El azúcar de mesa proviene de la caña de azúcar, una planta tropical que puede crecer hasta 6 metros de altura y produce sacarosa mediante fotosíntesis. El azúcar molida incluye impurezas como melaza, residuos vegetales y sales. Por lo tanto, la refinación de la caña de azúcar (afinación, carbonatación y decoloración) ayuda a obtener azúcar pura y comestible. Además, las áreas clave de producción y refinación de caña de azúcar son el norte tropical de Queensland, el norte de Nueva Gales del Sur, Florida, Louisiana y Texas en los EE.UU., Brasil, India y Tailandia.
Crecimiento y Cosecha de la Caña de Azúcar
- Descripción de la Caña de Azúcar como una Hierba Tropical: La caña de azúcar es una hierba tropical que puede crecer hasta 6 metros de altura. Tiene tallos gruesos y fibrosos ricos en sacarosa para la producción de azúcar.
- Condiciones Ideales de Crecimiento: Las condiciones ideales son climas cálidos y soleados libres de heladas, con temperaturas entre 25-35°C. El suelo debe ser bien drenado y fértil con un pH de 6-7 y requiere unos 1500-2500 mm de lluvia anual o riego equivalente.
- Regiones de Cultivo: En Australia, el norte de Nueva Gales del Sur y el norte tropical de Queensland cultivan caña de azúcar. Uttar Pradesh en India y la región centro-sur de Brasil son otros.
- Proceso de Plantación y Cultivo de Caña de Azúcar: Los fragmentos de tallo con 2-3 yemas, llamados «setts», se propagan para la caña de azúcar. Tarda aproximadamente de 9 a 24 meses en madurar, dependiendo de la variedad y hábitat.
- Métodos de Cosecha: En muchos países, la caña se cosecha manualmente con machetes. Se utilizan cosechadoras automáticas para cortar la caña en trozos y recogerla en horas.
Procesamiento Inicial en el Ingenio Azucarero
- Transporte de la Caña Cosechada al Ingenio: Camiones, trenes y barcazas transportan la caña cosechada. Menos tiempo de procesamiento previene la inversión de sacarosa y el crecimiento microbiano.
- Pesaje y Trituración de los Tallos de Caña: La caña se pesa en balanzas calibradas al momento de la entrega para mayor precisión. Luego, las trituradoras dividen los tallos en trozos fibrosos para aumentar la exposición celular.
- Extracción de Jugo mediante Trituración y Molienda: Los molinos de rodillos trituran la caña triturada, extrayendo el jugo. Una contracorriente de agua (imbibición) aumenta la eficiencia de extracción.
- Remoción de Impurezas (Usando Cal y Calentamiento): El jugo se trata con cal y se calienta a 105°C. Precipita impurezas, incluyendo carbonato de calcio, que se filtran.
- Concentración del Jugo en Jarabe: El jugo clarificado se concentra en evaporadores de efecto múltiple, aumentando la concentración de sacarosa del 15% al casi 60%.
- Cristalización Inicial y Separación de Azúcar Crudo de la Melaza: El jarabe se siembra con cristales finos y se evapora al vacío. Finalmente, las centrifugadoras separan los cristales de azúcar crudo de la melaza, obteniendo un 96-98% de sacarosa en azúcar crudo.
Transporte y Almacenamiento de Azúcar Crudo
Según la ubicación y la infraestructura, las barcazas, trenes y camiones transportan el azúcar crudo a las refinerías. Las barcazas reducen los costos de manejo para grandes cantidades a través de vías fluviales. El ferrocarril se adapta al transporte terrestre de larga distancia y tiene una gran capacidad. Los camiones son válidos para rutas más cortas o lugares sin ferrocarril. El azúcar crudo se almacena en instalaciones con control climático para evitar el crecimiento microbiano. Para suprimir la actividad microbiana, tales almacenes tienen baja humedad y temperaturas por debajo de 25°C. El azúcar se airea y se monitorea para mantener una humedad por debajo de 0.25-1.10% durante todo el almacenamiento para evitar aglomeraciones y fermentación. La carga y descarga automatizadas disminuyen la contaminación para mantener la pureza del azúcar hasta su refinación posterior.
Etapas de la Refinación de la Caña de Azúcar
Afinación
Agregar jarabe caliente y concentrado al azúcar crudo elimina la capa de melaza. Ablandar la melaza con este jarabe hace que la separación sea más sencilla. Muchos contaminantes iniciales son eliminados por dispositivos centrífugos que separan el jarabe de los cristales de azúcar. Además, la afinación produce licor de azúcar, una solución de azúcar disuelta en agua caliente adecuada para la filtración. En general, este paso prepara el azúcar crudo para la siguiente etapa mientras elimina el 50% de sus impurezas de color.
Purificación
La carbonatación se refiere al procedimiento principal de purificación. El licor de azúcar se trata con cal y dióxido de carbono, formando precipitado de carbonato de calcio. El precipitado atrapa gomas, aminoácidos y colorantes. Estas impurezas se filtran, dejando la solución de azúcar más transparente. Recuerda que el lodo de molino (el sólido restante) no se desperdicia y se reutiliza. Como acondicionador del suelo, repone nutrientes en los cultivos para una mayor sostenibilidad en la refinación de caña de azúcar.
Decoloración
La decoloración aclara el licor mientras elimina contaminantes de color. Utiliza carbón animal pirolyzado, carbón granular o resina de intercambio iónico. El carbón óseo hecho por pirolyzation animal absorbe color y cenizas debido a su gran área superficial. El carbón granular de carbón o coco decolora bien. Las resinas de intercambio iónico estirénicas o acrílicas neutralizan los contaminantes de color y son flexibles. Estos procesos hacen que la solución sea transparente y prácticamente pura antes de la cristalización.
Cristalización
La cristalización ayuda a convertir el líquido claro en cristales de azúcar. Inicialmente, los evaporadores concentran el licor mientras eliminan agua. La luz ultravioleta esteriliza el líquido y elimina microbios. Los tanques de vacío reducen las temperaturas de ebullición para prevenir el desarrollo de color. La cristalización de sacarosa comienza con cristales de semilla. Posteriormente, la mezcla de masa cocida se centrifuga para separar los cristales de azúcar del jarabe. Además, después del secado, los cristales de azúcar se clasifican por tamaño. El jarabe dorado y la melaza se preparan a partir del jarabe residual para un uso más eficiente de los recursos.
Productos Finales de Azúcar y Subproductos
La refinación de la caña de azúcar produce productos y subproductos necesarios para diferentes sectores. El producto principal es el azúcar refinado blanco: granulado, caster y en polvo. Se añaden diversas cantidades de melaza al azúcar blanco para hacer azúcar moreno claro y oscuro. Otro producto clave es el azúcar líquido, que incluye jarabes. Como se mencionó anteriormente, el jarabe residual después de la refinación ayuda a hacer jarabe dorado y melaza, lo que aumenta el valor y reduce la basura. El bagazo y la melaza son subproductos importantes. Los ingenios azucareros generan energía mientras queman bagazo, el residuo fibroso de la caña triturada. La melaza rica en nutrientes se utiliza en la alimentación animal, la fermentación de alcohol y medicamentos.
Sostenibilidad y Consideraciones Ambientales
El reciclaje y reutilización de subproductos reduce los desperdicios y el impacto ambiental en la refinación del azúcar. Los ingenios azucareros y las comunidades locales utilizan el bagazo como fuente de energía renovable. El proceso de refinación también produce melaza para alimentación animal, destilerías y panaderías. Para recuperar la sacarosa y evitar el desperdicio de agua, se recicla el agua dulce residual. En particular, se rellena y reutiliza el carbón activado de los filtros para reducir el impacto ambiental. Las resinas de intercambio iónico y los evaporadores al vacío fortalecen el uso de recursos y energía para una mayor eficiencia. Estas iniciativas mantienen la refinación de caña de azúcar ecológicamente benigna y rentable.
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