APORTETRABAJO COLABORATIVO 2 QUIMICA INDUSTRIAL ROYER ARNULFO BOHORQUEZ CABALLERO Código: 91474594 GRUPO: 401536_2 TUTORA: ANGELLI ARIAS UNIVERSIDAD NACIONAL Y A DISTANCIA UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGIA E INGENIERIA BUCARAMANGA JULIO DE 2015 BALANCES DE MATERIA Y ENERGIA EN PRODUCCION DE AZUCAR A continuación se presentará en términos generales, los principales procesos de producción utilizados en la actividad industrial Refinación y Fabricación de Azúcar de Caña identificada con el C.I.I.U 311801, junto con los productos allí elaborados. Se incluyen los aspectos abajo citados para posibilitar el análisis ambiental propio de la actividad industrial mencionada con el objeto de plantear alternativas tecnológicas ambientalmente sanas. DESCRIPCION GLOBAL DEL PROCESO. La materia prima para la elaboración del azúcar es la caña de Azúcar, que se cosecha a una edad de 12 a 14 meses, ésta es cortada manualmente y su alce se efectúa manual o mecánicamente; luego se transporta hacia la fábrica. Toda la caña en la fábrica es muestreada representativamente según su procedencia y se analizan las muestras en el laboratorio para determinar sus características, siendo el rendimiento la base para el pago a los proveedores de caña. Para efectos de control y contabilidad se pesa toda la caña que ingresa a la fábrica. La caña que llega en tracto-mulas es descargada a la mesa de alimentación, donde se lava con el fin de retirar la mayor cantidad de materia extraña (tierra, piedras, polvo, pedazos de hojas, metales, etc.). De aquí se pasa a un conductor que transporta la caña hasta el molino. En el conductor se prepara y nivela el colchón de caña, utilizando para tal fin picadoras, desfibradoras, desmenuzadoras o una combinación de las anteriores. La molienda se efectúa en un tándem de cuatro a seis molinos, cada molino consta de tres mazas o rodillos; la caña pasa a través de los molinos y cada uno realiza una extracción de jugo. La imbibición de la caña con agua (fría o caliente) ó jugo diluido después del tercer molino, en una proporción que varía entre el 20 y 25 % del peso de la caña, se realiza con el fin de facilitar y mejorar la extracción de la sacarosa presente. El residuo fibroso final de la caña se denomina bagazo y es utilizado como combustible en las calderas del Ingenio; el excedente es almacenado o enviado a las fábricas de papel y cartón. TECNOLOGIAS Azúcar cruda por imbibición, clarificación por centrifuga, evaporación multiefecto y cristalización discontinua Tecnología para la Producción de azúcar sulfitada por imbibición, clarificación por centrifuga, evaporación multiefecto, cristalización y sulfitación discontinua Tecnología para la Producción de azúcar recristalizada por imbibición, clarificación por centrifuga, evaporación multiefecto, cristalización, recristalización y sulfitación discontinuas Tecnología para la Producción de azúcar refinada por imbibición, clarificación por centrifuga, evaporación multiefecto, con purificación en torre empacada, cristalización, recristalización y sulfitación discontinuas Los ingenios del país elaboran a partir de la caña de azúcar diferentes productos : Azúcar Blanco Especial Azúcar Blanco (Sulfitado) Azúcar Crudo Azúcar Refinado Azúcar Recristalizado Miel Virgen Fabricación de Azúcar Blanco Especial : Este azúcar por ser de gran calidad y baja coloración requiere de tres procedimientos complementarios. La sulfitación de los jugos de caña : Una vez pesado el jugo diluido procedente de los molinos se lleva a una columna de absorción, donde se pone en contacto con los gases producidos en la combustión de azufre sólido. Este jugo sulfitado tiene un pH entre 4,3 y 4,8. La acidez del jugo sulfitado se neutraliza adicionándole lechada de cal (CaO), con la cual se eleva el pH hasta un valor entre 7,4 y 8,0, la cal ayuda a precipitar las impurezas orgánicas e inorgánicas presentes en el jugo. Clarificación del jugo filtrado : El jugo recogido por los filtros es clarificado por flotación ; con la adición de ácido fosfórico, cal y un floculante se coagulan las impurezas, las cuales se hacen subir a la superficie con burbujas de aire. Las impurezas son retiradas y retornadas a la cachaza. El jugo filtrado limpio se extrae del fondo y se mezcla con el jugo clarificado que va a los evaporadores. Clarificación de la meladura: La meladura es clarificada en un clarificador por flotación, ésta operación es similar a la descrita para clarificar el jugo filtrado, se diferencian porque la meladura debe calentarse previamente a 90°C para disminuir su viscosidad. Este calentamiento se realiza en un calentador de tubos. Fabricación de Azúcar Blanco: La sulfitación de los jugos de caña es su principal característica, este procedimiento se efectúa en torres de absorción en las que se ponen en contacto los gases producidos durante la combustión del azufre con el jugo diluido procedente de los molinos. También se conoce con el nombre de azúcar sulfitado. Fabricación de Azúcar Crudo: El proceso para la elaboración de estos azúcares presenta dos características especiales. No sulfitación de los jugos de caña, razón por la cual son azúcares de coloración más oscura en comparación con los azúcares Blanco Especial y Sulfitado. El azúcar proveniente de las centrífugas no se seca, se almacena directamente en las bodegas para despacharlo al comercio. Fabricación de Azúcar Refinado: La materia prima para la elaboración de éste azúcar es el azúcar crudo, el cual se diluye con agua en un tanque. El azúcar diluido que sale del tanque pasa a un clarificador, donde con la adición de cal y ácido fosfórico se retiran las impurezas presentes. En el clarificador se separan el jugo clarificado y el jugo espeso, similar al lodo que se precipita en el fondo del clarificador. El jugo clarificado se retira de los niveles superiores del clarificador y se lleva a una etapa de purificación, la cual se efectúa en una torre empacada. El lecho empacado puede ser de carbón activado, carbón de hueso, u otro material absorbente. El jugo puro se conduce a la etapa de cristalización, la cual se lleva a cabo en los tachos, cristalizadores y centrífugas. De ésta etapa de cristalización se obtiene, el azúcar refinado, el cual se seca en contracorriente con aire caliente en secadores. Una vez seco el azúcar se lleva a las tolvas de almacenamiento, para posteriormente ser pesado y envasado en sus diferentes presentaciones para su distribución al comercio. La miel final obtenida en la etapa de cristalización, separada en las centrífugas, se pesa y almacena para su posterior despacho al mercado. Fabricación de Azúcar Recristalizado: La materia prima para éste azúcar es el azúcar crudo, el cual se diluye con agua condensada, proveniente de los evaporadores o de los tachos. La solución se calienta en calentadores de tubos y se lleva a un tanque de almacenamiento, luego pasa a la etapa de recristalización la cual se lleva a cabo en los tachos, cristalizadores y centrífugas. De ésta etapa de recristalización se obtiene, el azúcar recristalizado, el cual se seca en contracorriente con aire caliente en secadores rotatorios. Una vez seco el azúcar se lleva a las tolvas de almacenamiento, para posteriormente ser pesado y envasado en sus diferentes presentaciones para su distribución al comercio. La miel final obtenida en la etapa de recristalización, separada en las centrífugas, se pesa y almacena, para posteriormente ser utilizada como materia prima por otras industrias. MATERIAS PRIMAS, INSUMOS Y RECURSOS NATURALES DEL PROCESO DE PRODUCCION. MATERIAS PRIMAS. La caña de azúcar: Es una gramínea del género Saccharum, originaria de Nueva Guinea, traída por Cristóbal Colón a tierras Americanas, miembro de la familia de las hierbas. Tiene un tallo parecido al bambú, con una altura de 3 a 5 metros, diámetro que varía entre 2 y 4 cm, y contiene de 11 a 15 % de sacarosa en peso. El tallo es cilíndrico, con entrenudos pronunciados donde se encuentran las hojas, las cuales son delgadas y están colocadas alternadamente. Su reproducción es agámica y sus raíces muy ramificadas. La corteza generalmente está cubierta por una capa de cera de grosor variable donde se encuentra el material colorante, la porción interna está constituida por el parénquima y los paquetes fibrovasculares, dispuestos longitudinalmente, terminados en hojas o yemas. El crecimiento de la caña de azúcar depende de la luminosidad, la temperatura, la precipitación de lluvias y de los vientos. La caña está constituida principalmente por agua, fibra y sólidos solubles (azúcares especialmente). Otros compuestos presentes son: minerales, proteínas, ceras, grasas y ácidos en forma libre o combinada. Entre los sólidos solubles de la caña se encuentran la sacarosa (principal), glucosa y la fructuosa (azúcares reductores o invertidos). En la Tabla se muestra la composición química de la caña de azúcar. Composición química promedio de la caña de azúcar. Componentes Cantidad (%) Agua 74,50 Fibra: Celulosa 5,50 Pentosanas 2,00 Araban 0,50 Lignina, Leñoso, etc. 2,00 Total Fibra 10,0 Azúcares: Sacarosa 12,50 Glucosa 0,90 Fructuosa 0,60 Total de Azúcares 14,00 Cenizas: Sílice 0,25 Potasa 0,12 Soda 0,01 Cal 0,02 Magnesio 0,01 Ácido Fosfórico 0,07 Ácido Sulfúrico 0,02 Hierro Trazas Cloro Trazas Total Cenizas 0,50 Compuestos Nitrogenados : Albúminas 0,12 Amidas (Asparragina) 0,07 Aminoácidos (Aspártico) 0,20 Ácido Nítrico 0,01 Total Compuestos Nitrogenados 0,40 Acidos y Grasas: Grasa y Cera 0,20 Pectina y Gomas 0,20 Acidos Libres 0,08 Acidos Combinados 0,112 Total Acidos y Grasas 0,60 TOTAL 100,00 INSUMOS Entre los insumos utilizados durante el proceso de elaboración del azúcar figuran la cal, el azufre, el ácido fosfórico, los carbones y el sacarato. Cal: Es el principal agente clarificante en la industria del azúcar; debido a sus propiedades, efectividad, fácil adquisición y bajo costo, las cuales la han convertido en un material irremplazable en esta industria. La cal que se utiliza para la clarificación de los jugos provenientes de la molienda de la caña debe ser de alta pureza, entre los aspectos a tener en cuenta están: La cantidad de óxido de calcio aprovechable (debe estar entre 85 - 90 %), las impurezas presentes, la apagabilidad y la densidad. Las existencias en la planta deben ser bajas, debido a que la cal absorbe de la atmósfera humedad y gas carbónico (CO2). El óxido de calcio se puede conseguir en el comercio comprándolo directamente a los productores, o produciéndolo en un horno para piedra caliza dentro de la fábrica. La cal bien quemada es de peso ligero, muy porosa y fácilmente hidratable, usualmente se añade al jugo en forma de lechada de cal (el contenido de óxido de calcio en la lechada varía entre el 10 y el 13 % en peso de CaO), líquido blanco lechoso que contiene cal apagada en suspensión y en solución. La solubilidad de la cal en soluciones azucaradas depende de la forma en que se añade, la temperatura, la cantidad, la concentración del jugo y del tiempo de contacto. La cal actúa sobre los componentes no azucarados del jugo, neutralizando los ácidos libres y las sales ácidas, lo cual impide la inversión de la sacarosa, y forma con la mayoría de ácidos orgánicos e inorgánicos, sales de cal insolubles. Durante la precipitación por cal de los ácidos fosfórico, sulfúrico, tartárico, málico, quedan en libertad los álcalis combinados con los mismos (potasa, sosa, amoniaco y bases orgánicas). El amoniaco y las bases orgánicas desaparecen al calentar el jugo; la potasa y la sosa, le proporcionan al jugo una alcalinidad fija. Las pectinas (gomas) precipitan por la acción de la cal. De los albuminoides, sólo una pequeña cantidad no precipita con la cal. Las amidas se transforman en los ácidos correspondientes, con desprendimiento de amoniaco. Los azúcares invertidos se descomponen, originando ácidos que disminuyen la alcalinidad y colorean el jugo. La cal arrastra y esteriliza una serie de fermentos, bacterias y materia en suspensión durante la precipitación. En soluciones diluidas, transforma los azúcares invertidos en una mezcla de fructosa, glucosa, manosa y glutosa. A concentraciones mayores y baja temperatura, los transforma en ácidos sacáricos y lácticos. A altas temperaturas, los transforma en ácidos, cuyas sales son viscosas y de coloraciones oscuras, lo que desmejora la calidad del jugo. La cal se combina con la albúmina y precipita en coágulos. Con sales orgánicas, tales como los fosfatos, forma compuestos insolubles. Los iones de hierro, aluminio y los silicatos presentes precipitan con la cal formando un precipitado gelatinoso. Azufre: El azufre utilizado en la depuración del jugo se conoce comúnmente como azufre en piedra o azufre en rodillos. La cantidad de azufre utilizada depende del método de clarificación del jugo. Se debe tener especial cuidado con el contenido de impurezas del azufre que se va a quemar, ya que pueden afectar la calidad del jugo, del azúcar y de la miel final. Este azufre debe tener bajos contenidos de humedad y ceniza, y en lo posible exento de arsénico. El azufre calentado en aire a 250°C, se inflama y se quema formando dióxido de azufre (SO2), ésta es una reacción exotérmica en la cual se desprenden 2.217 KCal/kg. El calor desprendido es suficiente para fundir todo el azufre presente en el horno y para calentar el azufre fundido hasta la temperatura final. La combustión será completa si se hace llegar suficiente oxígeno, por un tiempo prolongado y a una temperatura alta. El horno debe estar construido de tal manera que la combustión del azufre sea completa, y que la formación de trióxido de azufre (SO3) y de ácido sulfúrico (H2SO4) sean mínimas, para evitar los problemas de corrosión. El contenido de dióxido de azufre de los gases de combustión es aproximadamente del 6 al 14 % en volumen, el resto es nitrógeno y oxígeno. El dióxido de azufre posee un gran poder antiséptico y decolorante, además promueve la formación de sulfitos; el SO2 actúa sobre las sales orgánicas e inorgánicas formando sulfitos insolubles; reacciona con la cal formando sulfito cálcico, pero ocasiona incrustaciones en los evaporadores, y disminuye la posibilidad de producir la fermentación de una parte del jugo durante la evaporación. Es necesario aumentar la temperatura para favorecer la precipitación del sulfito cálcico y la descomposición de las sales neutras formadas. Se obtienen masas cocidas menos coloreadas cuando se sulfitan los jugos que cuando se sulfita la meladura, debido a que la acción decolorante del dióxido de azufre no es instantánea, de esta manera al sulfitar los jugos la acción depuradora del SO2 continúa durante la evaporación. Acido Fosfórico: El jugo de la caña contiene por naturaleza cierta cantidad de fosfatos, iones de hierro y aluminio. El ácido fosfórico se encuentra en forma de fosfatos solubles y en compuestos en la proteína celular, se encuentra en el comercio en forma de productos pulverizados o pastosos tales como el superfosfato Packerd, la albuslita, el clariyphos, la fosfogelosa, el sumaphos y otros. Estos compuestos se emplean diluidos a 10 - 15°Be. La cantidad de ácido fosfórico a añadir depende de la variedad de la caña y del procedimiento utilizado para depurar el jugo. Jugos con alto contenido de P2O5 clarifican más fácilmente. En jugos crudos el fosfato alcanza de 200 a 1000 mg de P 2O5/L, en jugos clarificados de 30 a 100 mg de P2O5/L, de los cuales hasta 40 mg se encuentran en la forma orgánica. Algunos jugos con alto contenido de fosfatos, pueden no clarificar bien debido a un alto contenido de materia coloidal. Al añadir la cal los fosfatos de hierro y aluminio solubles, precipitan debido al aumento del pH. El fosfato cálcico formado adsorbe la cera, arrastrándola y completando la acción de la cal, ayuda a la separación del ácido silícico, de los no- azúcares nitrogenados y de los lípidos. Además de ser utilizado para la clarificación del jugo, se puede emplear para el acondicionamiento de las aguas de alimentación y para prevenir la formación de incrustaciones en los evaporadores. Carbones: Utilizados como decolorantes para producir azúcares blancos y refinados. La cantidad de carbón requerido varía según la calidad del azúcar crudo, del sistema de clarificación y del tipo de licor a tratar. RECURSOS NATURALES. Los recursos naturales utilizados en el proceso de elaboración del azúcar son : El Agua: En la Agroindustria azucarera se consideran dos tipos de aguas dentro del proceso productivo: Aguas crudas o de suministro y aguas residuales. Las aguas crudas son extraídas de pozos profundos y ríos, se utilizan en actividades de limpieza de la caña, del ingenio o en labores de enfriamiento de equipos. Para poder utilizar estas aguas en la generación del vapor requerido durante el proceso, deben ser sometidas a un tratamiento intensivo para evitar incrustaciones y problemas con las superficies de calentamiento de los equipos. Las aguas residuales son las que una vez utilizadas en el proceso productivo, pasan a una planta de tratamiento físico, biológico o químico con el fin de poderlas reutilizar, o disminuir su carga contaminante para poderlas descargar a los cuerpos hídricos. El aire: Se requiere para el secado y enfriamiento del azúcar, en pequeñas cantidades durante la clarificación del jugo, para el enfriamiento de aguas y para la combustión en las calderas y hornos de azufre. Combustibles: Se pueden utilizar muchas clases de combustibles fósiles en las calderas de generación del vapor requerido en el proceso de elaboración del azúcar, el más utilizado es el carbón. Además, se emplean otros combustibles tales como el ACPM y la gasolina para los tractores en los cultivos de caña, camiones y tractomulas en los que se transporta la caña y el azúcar y otros vehículos destinados para el transporte del personal de la empresa. ETAPAS Y EQUIPOS DEL PROCESO. Las principales etapas y equipos utilizados durante el proceso de fabricación del azúcar son: CORTE, ALCE Y TRANSPORTE DE LA CAÑA DE AZUCAR La maduración de la caña de azúcar comienza por su parte baja y termina por la porción superior, la mayoría de las veces la parte inferior alcanza su madurez e inicia un proceso de inversión antes de que la parte superior haya madurado. Por tal razón se recomienda realizar pruebas periódicamente, con el fin de establecer el rendimiento de la caña y de ésta manera determinar el momento más favorable para su corte. La caña debe molerse fresca, por tal razón se debe transportar tan rápido como sea posible hasta la fábrica, evitando su exposición al sol durante periodos de tiempo muy prolongados; la caña húmeda se deteriora con mayor facilidad. El corte se realiza manual o mecánicamente, el cogollo se corta y es utilizado para el reacondicionamiento del suelo, ya sea quemado, práctica muy difundida pero no muy recomendada debido al efecto contaminante, o picado, el cual se distribuye por toda la superficie del terreno. El principal inconveniente de éste método radica en la necesidad de un equipo de características especiales para tal fin. La parte de la caña que se utiliza en la fabricación del azúcar es el tallo, de características muy particulares según la variedad de caña sembrada. El transporte de la caña desde los campos hasta las fábricas se realiza en tractores, camiones o ferrocarriles dependiendo de la distancia, las características del terreno y de la capacidad económica de la empresa. El cargue de la caña en los vehículos se realiza mecánica o manualmente dependiendo de las facilidades con que se cuente. MUESTREO Y PESAJE DE LA CAÑA: Toda la caña que llega a la fábrica debe ser muestreada representativamente, el muestreo se realiza con una sonda mecánica automática, con el fin de evitar tendencias. El laboratorio se encarga del análisis de las muestras tomadas con el fin de determinar las características de la caña, en especial el rendimiento, el cual es la base para el pago a los proveedores. Toda la caña también es pesada para efectos de control y contabilidad, para tal fin, se utilizan básculas de diferentes tipos y capacidades. DESCARGUE, LAVADO Y PREPARACION DE LA CAÑA: La mayoría de los ingenios realizan la descarga de los vehículos mediante aparatos mecánicos muy diversos. Entre los más usados se tienen la grúa de cañas, el puente rodante, la plataforma basculante y el rastrillo; el sistema de descarga se debe adaptar a la clase de vehículo que transporta la caña. En la mesa de alimentación se lava la caña con el fin de retirar la mayor cantidad de materia extraña (tierra, piedras, pedazos de hojas, polvo, pedazos de metal, y otros) presente en la caña, proveniente de las etapas de corte y transporte. El lavado de la caña no es una práctica generalizada y depende de la época del año. La mesa de alimentación descarga la caña a un conductor, el cual la lleva a los molinos. Antes de que la caña pase a la etapa de molienda se debe preparar adecuadamente para facilitar el trabajo de los molinos, utilizando para tal fin cuchillas corta cañas, desfibradoras, desmenuzadoras o una combinación de las anteriores. Diagrama Regresar a Proceso de Producción Grúa de cañas: Muchas veces la misma grúa se utiliza para descargar los vehículos, y luego para llevar la caña a las mesas de alimentación; la grúa más empleada consta de un mástil de entramado metálico, el cual lleva a cierta altura un brazo horizontal sobre el que rueda un carro con dos poleas por las que pasa el cable que sostiene la carga. La grúa tiene una capacidad de 3 a 5 ton, y un radio de acción de 18 a 25 m. Plataformas de descarga: Existen dos modelos; en el primero el vehículo entra sobre la plataforma, la cual se inclina lo suficiente y descarga por uno de los extremos; en el segundo de báscula lateral, la plataforma se inclina sobre uno de sus costados, muy utilizada para transporte férreo. Conductor: Es un transportador rodante, constituido por un armazón metálico, con una parte horizontal, una parte inclinada y la cabeza, ubicada a la llegada de los corta cañas. La longitud de la parte horizontal varía según el sistema de descarga y la cantidad de caña alimentada, con un máximo de 25 m, ésta longitud aumenta si el descargue se realiza manualmente. La parte inclinada tiene una pendiente del 27 al 40 %. Cuando se dispone de corta cañas está pendiente es de 39 a 40 %; y la altura de 6 o 7 m, el conductor se construye en chapa de hierro, con bordes redondeados. Cuando no existe el corta cañas se construye con tablillas de madera fijadas a dos o tres cadenas sin fin. El conductor puede ser accionado por motores eléctricos, de vapor o por un embrague, que a su vez depende de los corta cañas. Se prefiere el uso de motores a vapor, los cuales permiten regular más fácilmente la alimentación a los molinos. Al terminar el recorrido del conductor, la caña cae en una tolva y de ahí pasa a los corta cañas. Esta caída se debe diseñar con una curva progresiva que facilite la alimentación a los molinos. La inclinación en esta parte es de 40 a 50°. Corta cañas: Ejercen una acción niveladora y ordenadora de la masa de caña presente en el conductor, la cual se debe ordenar para que la entrada de la caña al molino sea uniforme; consta de una serie de cuchillas fijadas a un eje horizontal. El material de construcción de las cuchillas generalmente es acero de alta calidad, deben resistir un afilado constante, y se deben poder cambiar con facilidad. Las cuchillas corta cañas aumentan la capacidad de los molinos hasta en un 20 % y favorecen la extracción de sacarosa, ya que rompen la corteza de la caña. El movimiento se realiza con motores a vapor, o con motores de inducción. La velocidad es de aproximadamente 400 - 600 rpm, y la potencia varía entre 1,2 y 2 caballos por tonelada de caña. Se deben retirar de la caña presente en el conductor todos los objetos metálicos, los cuales pueden causar averías en los molinos. Para que la eficiencia del corta cañas y la calidad de corte sean las esperadas, se debe tener en cuenta durante su instalación la distancia entre el círculo descrito por el extremo de las cuchillas y el conductor. Desfibradoras: Cumplen una doble función; la primera es la de asegurar la alimentación a los molinos; y la segunda preparar la caña, aplastándola para facilitar su toma y la extracción del jugo. Generalmente consta de dos cilindros, los cuales poseen una superficie diseñada para agarrar la caña, dicha superficie se debe construir de manera que rasgue y desfibre la caña. Su velocidad debe ser mayor (25 o 50 %) que la de los molinos debido a que la caña que recibe es difícil de agarrar. MOLIENDA Y EXTRACCION DEL JUGO: Su función es la de lograr la mejor separación de los dos elementos de la caña, la fibra y el jugo. La molienda de la caña se efectúa en un tándem de 4 a 6 molinos, cada uno de los cuales realiza una extracción. Molinos: Inicialmente se emplearon molinos de dos cilindros, construidos de madera o piedra. Posteriormente se sustituyeron por molinos de tres o cuatro mazas, cilindros horizontales cuyos centros forman un triángulo isósceles. Dos de ellas se encuentran a la misma altura y giran en la misma dirección, reciben el nombre de maza cañera (por donde entra la caña) y maza bagacera (por donde sale) o maza de descarga ; la otra recibe el nombre de maza mayor o superior, la cual gira en dirección opuesta. PESAJE Y PREPARACION DEL JUGO: Para efectos de control y contabilidad en la planta, se pesa todo el jugo extraído por los molinos en básculas mecánicas o electrónicas. CALENTAMIENTO Y CLARIFICACION DEL JUGO: El calentamiento de los jugos puede efectuarse antes, después o durante el encalado del jugo ; se realiza como complemento del encalado, facilitando la precipitación de las impurezas presentes para obtener jugos más puros. Esta operación se realiza con la ayuda de calentadores de tubos, y si el rango de calentamiento es muy grande, el calentador requiere un mayor número de pasos. Para aumentar la temperatura del jugo, se utiliza vapor proveniente de las calderas o de la etapa de evaporación. Los métodos más comunes para clarificar y calentar el jugo son : Cal - calor, calor - cal, cal - calor - cal, calor - cal - calor y cal - calor - cal - calor FILTRACION Y CLARIFICACION DEL JUGO FILTRADO: La clarificación divide el jugo en dos porciones: el jugo clarificado y los lodos precipitados. El jugo clarificado va directo a los evaporadores y los lodos, localizados en la parte inferior de los clarificadores, se filtran con la ayuda de filtros prensa o filtros de vacío para recuperar el jugo presente. A estos lodos se les puede añadir el bagacillo retirado en los tamices y cribas. El jugo recuperado en los filtros se somete a un proceso de clarificación con cal, ácido fosfórico y un coagulante. Luego se lleva a un decantador, en el cual se sedimentan las impurezas. El jugo clarificado y recuperado de ésta forma se retorna al proceso. El residuo sólido de la filtración denominado cachaza, se lleva a un tanque de almacenamiento para posteriormente ser utilizado como abono en las plantaciones. Filtro prensa: Constituido por platos separados por marcos de igual espesor construidos de hierro, y ajustados entre sí por presión hidráulica o por un mecanismo de tornillo. El jugo fluye a través de la parte central de los platos, cada uno de los cuales posee un grifo que vierte a un canal por el que sale el jugo filtrado. Los marcos presentan vacía su parte central, en esa concavidad se acumulan los sólidos retenidos. Filtro rotatorio al vacío: Se conoce comúnmente como filtro Oliver - Campbell, consta de un tambor móvil parcialmente sumergido en el líquido a filtrar cubierto con platos de cobre perforados. Dicho tambor está dividido en 24 secciones, cada una de las cuales se comunica con una tubería de vacío que comprende tres sectores. El primero comunica a la atmósfera, el segundo a un vacío reducido y el tercero comunica con la sección de mayor vacío. Filtros Eimco de cachaza: Es un filtro rotatorio continuo de vacío, en forma de tambor en donde el medio filtrante se coloca uniformemente sobre la superficie exterior del tambor, el cual gira lentamente alrededor de su eje. El tambor está dividido en secciones, las cuales al sumergirse completamente se ponen en contacto con la bomba de vacío por medio de una válvula automática, que succiona la solución, separando de ésta manera los sólidos que se adhieren al medio filtrante. Filtro Taylor: Es un filtro de talegas compuesto por una caja de fundición de hierro, cuya parte superior es perforada. Cada agujero tiene una pinza sujetada por dentro, de donde se encuentran suspendidas las talegas, cada una de las cuales está compuesta por una cubierta externa hecha de cuerda suavemente tejida, y por una talega interior de tela de algodón. Una vez agotada la capacidad de Filtro Vallez: Consta de una serie de discos montados sobre un eje hueco que gira lentamente dentro de un tanque horizontal. En su parte inferior hay un tornillo sinfín que evacua la espuma por una compuerta especialmente adoptada para tal labor. Los discos filtrantes están formados por dos aros, separados una cierta distancia, en donde se colocan las telas filtrantes. EVAPORACION Y CLARIFICACION DE LA MELADURA: El jugo clarificado que entra a los evaporadores tiene de 12 a 15°Brix aproximadamente. Para poder extraer por cristalización el azúcar que contiene el jugo, se debe concentrar hasta obtener un jarabe entre 55 y 65°Brix. BALANCES DE MASA Y ENERGIA. BALANCE DE MASA. Por tonelada de azúcar producida: Se requieren: 8,9 t de caña de azúcar 8,5 Kg de cal 0,8 Kg de ácido fosfórico 1,8 Kg de azufre (Azúcar blanco y blanco especial) 0,2 Kg de floculante Se producen: 2,49 a 2.67 t de bagazo 0,22 a 0,27 t de miel final 0,45 a 0,53 t de cachaza En la tabla se presenta el balance de materia a manera de comparación para la producción de Azúcar Crudo, Azúcar Blanco y Azúcar Blanco Especial, tomando como base de cálculo 1 tonelada de caña de azúcar. Balance de materia para la producción de azúcar. Corriente (Kg/t.c.m.) Blanco Especial Azúcar Blanco Azúcar Crudo Bagazo 270,00 270,00 270,00 Agua de Imbibición 280,00 280,00 280,00 Jugo Diluido 1.010,00 1.010,00 1.010,00 Jugo Sulfitado 1.010,18 1.010,21 - Jugo Alcalizado 1.014,61 1.016,92 1.016,79 Jugo Clarificado 922,76 920,39 920,26 Lodos del Clarificador 91,86 96,55 96,54 Cachaza 41,13 45,70 45,70 Jugo Filtrado 51,07 50,85 50,84 Jugo a Evaporadores 973,83 971,23 971,10 Meladura 243,46 242,81 242,78 Meladura Clarificada 233,39 - - Lodos de Meladura 12,17 - - Cachaza 4,57 - - Azúcar Húmedo 116,46 122,23 122,21 Miel Final 26,43 26,43 26,43 Azúcar Seco 115,76 121,74 - BALANCE DE ENERGIA. Por tonelada de azúcar producida: se requieren : 5 t de vapor 155 KW-h de energía eléctrica A continuación se muestra el balance de energía para el calentador de tubos, el sistema de evaporación de múltiple efecto y los tachos. Calentador de tubos: El jugo alcalizado se debe calentar para facilitar la clarificación del jugo y economizar vapor en los evaporadores de múltiple efecto; evitando de esta manera, utilizar grandes cantidades de vapor para elevar la temperatura del jugo desde la temperatura ambiente hasta su temperatura de ebullición. Balance de energía en el calentador. Sistema de Evaporación de múltiple efecto: El jugo clarificado se concentra en los evaporadores desde 15°Brix hasta 60°Brix aproximadamente, para tal fin es necesario remover la gran mayoría del agua presente en el jugo. El jugo ingresa al primer efecto a una temperatura de 98°C y sale del último efecto a una temperatura de 55°C. Balance de energía en los evaporadores. Tachos: La meladura proveniente de los evaporadores con una concentración de 60°Brix se debe concentrar hasta 98°Brix aproximadamente para obtener azúcar de óptima calidad. Para tal fin se alimenta vapor proveniente del primer o segundo efecto del sistema de evaporación. Balance de energía en los tachos