Presentación Curso Calidad MP 2014 Rev
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Calidad de materia prima empleada como alimentación en
fermentación
Ing. Marcelo Ruiz - EEAOC
La CALIDAD de la Materia Prima se reconoce al término del proceso fabril
por la cantidad de azúcar recuperable y/o etanol obtenible por tonelada de caña
procesada,procesada,lo cual depende de características como:
(1) Alto Contenido de Sacarosa o AFTAlto Contenido de Sacarosa o AFTAlto Contenido de Sacarosa o AFTAlto Contenido de Sacarosa o AFTAlto Contenido de Sacarosa o AFTAlto Contenido de Sacarosa o AFTAlto Contenido de Sacarosa o AFTAlto Contenido de Sacarosa o AFT
(2) Bajo Contenido de Mat. Extrañas
(3) Niveles Adecuados de Fibra
(4) Niveles bajos de deterioro – contaminación microorg.
FITOMERO Nº TESTIGO APLICADO
1 8.8 15.1
2 11.4 16.3
3 13.1 18.2
4 14.6 19.2
5 15.4 19.5
Altura de despuntado
5 15.4 19.5
6 15.5 19.7
7 16.5 19.7
8 17.4 20.2
9 17.6 20.0
10 18.0 19.9
Resto (2-6) 18.0 19.9
caña no madurada vs. madurada
MATERIAS EXTRAÑAS
Página 4
Componentes Pérdidas de Azúcar(Por cada 1% de Trash)
Tierra > 1%
EFECTOS COMPONENTES DEL TRASH EN EFECTOS COMPONENTES DEL TRASH EN LAS PERDIDAS DE AZUCARLAS PERDIDAS DE AZUCAR
Página 5
Tierra
Cogollo
Hojas secas
Hojas Verdes
> 1%
0,8%
0,6%
0,3%
Materia extraña mineral�condiciones del terreno y climáticas
�tipo de cosecha
�sistema de carga
Efectos en el proceso industrial :� menor extracción(molinos y difusores)� menor extracción(molinos y difusores)
� cachaza (cantidad y pérdidas)
� incrustaciones
� calidad del producto
� calderas (corrosión y abrasión)
Lavado de caña: < 0,5 % no lavar
DESPUNTE DE LA CAÑA DE AZUCARDESPUNTE DE LA CAÑA DE AZUCAR
Hojas Fibra - Almidón - Humedad
Tallos Inmaduros Humedad - Azucares Red. – Oligosacáridos- Cenizas
Sacarosa
Página 7
LOTE : Uniformidad
PROBLEMAS ALTURA BRIX % 12-13
EN COSECHA HELADAS (gravedad)
CAÑA CAIDA
CP 65-357 Brix %
Pol %
Pureza %
Fibra %
caña Extrac.
% ARD %
Dextr. (ppm)
Sac. %
Real Pureza % Real
Testigo 20,3 18,1 88,7 11,4 70,0 0,1 55,0 18,3 90,2 C. Eficiente 20,4 17,8 87,6 12,5 67,3 0,3 74,3 18,0 89,6
EFECTOS DE LA COSECHA EN LA CALIDAD DE LA
MATERIA PRIMA
Página 8
LCP 85-384 Brix %
Pol %
Pureza %
Fibra %
caña Extrac.
% ARD
% Dextr. (ppm)
Sac. %
Real Pureza % Real
Testigo 21,3 19,1 92,7 11,0 74,5 0,2 75,0 19,3 90,9
C. Eficiente 21,1 19,2 90,9 12,0 72,2 0,3 169,0 18,8 89,1
C. Ineficiente 22,0 19,4 89,5 14,0 62,3 0,5 206,0 18,0 85,4
C. Eficiente 20,4 17,8 87,6 12,5 67,3 0,3 74,3 18,0 89,6 C. Ineficiente 21,2 18,6 88,9 14,2 60,2 0,4 116,3 17,2 81,4
FACTORES CAUSALES DE DETERIORO
QUEMA
CAUSAS DE ESTACIONAMIENTO
DETERIORO
HELADAS
Indicadores de Maduración Indicadores de Maduración -- CalidadCalidaden caña frescaen caña fresca
Brix: sólidos solubles en el jugo (sacarosa + az.red. + o tros)bueno para caña fresca
Pol% : sacarosa (en jugo o caña) bueno para caña fresca
Pureza: Pol % jugo / Brix
Indicadores de DeterioroIndicadores de DeterioroPureza: Pol % jugo / Brix
indicador de deterioro, pero no el mejor
Determinaciones cromatográficas de Sacarosa y Az. R eductoresDextranas (microorg.)Ácidos Volátiles - Alcohol Etílico – Polisacáridos - M anitol
EMPLEO DE LA QUEMAEMPLEO DE LA QUEMA
GENERA PÉRDIDAS DE PESO Y DE AZÚCAR NO VISIBLES FACILMENTE,
QUE SE INTENSIFICAN CON EL ESTACIONAMIENTO
Página 11
EFECTOS NEGATIVOS DEL ESTACIONAMIENTO
8,89,6 11,2
12,5
21,2
15
20
25%
PE
RD
IDA
S D
E
AZ
UC
AR
SIN QUEMA
QUEMADA
5 DIAS ESTACIONAMIENTO
Página 12
6,98,8
9,6
0
5
10
% P
ER
DID
AS
DE
A
ZU
CA
R
JULIO AGOSTO OCTUBRE
saca
rosa
- 7
.515
MV
40.00
50.00
60.00
70.00
80.00
90.00
Caña deteriorada Caña sin deterioro
gluc
osa
- 9.
408
fruc
tosa
- 1
1.12
2
0.00
10.00
20.00
30.00
40.00
Minutes2.00 4.00 6.00 8.00 10.00 12.00 14.00
DETERMINACIONES MICROBIOLÓGICAS
CinéticaCinética dede formaciónformación microbiológicamicrobiológica dede polisacáridos,polisacáridos, dextranasdextranas yyoligosacáridosoligosacáridos enen elel jugojugo dede cañacaña deterioradadeteriorada.. RaveloRavelo etet alal ((19911991))..
Zafra (Cosecha) - Continuación
Nivel promedio de dextranas (ppm en Sólidos) en relación con el tiempo Corte - Molienda*
12 24
Corte - Molienda (horas)
Página 15
*Fuente: Gordonvale, Oct. 1976
12 24
Tallos largos 0 740
Tallos cortos o mutilados 170 1,740
El nivel de Dextranas aumenta con el tiempo
Consideraciones
La caña de azúcar no debe ser almacenadaEs susceptible a la contaminación con la bacteria LeuconostocConvierte el azúcar en dextranas Causa pérdida rápida de azúcar, reduce el rendimiento del azúcar
Página 16
del azúcarAfecta los procesos de extracción, filtración y cristalización.La condición puede agravarse debido a la humedad o al frío extemporáneoSe necesita buena coordinación entre el ingenio y los agricultores
Nutrición y relación con la Calidad
N : pol % caña y Rto cultural
P : ayuda en la clarificación
Página 17
K : sacarosa y azucares reductoresen suelos pobres en K, la fertilización almidón
Na : recuperación de azucares mieles
DETERIORO POR ATAQUE DE PLAGAS
•DIATRAEADIATRAEADIATRAEADIATRAEA
(Gusano barrenador)(Gusano barrenador)(Gusano barrenador)(Gusano barrenador)PPPPrepara el camino para que la floraPPPPrepara el camino para que la floramicrobiana del cañaveral tenga una puerta de entrada y mayor superficie de ataque y destruya la sacarosa, pudiendo generar además macromoléculas.
18
DIATRAEA
19
COMPLEJO BROCA - MICRORGANISMOS
20
CLIMA• TEMPERATURA AMBIENTE.
• HUMEDAD RELATIVA DEL AIRE.
- Humedad y temperatura - Humedad y temperatura elevadas aceleran acción de los microrganismos.
• HELADAS.
21
EFECTOS DE LAS HELADAS
EVOLUCIÓN DEL RENDIMIENTO FABRILComparación entre Zafras con y sin
heladas
9,5
10,5
11,5
RE
ND
IMIE
NT
O F
AB
RIL
(%
) 1997
1994
5,5
6,5
7,5
8,5
1MAY 1JN 1JL 1AG 1ST 1OC 1NV 1DC
RE
ND
IMIE
NT
O F
AB
RIL
(%
)
1993
1994
1999
Fase inicial Fase intermedia Fase final Fase tardía
ESQUEMAS PRODUCTIVOS PARA AZÚCAR - ALCOHOL
CLARIFICACIÓN
MOLIENDA MOLIENDA
CLARIFICACIÓNJUGO CLARIFICADO
TRES COCIMIENTOS
DESTILERIA
EVAPORACIÓN EVAPORACIÓN
DOS COCIMIENTOS
MELAZA MIELES
AZÚCARAZÚCAR
DIAGRAMA DE FLUJO DE PRODUCCIÓN DE AZÚCAR Y ALCOHOL
• Azúcar crudo
• Azúcar Blanco Directo
Tipos de Azúcar de Caña
• Azúcar de caña refinado
Página 30
Azucar crudoDescripción:• Un azúcar de caña de color claro a marrón
con un alto contenido en cenizas y sólidos en suspensión
• Fuerte aroma y sabor (a grama, verde), con notas a quemado, melaza y a esencias marrones
• Fabricada a partir del jugo de la caña de azúcar aclarado, evaporado, cristalizado, centrifugado y
Página 31
secado• Comercializado como Commodity (Artículo no de
consumo habitual).
Problemas:• Producto intermedio: materia prima para refinerías, no
utilizable en plantas embotelladoras• Color, cenizas, dextranas, almidón y otras impurezas:
pueden arrastrarse al azúcar final.
No debe utilizarse para preparar la bebida.
Azucar blanco directoDescripción:• Un azúcar de caña blanco o blanquecino con un contenido medio a alto de cenizas y
sólidos en suspensión• Tiene un “carácter crudo”, con sabor a grama o a melazas • Color: tiende a ser del tipo fenólico• Se obtiene a partir del jugo de caña aclarado (con frecuencia agregando sulfito),
evaporado, cristalizado y secado• Un azúcar de caña de consumo directo y ampliamente disponible
Página 32
• Un azúcar de caña de consumo directo y ampliamente disponible
• Problemas:• No puede usarse tal cual: Debe tratarse con carbón en la embotelladora hasta
satisfacer las especificaciones del jarabe• Filtrabilidad: Puede tener altos niveles de dextranas, almidones y sólidos en
suspensión que dificulten la filtración. Difícil de tratar en la planta embotelladora cuando su turbidez excede 125 U.I
• Color: puede ser “artificialmente bajo” debido al pH y al efecto de blanqueo del sulfito • Sensorial: Puede no cumplir especificaciones, aún después del tratamiento
Sin tratamiento produce una bebida inaceptable.
Azucar refinado
Descripción:• Un azúcar de caña muy puro con ligeras notas a melazas; carece de notas “a grama”
• Hecha a partir del azúcar de caña crudo afinado (lavado), re-disuelto, aclarado,
decolorado, evaporado, cristalizado, centrifugado y secado.
Problemas:
Página 33
Problemas:• El azúcar debe satisfacer las especificaciones para ser usado como tal • Contaminantes: A veces puede contener niveles bajos de almidón y de dextranas
REFINADO DENTRO DE ESPECIFICACIONESEl azúcar preferido para usar en la bebida.
Criterios de Calidad para Azúcares de Caña
Tipo de Azúcar de CañaBlanco Especificación
Parámetro Crudo* Directo* Refinado* Embotellador
Color, U.I. 800 - 6,000 100 - 200+ 20 - 60 45 máx.
Cenizas, % p/p 0.2 - 0.7 0.03 – 0.05 0.005 - 0.05 0.020 máx.
Página 34
Cenizas, % p/p 0.2 - 0.7 0.03 – 0.05 0.005 - 0.05 0.020 máx.
Turbidez, A.U. Muy alta 50 - 300+ 10 -100+ 25 máx.
Pol, °S 96 - 98.5 99.7 mín. 99.9 mín. 99.9 mín.
Humedad, % 0.3 - 0.7 < 0.10 < 0.05 0.04 máx.
Sabor y olor Quemado, A grama, a melaza, a grama A melaza sin notas sin notas
extrañasextrañas
*Valores típicos para fines ilustrativos** En revisión; la nueva especificación puede ser más estricta
Afectan la cristalización,PROBLEMAS FABRILES la forma y color del
azúcar. Filtrado, viscosidad jugo, menor rendimiento en ferment.
Az. ReductoresOligosacáridosColorantesPolisacáridosDextranasOtros
Forma D
Problemas en la calidad de azúcarProblemas en la calidad de azúcar
Página 36
Conglomerados
Cristales alargados
BAGAZO
Normalmente se lo obtiene con una humedad en el rango de 50 -54 %.Su Poder Calorífero Superior es: 4.600 kcal/kgSu Poder Calorífero Neto se calcula: Su Poder Calorífero Neto se calcula: PCN = 4250 – 4850. ww es agua % bagazo.Es el combustible normalmente empleado en la industria sucroalcoholera.
37
PROPIEDADES DEL BAGAZO Y EL RAC
38PCI = [PCS – 351) – Humedad.(PCS + 249)] . (1 – cenizas )
PRODUCCIÓN DE
39
DE BIOETANOL
Ingenio con destileria
40
PRODUCCIÓN DE ALCOHOL(Destilería autónoma)
41
Materias primas: productos a fermentarJugos decantados
• Jugo mixto o de segunda presión• Decantados solamente calentándose a 105ºC• Sin agregado de cal para mantener presentes
los aminoácidos, fósforo y otros nutrientes • Se usa la expresión “jugo decantado por “jugo
clarificado”clarificado”• pH bajo y no se puede esperar buena
decantación con un tiempo corto de retención• Mejoran las características de los vinos
evitando formación de incrustaciones en los platos superiores de la columna destiladora.
Materia prima: producto a fermentar• Melaza (miel agotada)
- Tienen alto tenor de sustancias inhibidoras, principalmente por la gran cantidad de sales, ácidos orgánicos y compuestos formados por “degradación térmica” resultante del paso por tres cocimientos en la fabricación del azúcar.cocimientos en la fabricación del azúcar.
- Presencia también de sustancias reductoras no fermentecibles que resulta en eficiencias más bajas cuando comparado con mieles no agotados o jugos enviados a la fermentación.
• Miel B (miel de purezas alrededor de 55 %)
Componente Composición(%)
Agua 20Sacarosa 35
Glucosa 7Fructosa 9
Composición típica de melazas
Fructosa 9Otras sustancias reductoras 3Otros carbohidratos 4
Cenizas 12Compuestos nitrogenados 4,5
Compuestos no nitrogenados 5Ceras, esteroides y esterofosfolípidos 0,4
Parámetros de calidad de mieles y melazas
MIEL MIXTA II MELAZAPza Bx Ref. ARD/Cza Pza Bx Ref. ARD/Cza Pza Bx Ref. ARD % Cenizas % ARD/Cza Mza%Caña
MELADOPza Bx Ref. ARD/Cza Pza Bx Ref. ARD/Cza Pza Bx Ref. ARD % Cenizas % ARD/Cza Mza%Caña
INGENIO A 84,20 65,30 0,55 54,57 83,20 0,49 42,41 81,75 9,16 19,48 0,47 3,99INGENIO B 83,07 69,69 0,54 58,49 80,13 0,54 44,61 84,70 8,92 18,17 0,49 4,19
Melaza
Ventajas
Capacidad de almacenamiento durante períodos detiempos prolongados
INTRODUCCIÓN
Permite alcanzar altos rendimientos de alcohol encorto tiempo
Contenido de vitaminas y minerales
Precio adecuado
Viable esterilización
SUELO Y CULTIVO
PRACTICAS DE CULTIVO
Aspectos positivos esperados en la miel final del proceso de fabricación dual de azúcar y alcohol.
Aspectos negativos en la miel final del proceso de fabricación de azúcar.
PÉRDIDAS EN LA INDUSTRIA
• Descarga de caña y almacenamiento.• Lavado de caña.• Preparación de caña.• Extracción.• Extracción.• Tratamiento jugo (Torta de cachaza)• Fermentación.• Destilación.• Deshidratación.• Almacenamiento.
50
DESCARGA Y ALMACENAMIENTO
• Patio o galpón ?Ninguno, tratar de pasar directamente de vehiculo a molienda.
• Aplastamiento de caña por peso de las estibas.de las estibas.
• La primera en ser apilada será la última en ser molida.
• Aplastamiento de la caña por las máquinas. (Pérdidas por pisamiento y contaminación).
51
LAVADO DE CAÑA
Solo es posible hacerla en caña entera.
• El agua de lavado arrastra azúcares (Son altamente solubles en agua).
52
EXTRACCIÓNCondiciones propicias para el crecimiento de microrganismos:
- Temperatura.
- pH.- pH.
- Azúcares disponibles.
- Lay – out de la Molienda.
- Dificultades de mantener el área limpia y desinfectada.
53
TRATAMIENTO TÉRMICO DEL JUGO MIXTO
Importante etapa para reducción de contaminantes (Bacterias y
Levaduras).
Temperatura: 110 – 112 ºC, o superiores.
Reducción de niveles de contaminación a valores iguales o menores de 101
bacterias/ml.
54
Proceso de elaboración
Almacenamiento y manejo de mieles
DETERIORO TECNOLÓGICO
• Causadas durante el manejo de la cañaFavorece el Favorece el Favorece el Favorece el deterioro deterioro deterioro deterioro microbiano.microbiano.microbiano.microbiano.
•Principal factor Materias Extrañas.Materias Extrañas.Materias Extrañas.Materias Extrañas.
•Condiciones climáticas Condiciones climáticas Condiciones climáticas Condiciones climáticas –––– heladas, sequías.heladas, sequías.heladas, sequías.heladas, sequías.•Operaciones unitarias Operaciones unitarias Operaciones unitarias Operaciones unitarias –––– quema, sistema de quema, sistema de quema, sistema de quema, sistema de •Asociados a
56
•Operaciones unitarias Operaciones unitarias Operaciones unitarias Operaciones unitarias –––– quema, sistema de quema, sistema de quema, sistema de quema, sistema de corte, altura de despunte, forma de cargado, corte, altura de despunte, forma de cargado, corte, altura de despunte, forma de cargado, corte, altura de despunte, forma de cargado, fertilización, etc.fertilización, etc.fertilización, etc.fertilización, etc.
•Asociados a
• Consecuencias
•Tenor de fibra.Tenor de fibra.Tenor de fibra.Tenor de fibra.•Desgaste de los equipos.Desgaste de los equipos.Desgaste de los equipos.Desgaste de los equipos.•Problemas en el manejo del proceso de Problemas en el manejo del proceso de Problemas en el manejo del proceso de Problemas en el manejo del proceso de fabricación.fabricación.fabricación.fabricación.
DETERIORO MICROBIOLÓGICO
• Crecimiento y actividad de los microrganismos.Crecimiento y actividad de los microrganismos.Crecimiento y actividad de los microrganismos.Crecimiento y actividad de los microrganismos.
• Productos resultantesProductos resultantesProductos resultantesProductos resultantes ácidos y gomas.ácidos y gomas.ácidos y gomas.ácidos y gomas.
• Jugo de caña Sustrato óptimo para Jugo de caña Sustrato óptimo para Jugo de caña Sustrato óptimo para Jugo de caña Sustrato óptimo para microrganismos.microrganismos.microrganismos.microrganismos.
• Jugo de caña Sustrato óptimo para Jugo de caña Sustrato óptimo para Jugo de caña Sustrato óptimo para Jugo de caña Sustrato óptimo para microrganismos.microrganismos.microrganismos.microrganismos.
57
Presencia de nutrientes (Carbohidratos, Presencia de nutrientes (Carbohidratos, Presencia de nutrientes (Carbohidratos, Presencia de nutrientes (Carbohidratos, sales minerales, etc.sales minerales, etc.sales minerales, etc.sales minerales, etc.Actividad de agua.Actividad de agua.Actividad de agua.Actividad de agua.Condiciones óptimas de pH.Condiciones óptimas de pH.Condiciones óptimas de pH.Condiciones óptimas de pH.Temperatura adecuada.Temperatura adecuada.Temperatura adecuada.Temperatura adecuada.
Debido a
PRINCIPALES CONTAMINACIONES MICROBIOLÓGICAS
• Leuconostoc mesenteriodes.
produce substancias (goma)produce substancias (goma)produce substancias (goma)produce substancias (goma) dextranasaglutinación
dextranasdextranasdextranasdextranasFocosFocosFocosFocos
Extracción.Extracción.Extracción.Extracción.FermentaciónFermentaciónFermentaciónFermentación
Azúcar pHt °C
58
Problemas en el proceso.Problemas en el proceso.Problemas en el proceso.Problemas en el proceso.
Contaminación en el proceso de fermentación.Contaminación en el proceso de fermentación.Contaminación en el proceso de fermentación.Contaminación en el proceso de fermentación.
•espumas mas resistentes.•grumos
PérdidasPérdidasPérdidasPérdidas Aumento de la viscosidad.Aumento de la viscosidad.Aumento de la viscosidad.Aumento de la viscosidad.
Rendimiento menorRendimiento menorRendimiento menorRendimiento menor de la fermentación.de la fermentación.de la fermentación.de la fermentación.
PRINCIPALES CONTAMINACIONES MICROBIOLÓGICAS
AchromobacterAchromobacterAchromobacterAchromobacterFlavobacteriumFlavobacteriumFlavobacteriumFlavobacteriumMicrococcusMicrococcusMicrococcusMicrococcusEscherichia coliEscherichia coliEscherichia coliEscherichia coliLeuconostoc Leuconostoc Leuconostoc Leuconostoc
BACTERIASBACTERIASBACTERIASBACTERIAS
GénerosGénerosGénerosGénerosLeuconostoc Leuconostoc Leuconostoc Leuconostoc mesenteroides y mesenteroides y mesenteroides y mesenteroides y dextraniumdextraniumdextraniumdextraniumAerobacterAerobacterAerobacterAerobacter
59
Caña saludable
101010104 4 4 4 –––– 101010108 8 8 8 bacterias /gramobacterias /gramobacterias /gramobacterias /gramo101010103333 –––– 101010104 4 4 4 hongoshongoshongoshongosCrecen hasta 4 dias ( pH límite 4,8)Crecen hasta 4 dias ( pH límite 4,8)Crecen hasta 4 dias ( pH límite 4,8)Crecen hasta 4 dias ( pH límite 4,8)
CONTAMINACIONES MICROBIOLÓGICAS IMPACTOS
• Producción de AlcoholProducción de AlcoholProducción de AlcoholProducción de Alcohol� Perdidas de rendimiento e inhibición de Perdidas de rendimiento e inhibición de Perdidas de rendimiento e inhibición de Perdidas de rendimiento e inhibición de levaduras.levaduras.levaduras.levaduras.
� Reducción de viabilidad del fermento Reducción de viabilidad del fermento Reducción de viabilidad del fermento Reducción de viabilidad del fermento (diminuye el porcentaje de fermento en el (diminuye el porcentaje de fermento en el (diminuye el porcentaje de fermento en el (diminuye el porcentaje de fermento en el vino)vino)vino)vino)vino)vino)vino)vino)
� Floculación del fermento Floculación del fermento Floculación del fermento Floculación del fermento relación de relación de relación de relación de células de levadura/células de bacterias.células de levadura/células de bacterias.células de levadura/células de bacterias.células de levadura/células de bacterias.
---- Clarificación del jugo. (temp. 100 a 105 Clarificación del jugo. (temp. 100 a 105 Clarificación del jugo. (temp. 100 a 105 Clarificación del jugo. (temp. 100 a 105 °°°°C) C) C) C) elimina células vegetativas, esporuladas y elimina células vegetativas, esporuladas y elimina células vegetativas, esporuladas y elimina células vegetativas, esporuladas y bacterias formadoras de dextranas (remoción bacterias formadoras de dextranas (remoción bacterias formadoras de dextranas (remoción bacterias formadoras de dextranas (remoción del 50 %). del 50 %). del 50 %). del 50 %).
60
LEVADURAS Y BACTERIAS
61
Físicas MicrobiológicasFisico-QcasPROCESO
COCIMIENTO
EVAPORACIÓN
CLARIFICACIÓN
MOLIENDA
POSIBILIDAD DE PÉRDIDAS
DESHIDRATACIÓN
DESTILACIÓN
ALMACENAMIENTO MIELES
FERMENTACION
ALMACENAJE Y DISTRIBUCIÓN
Rendimiento Fabril vs. Eficiencia Fabril
Calco.exe Siova.exeINGENIO “A” INGENIO “B”
10,0 RENDIMIENTO FABRIL % 11,0
100 Kg.azúcar/tn caña 110
12.5 Pol % caña 14.5
100/125=80 EFICIENCIA FABRIL % 110/145=76
116 Kg.Az./tn caña
10 * Azúcar (kg./t caña)
PC10* ART Alcohol (Kg./t caña)
ARTc
PÉRDIDAS
10 * PC - Azúcar 10*ARTc – ART Alcohol
PÉRDIDAS
PC = pol % caña
PC ARTc
ART = Az. Red. Totales
85
87
89
Eficiência industrial ART (%) Safra 00/01
Média 86%
Eficiencia ART% zafra 00/01Eficiencia ART% zafra 00/01
Media 86%Media 86%
75
77
79
81
83
P I T N F K C B E M Q H J L R G D S OUsinas CopersucarIngenios CopersucarIngenios Copersucar
CALIDAD DE LA
MATERIA PRIMA
CALIDAD DE LA
MATERIA PRIMA
EFEF
100100**
0,64750,6475
VEVEWW
ff- 1- 1==
ART perdido (Kg./t caña)ART perdido (Kg./t caña)
Alcohol (L/t caña)Alcohol (L/t caña)
Pérdidas de ART en FERMENTACIONPérdidas de ART en FERMENTACION
EFEF**0,64750,6475
WWff
==
Eficiencia de Fermentación (%)Eficiencia de Fermentación (%)
Ejemplo: VE= 71,3 L/t cañaEjemplo: VE= 71,3 L/t cañaEF= 92% ���� Wf = 8,81 Kg./t cañaEF= 92% ���� Wf = 8,81 Kg./t cañaEF= 84% ���� Wf = 17.62 Kg./t cañaEF= 84% ���� Wf = 17.62 Kg./t caña
Porcentaje de los Azúcares Porcentaje de los Azúcares Reductores Totales en caña (ARTc) Reductores Totales en caña (ARTc) que se recuperan en los productos que se recuperan en los productos
Porcentaje de los Azúcares Porcentaje de los Azúcares Reductores Totales en caña (ARTc) Reductores Totales en caña (ARTc) que se recuperan en los productos que se recuperan en los productos
Alternativa recomendadaAlternativa recomendadaAlternativa recomendadaAlternativa recomendada
que se recuperan en los productos que se recuperan en los productos finales (azúcar, alcohol, levaduras finales (azúcar, alcohol, levaduras
secas ,etc.)secas ,etc.)
que se recuperan en los productos que se recuperan en los productos finales (azúcar, alcohol, levaduras finales (azúcar, alcohol, levaduras
secas ,etc.)secas ,etc.)
Total de ART en productosTotal de ART en productosTotal de ART en productosTotal de ART en productosTotal de ART en cañaTotal de ART en cañaTotal de ART en cañaTotal de ART en caña
Eficiencia =Eficiencia =Eficiencia =Eficiencia =
Valor promedio considerado para los productos finales
1 Tonelada de caña
100 Kilogramos de azúcar
45 Kilogramos de melaza
(Rto. Fabril =10)
(Mza= 4,5 % caña)45 Kilogramos de melaza (Mza= 4,5 % caña)
BrixBrix 92 %92 %
PurezaPureza 41,5 %41,5 %
ARDARD 12,35 %12,35 %
ARIARI 2,6 %2,6 %
ARD= Azúcares Reductores Directos
ARI = Azúcares Reductores Infermentescibles
EFICIENCIA DE PROCESOS ASUMIDAS
FERMENTACIÓN = 84%
DESTILACIÓN, DESHIDRATACIÓN Y ALMACENAMIENTO = 95%
Kg. de ART en productos / Tn. de caña molida
Azúcar = 100 Kg. / 0,95 = 105,26 Kg.
Melaza = 22,47 Kg.
ART recuperados por tonelada de caña = 127,73 Kg.
Invertasa
C12H22O11 + H2O 2 C6H12O6
Sacarosa + agua Glu cosa + Fructosa
ESTEQUIOMETRIA DE LA PRODUCCION DE ETANOL
342/360= 0.95
342 18 180 180
EnzimasC6H12O6 2 CH3-CH2-OH + 2 CO2 + Calor
Glucosa o Fructosa Etanol + Anhídrido carbónico
180 92 + 88100 kg 51,11 kg . + 48,89 kg.
64,75 litros
342/360= 0.95
PC 14,0 %PC 14,0 %ARD 0,65 %ARD 0,65 %
EFICIENCIAEFICIENCIA153.90 kg ARTc153.90 kg ARTc
1 t de caña1 t de caña
83,0283,02%%127,73127,73153,90153,90
x 100x 100
PÉRDIDA: PÉRDIDA: 16,98 %16,98 %
PÉRDIDA:PÉRDIDA:26,13 kg 26,13 kg ART/t cañaART/t caña
105,26 105,26 + + 22,4722,47 = 127,73 kg ART productos= 127,73 kg ART productos
16,98 %16,98 %
100 kg azúcar100 kg azúcar 45 Kg melaza45 Kg melaza
1001000,950,95 = 105,26 ARTaz= 105,26 ARTaz 22.47 ART Mza22.47 ART Mza
ART por tonelada de caña = 153,9 Kg.
PRODUCCION DE ALCOHOL ANHIDRO
22,47 Kg.105,26 Kg.Azúcar Melaza
22,47 Kg.105,26 Kg.
* 0,84 * 0,95 * 0,6475
Total / tn caña = 66 litros
11,61 litros54,39 litros
PC 13,50PC 13,50ARD 0,7ARD 0,7 149,02 kg ART 149,02 kg ART 1 t de caña1 t de caña
137,09 kg ART 137,09 kg ART
132,98 kg ART 132,98 kg ART
130,32 kg ART 130,32 kg ART
127,71 kg ART 127,71 kg ART
92%92%
97%97%
98%98%
98%98%
MOLIENDA
CLARIFICACION
INDETERMINADAS
127,71 kg ART 127,71 kg ART
107,27 kg ART 107,27 kg ART
98%98%
84%84%
0,64750,6475
69,46 litros 69,46 litros 65,99 litros65,99 litros95%95%
INFERMENTESCIBLES
FERMENTACION
DEST. DESHIDRAT, ALMAC.
Calidad de la materia prima y su incidencia en la producción simultanea de azúcar y alcohol.
Un producto alimenticio.
Azúcar Calidad industrialCalidad industrialUn producto alimenticio.
Un producto alimenticio + un producto energético
Azúcar y Alcohol
industrialindustrial
El producto energético (etanol) se obtiene por un proceso microbiológico
Precio en mercado del Azúcar.Precio en mercado del alcohol.Costo de la producción de azúcar.Costo de la producción de alcohol.Eficiencia fabril de recuperación de azúcar.
Las variables directamente involucradas en la defin ición de las cantidades de azúcar y alcohol a producir en un ing enio dedicado a la producción simultánea de estos productos son:
Salvo el precio de los productos, cada una de las o tras variables son inherentes a la planta fabril en estudio, por lo cu al es necesario el análisis
individual donde puedan contemplarse en función de los equipos disponibles, las opciones de viabilidad del proyect o de producción
simultánea.
Eficiencia fabril de recuperación de azúcar.Eficiencia fabril en la producción de alcohol.Capacidad de producción de azúcar.Capacidad de producción de alcohol.
( Producción simultánea de azúcar y alcohol )
ART a proceso
Alcohol
Azúcar
3
1
2
4
Resultados:La resolución de los balances en cada uno de los co lectores de vapor se resuelven usando el comando Solver de EXCEL.
Algunas alternativas a explorar en el corto plazo que incrementen la eficiencia de la producción simultanea de azúcar y alcohol.
Sector Agrícola:• Variedades con mayores contenidos de azúcares fermentescibles totales y porcentajes de fibra mayores.
• Sustitución de fertilizantes químicos por productos renovables.
• Operaciones de cosecha y transporte orientadas a la calidad • Operaciones de cosecha y transporte orientadas a la calidad final de la materia prima y al uso racional de la energía.
Sector Industrial:• Cuidados complementarios en el control microbiológico.
• Mejoras en la eficiencia de fermentación.
• Implementación de sistemas térmicos integrados que racionalicen el consumo energético.
Muchas gracias por su atenciónMuchas gracias por su atención
Ing. Marcelo Ruiz