Industrias Químicas

Proceso industrial de extracción del azúcar de la remolacha azucarera

produccion de azucar

Proceso industrial de la fabricación del azúcar

Introducción:
El azúcar extraído de la caña de azúcar o de la remolacha es la sacarosa, que es un disacárido con formula molecular C12H22O11. (ver sacarosa y sus propiedades)

Las principales zonas de cultivo de la remolacha azucarera están en las regiones de clima templado de Europa y Norteamérica, con temperaturas medias de la canícula entre 16 y 25° C y unas precipitaciones anuales de 600 mm como mínimo. En las regiones subtropicales, el cultivo tiene lugar en los meses invernales. En caso de precipitaciones inferiores a 500 mm, tiene que regarse. Las remolachas crecen óptimamente en suelos limosos profundos, con reacción entre neutra y débilmente alcalina. Como cultivo intensivo, requieren una fertilización integral mineral suficiente. Dado que por razones fitosanitarias (p. ej. nematodos de la remolacha = causa importante de la llamada fatiga de la remolacha) las remolachas sólo pueden cultivarse cada cuarto año en el mismo campo, el área de adquisición de una fábrica de azúcar de remolacha es muy extensa. El periodo de vegetación es en general de 5 a 6 meses. En las zonas de clima templado, los rendimientos de las cosechas se sitúan entre 40 y 60 t/ha, mientras que en las regiones subtropicales son por término medio de 30 a 40 t/ha. El contenido de azúcar se mueve entre el 16 y el 18 %. En España, por ejemplo, prácticamente el 99% del azúcar producido se extrae de la remolacha azucarera

El azúcar está presente sobre todo en la raíz de la remolacha azucarera.

Proceso de fabricación del azúcar

Profesor Particular de QuímicaDurante la cosecha, las remolachas se cortan en modo de descartar las hojas y se separan las raíces para el proceso de extracción. En la central azucarera  las remolachas son sometidas a un proceso de lavado con agua, de modo que la tierra, piedras, hojas y cualquier residuo o elemento extraño sean eliminados.

Posteriormente la remolacha azucarera ya lavada es cortada en unas rebanadas delgadas denominadas “cosetas”. Las dimensiones son de 2 o 3 milímetros de ancho para obtener los mejores resultados en la siguiente fase.

primer fase de la extraccion industrial de sacarosa de la remolacha azucarera
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La difusión consiste en la extracción del azúcar en agua caliente (a 70 o 80oC). Esta fase del proceso puede ser realizada dejando las cosetas inmersas en el agua o en modo continuo, en contra corriente. El agua caliente aumenta la solubilidad del azúcar, pero no debe estar demasiado caliente porque podría provocar la contracción de la superficie de la coseta, a causa de la coagulación de las proteínas impidiendo que el azúcar se disuelva en el agua.

produccion industrial de sacarosa a partir de la remolacha azucarera
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Purificación del extracto

Una vez obtenido el jugo, que contiene muchas otras sustancias además del azúcar. Primero se separan mecánicamente las partículas de fibras y células vegetales. La purificación química del jugo tiene lugar por precipitación de una parte de las sustancias no glucósidas disueltas y dispersas, con separación subsiguiente del precipitado. En la industria del azúcar de remolacha ha demostrado su eficacia la carbonatación cálcica en varias fases, un procedimiento de purificación del jugo en el que se añade al mismo tiempo cal y dióxido de carbono. Floculantes sintéticos, especialmente polielectrolitos, mejoran la aglomeración de las partículas y acortan el tiempo de sedimentación en el decantador, pasando de los 40 y 60 minutos normales a entre 15 y 20 minutos . Otra propiedad de la cal es la de alcalinizar el jugo, que de modo contrario, siendo acido podría favorecer la inversión de la sacarosa en glucosa y fructuosa. Primero se agrega la cal gradualmente al 0,3%, y se hacen precipitar las sustancias en suspensión (defecación). En un segundo momento se agrega más cal y continua el precipitado de otras sustancias (segunda defecación). Finalmente se agrega CO2 que reacciona con la cal que quedó en el jugo formando CaCO3.

(La cal viva es CaO (óxido de calcio), y no se usa en dicho formato porque tiene excesiva avidez por el agua, lo cual se comprueba al añadirle agua ya que hierve y quema la piel. Por lo tanto se procede al apagado de la cal. La cal al contacto con el agua reacciona alcanzando una temperatura de 90º C por lo que hay que cuidar el recipiente donde se hace: sólo debe hacerse en recipientes de metal o de ciertos plásticos. Durante este proceso y posteriormente, la cal se vuelve cáustica y puede provocar quemaduras químicas muy graves)

extraccion de sacarosa de la remolacha azucarera
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Posteriormente se procede a hacer decantar el jugo, y luego se pasa al filtrado (El filtrado se reintegra al proceso, mientras el lodo de filtro se evacua) y posterior concentración en la estación de evaporación.

En la estación de evaporación se encuentran varios evaporadores en co-corriente en los cuales se procede a concentrar el jugo que inicialmente se encuentra a una concentración del 10% a una concentración final del 65% y no superior, ya que se debe evitar la cristalización de la sacarosa en el evaporador.

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Cocción y cristalización del azúcar

Una vez concluida la concentración, se pasa a la cocción, es decir a la concentración extrema del jugo, En la estación de cocción, sometido a un vacío de aproximadamente el 80 %. Gracias a la escasa presión en la que se opera el hervor puede ser obtenido a temperatura reducida, con lo que se impide una coloración por caramelización. Una vez alcanzada una determinada relación entre el azúcar y el agua (grado de sobresaturación), se forman cristales. La masa viscosa que se forma al final de la cocción es la masa de relleno que es enviada a los cristalizadores, en donde el enfriamiento constante favorece la creación de más cristales de sacarosa.

La siguiente etapa es la centrifugación. La parte liquida que se separa contiene aun azúcar disuelto, por lo tanto es enviado a una nueva cocción. Este proceso puede ser necesario más de una vez, hasta una tercera cocción.

Después de la centrifugación se obtiene un líquido denso, un jarabe llamado melaza. La melaza contiene azúcar y otras sustancias que envuelven la sacarosa, confiriéndole un sabor amargo que contrasta con el sabor dulce del azúcar.
la melaza puede ser utilizada también en fermentaciones alcohólicas, de las cuales se puede obtener una mezcla alcohólica que luego se destila. También se puede utilizar para reproducir la levadura utilizada en productos de panadería.

Refinación

El azúcar obtenido se vuelve a disolver en agua caliente (a alrededor de 80oC) y a un pH de 7,5. Luego la solución obtenida se concentra al vacío. Posteriormente se adiciona carbón activado (al 0,1%), se mezcla y después se filtra. El producto es una solución clara y densa, la cual será enviada a cocción, cristalización y centrifugación.

Finalmente los cristales de azúcar son molidos y luego almacenados. El azúcar se vende en polvo o en terrones. Para ello, los cristales procedentes de la refinería se someten a diferentes tratamientos. Finamente molidos, se obtienen diferentes tipos de azúcar en polvo. Para obtener los terrones de azúcar, se toman los cristales aún húmedos y se prensan en pequeños moldes

 Almacenamiento

Puede almacenarse a granel, empacado (bolsas de 1 kg) o ensacado(en sacos de 50 ó 100 kg). Decisiva para un almacenamiento correcto es una humedad relativa del aire de aproximadamente el 60 % en la bodegas. Aquí se sitúa aproximadamente el punto en el que se establece un estado de equilibrio entre la absorción y la salida de humedad de los cristales de azúcar.

Fuentes:

Nzdl.org

Iedar.es

ceja.educagri.fr

wikipedia.es

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