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Azúcar
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¿Qué es el azúcar?

El azúcar o sacarosa C12 H22O11 es un disacárido no reductor y existe en muchos vegetales pero se extrae principalmente de la caña de azúcar y de la remolacha de azúcar.

El azúcar cristalizado se conocía en China e India desde hace 2500 años. El azúcar cristalizada era ya conocida en Persia en el siglo IV a.C. y provenía seguramente de la India, donde se extraía de una variedad salvaje de caña.

Los azúcares son compuestos químicos del grupo de los hidratos de carbono que se disuelven en agua con facilidad; son incoloros, inodoros y normalmente cristalizables. Todos tienen un sabor más o menos dulce.

El azúcar está presente en diferentes alimentos: frutas, vegetales, miel, etc. Las personas agregan azúcar a sus alimentos para endulzarlos.

El nombre azúcar se utiliza para diferentes monosacáridos y disacáridos, que generalmente tienen sabor dulce, aunque por extensión se refiere a todos los hidratos de carbono.

El azúcar de mesa normalmente consumido corresponde a la sacarosa, un disacárido formado por una molécula de glucosa y una de fructosa, que se obtiene frecuentemente de la caña de azúcar o de la remolacha. Cada día es más frecuente en platos y dulces preparados encontrarse otros azúcares diferentes, sólo glucosa, sólo fructosa, básicamente de la planta de maíz (por su asimilación más lenta) o combinados con edulcorantes artificiales.

Otros azúcares son la galactosa y la lactosa.

El azúcar puede formar caramelo al calentarse por encima de su punto de fusión, especialmente en presencia de compuestos amino (Reacción de Maillard)

La industria donde se realiza la fabricación del azúcar se llama ingenio.

Variedades comerciales del azúcar

El azúcar blanco, según las exigencias del mercado, se expende en diferentes formas:

Azúcar molido: se obtiene por trituración mecánica del azúcar en panes.

Azúcar granulado: formado por cristales más o menos grandes.

Azúcar bruto: que se comercia según su riqueza en sacarosa y su color.

Azúcar en cubos: se obtiene humedeciendo el azúcar refinada con jarabe incoloro; moldeado en cubos o en pancitos es llevado a secadores especiales.

Azúcar pile: se presentan en terrones irregulares que se obtienen desecando el azúcar en un tambor rotatorio en donde llega una corriente de aire seco.

Azúcar glas o impalpable: se prepara moliendo el azúcar cristalizado hasta polvo muy fino y mezclándolo con un 3% de almidón para impedir el empastado.

Azúcar cande: se evapora una disolución de azúcar en recipientes de cobre, cuya parte interior contiene hilos atravesados; se deja enfriar lentamente. Hermosos cristales prismáticos se aglomeran alrededor de los hilos y en las paredes de los recipientes. La disolución se coloca en estufas calentadas a 60º C; después de 10 o 12 días se rompe la corteza superior para dejar salir el jarabe. Los cristales se lavan con agua tibia y son secados a la estufa. Se emplea en la fabricación de vino de champagne; se usa también contra la tos.

Azúcar rubia, morena o negra: es menos refinada y contiene trozos de otros azúcares y sustancias coloreadas y tiene un agradable sabor.

Jarabes: son soluciones concentradas de azúcar, con presencia de azúcar invertido que impide su cristalización. Entre los jarabes se incluyen las melazas, los melados, y el jarabe dorado.

Azúcar vainillado: es azúcar glass o implaplable al que se le ha añadido vainillina en polvo para lograr sabor y aroma de vainilla.

Elaboración del azúcar de caña

Proceso Industrial básico

La caña llega a el ingenio donde se extrae el jugo, este se clarifica y luego se cristaliza para separar el azúcar. La extracción se hace generalmente en un molino que pasa la caña entre 3 o cuatro masas de acero que exprimen los tallos y sacan todo el jugo. Para mejorar la extracción se añade agua para sacar más del azúcar. El residuo sólido fibroso se llama bagazo y es usado para hacer papel y para quemar en caldera para todo el proceso del ingenio. El jugo extraído (llamado guarapo) tiene 10 a 14% de sacarosa. Este se mezcla con cal para evitar la acidificación y se pasa por diversos clarificadores para extraer los residuos sólidos. Una vez clarificado se evapora parte del agua para llevar la concentración de azúcar a 60%. Aquí se inicia un proceso de cocción al vació (para mantener la temperatura más baja y reducir la caramelización) hasta llegar a sobresaturar la masa. Luego se introduce polvillo de azúcar que funciona como semilla alrededor del cual crecen los cristales de azúcar. La masa luego pasa a una centrífuga que tiene una malla en sus paredes. Al girar muy rápido, la fuerza centrífuga empuja la miel a través de la malla y deja solo el azúcar. El azúcar resultante es crudo y contiene 97% de sacarosa. Esta azúcar se puede enviar a una refinería para sacar azúcar blanca. La miel resultante puede volverse a cristalizar y centrifugar un par de veces para recuperar más azúcar. Alternativamente, en años recientes se ha vuelto posible fermentar estos jugos produciendo menos azúcar y más etanol. Las ventajas del etanol como combustible son tanto ambientales como de reducir la dependencia de gasolina.En algunos países el jarabe se sulfita, que es una manera de blanquear el azúcar al añadirle dióxido de azufre. Este azúcar, llamado sulfitado, es similar al crudo pero de color más blanco (el crudo es habano) pues las impurezas han sido desteñidas.

De este proceso queda azúcar y una miel final llamada melaza. La melaza se usa para alimento animal y para hacer alcohol.

El azúcar crudo se refina para remover todas las impurezas y dejar un cristal de la molécula de sacarosa lo más puro posible. El proceso se inicia con la afinación, en la cual los cristales son lavados para remover la melaza adherida. El azúcar resultante se disuelve y se clarifica más. Luego se añade ácido fosfórico y sacarato de calcio para que formen fosfato de calcio que se precipita y arrastra otras impurezas. Alternativamente puede usarse un proceso de carbonatación en el cual el dióxido de carbono reacciona con el calcio para formar carbonato de calcio que produce el mismo efecto. El líquido resultante se decolora y filtra en carbón activado (carbón vegetal o de hueso) que absorben las impurezas. Luego esto se concentra, y se cuece en tachos (tanques de cocimiento al vacío) y se separa el azúcar de la miel en centrifugas.

Recepción

La caña que llega del campo se revisa para determinar las características de calidad y el contenido de sacarosa, fibra y nivel de impurezas. Luego se pesa en básculas y se conduce a los patios donde se almacena temporalmente o se dispone directamente en las mesas de lavado de caña para dirigirla a una banda conductora que alimenta las picadoras.

Picado de caña

Las picadoras son unos ejes colocados sobre los conductores accionados por turbinas, provistos de cuchillas giratorias que cortan los tallos y los convierten en astillas, dándoles un tamaño uniforme para facilitar así la extracción del jugo en los molinos.

Molienda

La caña preparada por las picadoras llega a unos molinos (acanalados), de 3 a 5 equipos y mediante presión extraen el jugo de la caña, saliendo el bagazo con aproximadamente 50% de fibra leñosa. Cada molino esta equipado con una turbina de alta presión. En el recorrido de la caña por el molino se agrega agua, generalmente caliente, o jugo diluido para extraer al máximo la sacarosa que contienen el material fibroso (bagazo). El proceso de extracción con agua es llamado maceración y con jugo se llama imbibición. Una vez extraído el jugo se tamiza para eliminar el bagazo y el bagacillo, los cuales se conducen a una bagacera para que sequen y luego se van a las calderas como combustible, produciendo el vapor de alta presión que se emplea en las turbinas de los molinos.

Pesado de jugos

El jugo diluido que se extrae de la molienda se pesa en básculas con celdas de carga para saber la cantidad de jugo sacaroso que entra en la fábrica.

Clarificación

El jugo obtenido en la etapa de molienda es de carácter ácido (pH aproximado: 5.2), éste se trata con lechada de cal, la cual eleva el pH con el objetivo de minimizar las posibles pérdidas de sacarosa.

El pH ideal es de 8 a 8.5, lo cual nos da un jugo brillante, volumen de cachaza, aumenta la temperatura entre el jugo mixto y clarificado y se evita la destrucción de la glucosa e inversiones posteriores. ara una buena clarificación se necesita que la cantidad de cal sea correcta ya que esto puede variar la calidad de los jugos que se obtienen.

La cal también ayuda a precipitar impurezas orgánicas o inorgánicas que vienen en el jugo y para aumentar o acelerar su poder coagulante, se eleva la temperatura del jugo encalado mediante un sistema de tubos calentadores.

La temperatura de calentamiento varía entre 90 y 114.4 ºC, por lo general se calienta a la temperatura de ebullición o ligeramente más, la temperatura ideal está entre 94 y 99 º C. En la clarificación del jugo por sedimentación, los sólidos no azúcares se precipitan en forma de lodo llamado cachaza, el jugo claro queda en la parte superior del tanque; el jugo sobrante se envía antes de ser desechada al campo para el mejoramiento de los suelos pobres en materia orgánica.

Evaporación

El jugo procedente del sistema de clarificación se recibe en los evaporadores con un porcentaje de sólidos solubles entre 10 y 12 % y se obtiene una meladura o jarabe con una concentración aproximada de sólidos solubles del 55 al 60 %.

Este proceso se da en evaporadores de múltiples efectos al vacío, que consisten en un conjunto de celdas de ebullición dispuestas en serie. El jugo entra primero en el preevaporador y se calienta hasta el punto de ebullición. Al comenzar a ebullir se generan vapores los cuales sirven para calentar el jugo en el siguiente efecto, logrando así el menor punto de ebullición en cada evaporador. Una vez que la muestra tiene el grado de evaporación requerido, por la parte inferior se abre una compuerta y se descarga el producto. La meladura es purificada en un clarificador.

Cristalización

La cristalización se realiza en los tachos, que son aparatos a simple efecto que se usan para procesar la meladura y mieles con el objeto de producir azúcar cristalizada mediante la aplicación de calor. El material resultante que contiene líquido (miel) y cristales (azúcar) se denomina masa cocida. Esta mezcla se conduce a un cristalizador, que es un tanque de agitación horizontal equipado con serpentines de enfriamiento. Aquí se deposita más sacarosa sobre los cristales ya formados, y se completa la cristalización.

Centrifugación

La masa cocida se separa de la miel por medio de centrífugas, obteniéndose azúcar cruda o mascabado, miel de segunda o sacarosa líquida y una purga de segunda o melaza. El azúcar mascabado debe su color café claro al contenido de sacarosa que aún tiene.

Las melazas se emplean como una fuente de carbohidratos para el ganado (cada vez menos), para ácido cítrico y otras fermentaciones.

Refinación

El primer paso para la refinación se llama afinación, donde los cristales de azúcar moscabado se tratan con un jarabe denso para eliminar la capa de melaza adherente, este jarabe disuelve poca o ninguna cantidad de azúcar, pero ablanda o disuelve la capa de impurezas. Esta operación se realiza en mezcladores. El jarabe resultante se separa con una centrífuga y el sedimento de azúcar se rocía con agua.

Los cristales resultantes se conducen al equipo fundidor, donde se disuelven con la mitad de su peso en agua caliente. Este proceso se hace en tanques circulares con fondo cónico llamados cachaceras o merenchales, se adiciona cal, ácido fosfórico (3 a un millón), se calienta con serpentines de vapor y por medio de aire se mantiene en agitación. El azúcar moscabado, fundida y lavada, se trata por un proceso de clarificación.

Clarificación o purificación

El azúcar moscabado se puede tratar por procesos químicos o mecánicos. La clarificación mecánica necesita la adición de tierra de diatomeas o un material inerte similar; después se ajusta el pH y la mezcla se filtra en un filtro prensa. Este sistema proporciona una solución absolutamente transparente de color algo mejorado y forzosamente es un proceso por lote.

El sistema químico emplea un clarificador por espumación o sistema de carbonatación. El licor que se trata por espumación, que contiene burbujas de aire, se introduce al clarificador a 65ºC y se calienta, provocando que la espuma que se forma se dirija a la superficie transportando fosfato tricálcico e impurezas atrapadas ahí. El licor clarificado se filtra y manda decolorar. Este proceso disminuye bastante la materia colorante presente, lo que permite un ahorro en decolorantes posteriores.

El sistema de carbonatación incluye la adición de dióxido de carbono depurado hacia el azúcar fundida, lo cual precipita el carbonato cálcico. El precipitado se lleva 60% del material colorante presente.

Decoloración - Filtración

El licor aclarado ya está libre de materia insoluble pero aún contiene gran cantidad de impurezas solubles; éstas se eliminan por percolación en tanques que contienen filtros con carbón de hueso o carbón activado.

Los tanques de filtración son de 3 metros de diámetro por 6 metros de profundidad, espacio en el que hay de 20 a 80 filtros de carbón; la vida útil del filtro es de 48 hrs. La percolación se lleva a cabo a 82ºC.

Los jarabes que salen de los filtros se conducen a la galería de licores, donde se clasifican de acuerdo con su pureza y calidad. Los licores de color más obscuro se vuelven a tratar para formar lo que se conoce como “azúcar morena suave”.

Una vez clasificados los licores se pasan a un tanque de almacenamiento, de donde se toman para continuar el proceso de acuerdo al producto final deseado. Los cristales finos de azúcar se hacen crecer a un tamaño comercial por medio de una velocidad de evaporación o ebullición controlada, de agitación y de adición de jarabe. La velocidad no debe ser muy alta ya que se formarán cristales nuevos impidiendo que los ya existentes crezcan.

De los equipos de cristalización pasamos el producto a los tanques de mezclado para uniformar sus características, de ahí a las centrífugas y finalmente al área de secado. Otra posibilidad es pasar de los cristalizadores a otro tipo de cristalizadores, donde obtenemos otros tamaños de partículas: cristales finos para siembra, de aquí pasamos nuevamente a fundición, mezcladoras y centrífugas para separar las melazas de los cristales.

Secado

El azúcar húmeda se coloca en bandas y pasa a las secadoras, que son elevadores rotatorios donde el azúcar queda en contacto con el aire caliente que entra en contracorriente. El azúcar debe tener baja humedad, aproximadamente 0.05 %, para evitar los terrones.

Enfriamiento

El azúcar se seca con temperatura cercana a 60ºC, se pasa por los enfriadores rotatorios inclinados que llevan el aire frío en contracorriente, en donde se disminuye su temperatura hasta aproximadamente 40-45ºC para conducir al envase.

Envasado

El azúcar seca y fría se empaca en sacos de diferentes pesos y presentaciones dependiendo del mercado y se despacha a la bodega de producto terminado para su posterior venta y comercio.

Elaboración del azúcar de remolacha

Las remolachas lavadas, pasan a los cortarraíces que las rallan. La pulpa obtenida se introduce en los difusores, calderas que se comunican entre sí y en las cuales el azúcar se disuelve por acción del agua caliente.

El líquido azucarado pasa a una caldera en que se somete a la acción de la cal. La cal en exceso, se precipita después, por una corriente de CO2

(proceso de carbonatación). Siguen las operaciones de filtración en los filtros prensa y su blanqueado o decoloración, hasta transformarse en un jarabe claro. Posteriormente, se concentra en aparatos de triple efecto y después de la cocción, se procede a la cristalización, la turbinación y la refinación como en el caso del azúcar de caña.

Las melazas fermentadas pueden dar alcohol por destilación. Los residuos de esta destilación suministran compuestos metálicos, aminas, y por último, un residuo sólido: el salino, formado principalmente de sales de potasio, que se extraen por lixiviación metódica.

La fabricación del azúcar, a partir de remolacha, se compone de las diversas fases.

Descarga, lavado y troceado de las remolachas

Las remolachas llegan a la fábrica descoronadas, se analizan pequeñas muestras para determinar el contenido de azúcar antes de entrar a la fábrica. Se descargan en silos por medios mecánicos a través de canales por los que circula agua. Los canales conducen a la alimentación de las bombas que elevan la mezcla agua-remolachas hasta la parte superior de una instalación de lavado.

A continuación las remolachas pasan por captadores de piedras, captadores de raicillas y lavadores. Las remolachas lavadas se transportan al piso superior, cayendo a unas tolvas que alimentan a los cortarraíces, que reducen las remolachas a porciones de sección triangular y con 3 mm. de espesor.

Extracción del azúcar

La extracción se realiza por difusión mediante la acción de agua en contra corriente con la masa de cosetas. El fenómeno de difusión consiste en un movimiento lento y regular de los componentes solubles que se encuentran en el interior de las células.

Es importante dirigir el proceso de difusión de forma que se reduzca la extracción de los componentes no azucarados. El líquido azucarado procedente de la difusión, constituye el llamado jugo. Suele tener unos 16º Brix y una pureza del 85%.

Depuración del jugo

Su objetivo es la eliminación de las sustancias no azucaradas que se encuentran disueltas en el jugo azucarado que sale de la difusión . La depuración no se completa totalmente, logrando elevar la pureza desde un 85-91%. El reactivo empleado en esta fase es la cal, bajo forma de lechada de cal, por sus características depuradoras y floculantes.

La depuración se realiza mediante la siguiente secuencia:

PRENCALADO -> ENCALADO -> 1ª CARBONATACIÓN -> 1ª FILTRACIÓN -> 2ª CARBONATACIÓN ->2ª FILTRACIÓN

Las filtraciones se realizan por medio de decantadores, filtros de vacío, filtros de bujías, filtros prensa, etc.

Evaporación del jugo

El jugo procedente de la depuración sale con una densidad aproximada de 15º Brix. Este jugo hay que concentrarlo hasta 90º Brix para que tenga lugar la cristalización del azúcar por sobresaturación.

La evaporación se realiza mediante vapor a baja presión procedente del escape de los turboalternadores de producción de energía eléctrica. El jugo saliente de la evaporación recibe el nombre de jarabe, con unos 65º Brix y una pureza del 90%.

Cocimientos del jarabe

Cuando se concentra el jugo, su viscosidad aumenta rápidamente al aumentar los grados Brix. Al llegar a 80º Brix comienzan a aparecer cristales, perdiendo el jarabe fluidez progresivamente.

Para facilitar y provocar la formación de cristales de azúcar, cuando se ha alcanzado un grado de sobresaturación óptimo, se inyecta, dentro de los aparatos donde se lleva a cabo la cocción, una pequeña proporción de polvo de azúcar.

Cristalización del azúcar

La masa que se forma al final de la cocción es la masa de relleno, que pasa desde los aparatos de cocción a unas máquinas estrujadoras. Con un enfriamiento constante de la masa, se modifica la sobresaturación, con lo cual los cristales de azúcar siguen creciendo.

El tiempo de cristalización es de unas doce horas para el primer producto, otras doce horas para el segundo producto y unas setenta y dos horas para el tercer producto.

Centrifugación y secado del azúcar

Una vez que el licor madre se transforma en azúcar, hay que proceder a separar los cristales para obtener el azúcar de forma comercial. Esta operación se realiza mediante centrifugadoras que separan los cristales del licor madre.

El azúcar obtenido se envía a través de transportadores al secadero para reducir la humedad del azúcar y aumentar así la polarización y permitir una mejor conservación.

Enfermedades que produce el azúcar

Diabetes: la diabetes es una enfermedad producida por una alteración del metabolismo de los carbohidratos en la que aparece una excesiva cantidad de azúcar en la sangre y en la orina.

La diabetes es resultado de un grupo de procesos con causas múltiples. El páncreas humano segrega una hormona denominada insulina que facilita la entrada de glucosa a la célula de todos los tejidos del organismo, como fuente de energía. En un diabético hay déficit en la cantidad de insulina que produce el páncreas, o una alteración de los receptores de la célula de ésta, dificultando el paso de la glucosa. De este modo, aumenta la concentración de la glucosa en la sangre y ésta se excreta en la orina.

En las dos formas de diabetes, la presencia de niveles de azúcar elevados en la sangre durante muchos años es responsable de alteraciones en el riñón, en la vista, en la circulación de las extremidades y necrosis (destrucción de los tejidos del organismo) que en ocasiones puede precisar amputación de extremidades y alteraciones sensitivas por lesiones del sistema nervioso.

Esta enfermedad es hereditaria.

Caries dental: los dientes son susceptibles de sufrir un proceso de putrefacción. La bacteria acidogeniaca dental, que siempre está presente en la boca, reacciona con los hidratos de carbono para formar ácidos capaces de disolver el esmalte. La desintegración del esmalte permite la penetración de otras bacterias. Con el tiempo las caries originan una cavidad o agujero, en la estructura del diente. El proceso de las caries acompaña la formación de gases putrefactos.

Si se obstruye la entrada en la cavidad pulpar, se produce un dolor severo a medida que aumenta la presión de los gases. En muchos casos el diente se puede tratar con tratamiento conducto radiocular que elimina el material infectado que se encuentra en él. En otros casos más graves se extrae el diente.

La higiene dental adecuada y las revisaciones periódicas ayudan a prevenir que los dientes se enfermen. Una dieta bien equilibrada con un aporte mínimo con hidratos de carbono (especial azúcares) puede reducir las infecciones dentales.

Obesidad: es una condición corporal caracterizada por el almacenamiento de una cantidad excesiva de grasa en el tejido adiposo bajo la piel y en el interior de ciertos órganos, así como en los músculos.

El azúcar tiene mucho que ver con esta enfermedad ya que al ser consumida en exceso junto con una serie de procesos se convierte en grasa.

No sólo el azúcar refinada provoca este trastorno sino que también los alimentos fabricados con ésta; como los productos de confitería o las bebidas alcohólicas, que tienen un alto contenido en calorías, pero muy bajo en nutrientes.


Documentación

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