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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 60 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 logar sabor y aroma de
vainilla.
Proceso Industrial
básico a partir de la caña de
azúcar
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.
Elaboración del azúcar
de caña
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.
Proceso de 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.
PROCESO GENERAL DE FABRICACIÓN DEL
AZÚCAR A PARTIR DE LA REMOLACHA AZUCARERA.
La fabricación
del azúcar, a partir de remolacha, se compone de las siguientes fases:
1.-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.
2.-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%.
3.-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.
4.-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%.
5.-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.
6.-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.
7.-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 cotenido en calorías, pero muy bajo en nutrientes.
Documentación:
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