libre de diseo entre los rboles de conos.

Figura 10. Clarificador Bach-MirrleesPoly-Cell

Cada rbol de cono est constituido por 15 a 30 conos superpuestos, lo que proporciona zonas sin fondo para el asentamiento. Cada rbol de conos forma una unidad de operacin independiente y descarga el jugo clarificado de una manera independiente. La inclinacin de independiente y descarga el jugo clarificado de una manera independiente. La inclinacin de las zonas de sedimentacin es la suficiente para permitir que las materias sedimentables se muevan hasta el extremo inferior por la sola accin de la gravedad.

PROCESO DE SULFITACION

VARIACIONES DE PROCEDIMIENTOS

Los procesos de sulfitacin estn sujetos a casi tantas modificaciones como la defecacin simple. Entre las variaciones pueden incluirse las siguientes:

1. Modificacin de la secuencia de adicin de la cal y SO2;

2. Modificaciones de la temperatura;

3. Adicin de los reactivos.

Es obvio que dichas variables permiten una larga serie de combinaciones, y solo las que se usan con mayor frecuencia se menciona a continuacin:

Sulfitacin en fro,

Sulfitacin despus de la alcalizacin,

Sulfitacin en caliente,

Sulfitacin continua,

Procedimientos fraccionados,

Sulfitacin del jarabe.

CONTROL DE LA TEMPERATURA Y LAS REACCIONES

Es muy importante obtener una buena circulacin y una completa mezcla tanto de la cal como del SO2. En los sulfitadores cilndricos, los mejores resultados se obtienen con una pantalla angular de desviacin, ideada por Thompson. Se recomienda evitar las condiciones de alta alcalinidad a temperaturas elevadas o durante largos perodos, por las mismas razones que en control de la defecacin: las condiciones de alcalinidad elevada dan por resultado la descomposicin de los azcares reductores y la aparicin de color. Una mezcla de cal y jugo incompleta puede producir una sobrealcalizacin local. Las temperaturas por encima de 75 C resultan perjudiciales y muchos prefieren no exceder los 70 C hasta que se efecte el ajuste final del pH, a fin de enviar a los evaporadores un jugo clarificado con un pH entre 6.9 y 7.0.

SULFITADORES

Por lo general, el jugo mezclado fro se atomiza dentro de altos tanques, cilndricos y verticales, con un dimetro de 12 m o ms y posiblemente una altura de 4.5 m, cuyas dos terceras partes superiores estn equipadas con una serie de rejillas de madera dura, fabricadas con tablones de 0.6 X 1.2 m colocados de canto.

El jugo entra por la parte superior de la torre en forma de roco y cae a travs de la rejilla de madera, donde hace contacto con la corriente ascendente de SO2. El flujo de gas a travs del sistema es inducido por un eyector de aire, o bien, el SO2 est sometido a presin. Los jugos sulfitados son extrados del fondo cnico de la torre a un pH entre 3.8 y 4.0, se encalan en un tanque separado hasta un pH de 6.5 a 5.8, y enseguida se calientan a ebullicin y se dejan sedimentar.

La sulfitacin continua se lleva a cabo en sulfitadores cilndricos que mantienen un volumen fijo de jugo. El jugo caliente fluye a travs del tanque en forma continua, mientras que la lechada de cal se aade continuamente al jugo que entra; la circulacin necesaria se logra mediante la aplicacin al jugo de SO2 en flujo constante y a presin cerca del fondo del tanque. El suministro de gas se mantiene constante, y la adicin de cal se regula mediante un controlador. En la prctica, se preencala el jugo antes de entrar al tanque de sulfitacin, generalmente al punto de neutralidad, luego se mantiene cerca de este punto mediante la aplicacin de sulfito y cal.

Figura 11. Una moderna planta para la generacin de SO2

EL PROCESO DE CARBONATACION

PROCESO DE DE HAAN

Primero, la carbonatacin del jugo de la caa, que consiste en la aplicacin de lechada de cal y la carbonatacin del exceso de cal, se debe mantener a una temperatura de 55 C. A temperaturas ms altas, se descomponen los azcares reductores y se forman productos de reaccin de color oscuro; as, se obtiene un azcar de un color deficiente.

Segundo, para lograr una buena filtracin, es necesario que la lechada de cal se aada en tal proporcin que la alcalinidad nunca sobrepase los 800 mg de CaO por litro. Para lograr esto, la velocidad de adicin de la lechada de cal debe regularse mediante el control continuo de la alcalinidad, de acuerdo con la cla precipitada por el cido carbnico.

Durante muchos aos, este mtodo fuel procedimiento corriente. La cantidad de cal utilizada por tonelada de caa se redujo considerablemente, aument la pureza del jugo diluido y mejor tambin la calidad del azcar blanco que se fabricaba.

La carbonatacin del jugo ha sido siempre un proceso intermitente o por lote. Muchos pases se han realizado muchas pruebas con los sistemas continuos, pero todos con muy poco xito.

Figura 12. Sistema de carbonatacin continua con alcalizacin fraccionada y saturacin mltiple.

CARBONATACION DEL JUGO INTERMEDIO

Esta mejora fue introducida en uno de los mayores ingenios de java antes de la segunda guerra mundial y ms tarde se modific en muchos aspectos importantes. El jugo se trataba primero con cal y calor como en el proceso de defecacin simple; Luego, sin retirar el precipitado, se concentraba a 40 C Brix. A continuacin, se aplicaba el proceso de carbonatacin a este jugo semiconcentrado, denominado jugo intermedio. La carbonatacin del jugo intermedio ha encontrado su mayor aplicacin en Taiwan, donde se utiliz en nueve ingenios durante seis zafras consecutivas.

Figura 13. Diagrama de flujo de los procesos de carbonatacin del jugo medio y de deHaan.

PRACTICA DEL PROCESO DE CARBONATACION

El antiguo sistema intermitente del proceso de carbonatacin est discontinuado en gran parte. El proceso continuo se utiliza hoy en da con buenos resultados en la mayora de los lugares donde se emplea la carbonatacin.

1. El tamao de los tanques de carbonatacin para la primera carbonatacin es corrientemente de 60 70 h/l, el tiempo promedio para la carbonacin por carga o lote es de 8 12 min. La altura mnima del jugo que se va a cabonatar es de 2 a 2.5 m a fin de obtener una absorcin suficiente del gas. La densidad de la lechada de cal es de 15 a 20 Baum.

2. La segunda carbonatacin reduce el exceso de cal que queda en el jugo filtrado de la primera carbonatacin. Por consiguiente, es preciso precipitar de 200 a 400 mg de CaO por litro de jugo, y esto constituye en su mayor parte un proceso continuo. El tamao del segundo tanque de carbonatacin es de 5 a 7 h/l.Es prctica corriente calentar el jugo filtrado de la primera carbonatacin hasta aproximadamente 70 C. La primera razn para lo anterior es que los jugos ligeramente alcalinos son susceptibles de fermentarse a una temperatura de 55 C, especialmente permiten el desarrollo de los microorganismos que forman el cido lctico. La segunda razn es que a temperaturas ms elevadas, la precipitacin de la cal es ms completa y presenta una forma ms gruesa, adems el precipitado posee mejores propiedades para la filtracin.

3. La filtracin de los jugos procedentes de la carbonatacin se realiza por lo general en filtros prensa de placa y marco. Un cierto nmero de ingenios han introducido con xito filtros Sweetland u otros filtros de hojas, pero no se han obtenido buenos resultados con empleo de filtros rotativos al vaco.

MARCHA DEL CLARIFICADOR

Al iniciarse la clarificacin, el clarificador se llena, hasta desbordar las tuberas de evacuacin del jugo claro.

Este nivel se ajusta por medio de un volante general que en cada vuelta hace subir simultneamente todos los tubos deslizantes en una pequea fraccin que es de la magnitud de 1 mm. Por otro lado, cada tubo se ajusta con la ayuda de un volante particular que permite aumentar o disminuir el gasto del compartimiento correspondiente. Un buen ajuste debe producir gastos ms o menos equivalentes en los diversos compartimientos, pero ligeramente decrecientes del compartimiento superior al inferior. El ajuste debe hacerse poco a poco, dando una vuelta al volante cada vez. Un buen ajuste no necesita correcciones.

El nivel general debe fijarse de manera que las espumas que produce el compartimiento de floculacin sean empujadas fcilmente, por el raspador, hacia el canal de evacuacin, sin que se arrastre jugo lquido.

La bomba de cachaza se ajusta de manera que extraiga continuamente una cantidad constante. Las proporciones de cachazas varan de acuerdo con las variedades de caa tratadas y su grado de maduracin, de manera que este ajuste es delicado. Se hace modificando la carrera de los pistones. En el lmite del ajuste, cuando el gasto es muy pequeo, puede aumentarse la sensibilidad de la bomba quitando una de sus vlvulas: la bomba es generalmente doble o triple.

En cualquier forma, debe evitarse bombear toda la cachaza para despus parar la bomba cierto tiempo: por el contrario, es necesario tratar que la bomba marche constantemente y darle en lo posible, la menor variacin al gasto.Cuando es necesario forzarlo, algunas veces ocurre que los golpes del pistn repercuten en el nivel general del lquido produciendo un enturbiamiento en la salida del jugo claro. Este fenmeno, que nulifica la decantacin, debe evitarse.

Cuando una fbrica opera con una batera de varios clarificadores, es conveniente que el jugo se distribuya entre ellos en proporcin a sus respectivas capacidades. Para este fin el jugo debe llevarse a un tanque distribuidor con tantos derrames como clarificadores en la batera. La parte superior de los derrames debe estar a un mismo nivel y el ancho de cada uno de ellos debe ajustarse por medio de una lmina corrediza. De esta manera las proporciones del gasto sern semejantes independientemente de las variaciones totales del jugo.

TRATAMIENTO DE LOS LODOS

RESULTADOS DE LA CLARIFICACIN

La clarificacin separa el jugo en dos porciones:

1) el jugo clarificado y

2) los precipitados sedimentados, espumas y lodos.

El jugo clarificado, que consiste en el 80 y al 90% del jugo original, casi invariablemente pasa a los evaporadores sin ms tratamiento. Las espumas y lodos combinados se filtran.

CAMBIOS EN LA PRCTICA

El filtro rotatorio al vaco del tipo Oliver-Campbell, ha remplazado casi totalmente a los de placas y marcos, excepto en aquellas reas donde la mano de obra es barata. El gran inconveniente es que le filtrado no est suficientemente limpio para ir a los evaporadores. Esto hace necesario que todo el filtrado regrese al clarificador, imponiendo una carga en el sistema clarificador.A finales de 1950, se introdujeron varios proceso que permiten mezclar directamente los filtrados de los lodos con el jugo clarificado, mejora que evita la recirculacin de este gran volumen de materia lquida.

AJUSTE DEL pH DEL LODO

El lodo generalmente se alcaliza a un pH no mayor de 8.0 a 8.5. Un exceso de cal aqu es perjudicial por las mismas razones vlidas para el jugo clarificado. En algunas partes se prefiere la neutralizacin con carbonato de sodio. Sin embargo, el jugo de los lodos generalmente tiene un pH inferior al del jugo clarificado, por lo tanto es necesario aadir algo de cal a los lodos para elevar el pH entre 7.8 y 8.0 y adems mantener la temperatura de los lodos a 85 C despus de la adicin del bagacillo. Para lograr una reaccin ms rpida, se prefiere el sacarato de calcio de la lechada de cal.

FILTROS PRENSA

La filtracin a presin generalmente se usa para los jugos carbonatados. El jugo pasa a travs de las telas filtrantes y el lodo se acumula hasta que el receptculo entre las telas est lleno. La presin vara de 2.1 a 3.5 kg/cm2, y las temperaturas son de 80 C o ms.

LAVADO DE LA TORTA: Los filtros prensa se arreglan de tal manera que le jugo pueda ser desplazado y la torta lavada con agua. En la prctica, todas las formas de lavar la torta de los filtros prensa proveniente de la defecacin simple no son satisfactorias. Lo que da mejores resultados es diluir las tortas y volverlas a filtrar de modo que la nueva torta pueda ser descartada sin lavado. Introducir aire o vapor en la prensa al finalizar el ciclo no es enteramente satisfactorio para reducir el jugo residual en la torta.

MANEJO DE FILTRADOS

Dos son los mtodos que en la prctica han prevalecido:

1) enviar el filtrado directamente a los evaporadores junto con el jugo clarificado y

2) regresar el filtrado para su reclarificacin.

El primer mtodo requiere que las propiedades de reaccin del filtrado y del jugo clarificado sean iguales, para evitar precipitacin adicional con exceso de cal. El segundo mtodo, debido a la mala claridad del filtrado, aumenta la carga en los clarificadores.

FILTROS ROTATORIOS AL VACIO

Despus de su introduccin alrededor del ao de 1953, el filtro de cachaza Oliver-Campbell rpidamente remplaz a los filtros prensa. El filtro consiste en un tambor rotatorio cubierto con una placa perforada de cobre u otro metal que se sumerge en un bao que contiene los lodos. A medida que tambor gira, se aplica succin sucesivamente a los diferentes segmentos, con lo que se forma una torta delgada sobre la superficie filtrante. La torta as formada pasa bajo rociadores de agua para lavado, se seca la filtracin se aade una pequea cantidad de bagazo fino (bagacillo), obtenida por tamizado o por separacin con aire del bagazo del ltimo molino, a las espumas y lodos del clarificador.La gran ventaja del filtro rotatorio es que se ahorra la mucha mano de obra necesaria en los filtros prensa. La gran desventaja de este sistema es que raramente produce un filtrado suficientemente claro para pasar a los evaporadores.

CONCLUCIONES

La clarificacin es un mtodo que consiste en la eliminacin de impurezas del jugo obtenido de molienda.

Por medio de la cal se logra clarificar pero se necesita de algunos aditivos para que este sea mejorentre estos estn: fosfatos solubles, polimerosfloculadores, magnesia, destranasa y amilasa.

El anlisis ms importante y frecuente es el control del pH y luego la temperatura ya que es un control para tener mejor rendimiento.

Hay una cantidad muy numerosa de dispositivos para separar el precipitado del jugo clarificado. El principio generalmente utilizado es el de sedimentacin y decantacin. Los dispositivos de decantacin pueden ser discontinuos o continuos en cuanto a operacin. Los ltimos constituyen los diseos ms modernos.

BIBLIOGRAFIA

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