Produção de açúcar: notas sobre o processo

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Notas sobre la producción de azúcar crudo
Research · November 2005
DOI: 10.13140/RG.2.2.25379.45605
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Development and application of process engineering tools for the technological evaluation of industrial plants View project
Osvaldo Gozá
Universidad Tecnológica de la Habana, José Antonio Echeverría
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Osney Pérez Ones
Universidad Tecnológica de la Habana, José Antonio Echeverría
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INSTITUTO SUPERIOR POLITÉCNICO “JOSÉ ANTONIO ECHEVERRÍA” 
FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA 
DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA QUÍMICA 
GRUPO AZÚCAR 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
MONOGRAFIA 
 
NOTAS SOBRE LA PRODUCCIÓN DE 
AZÚCAR CRUDO 
 
Dr. Ing. Héctor E. Pérez de Alejo Victoria, Profesor Titular y Consultante 
Dr. Ing. Osvaldo Goza León, Profesor Titular 
Dr. Ing. Rolando Santana Machado, Profesor Titular 
MSc. Ing. Osney Pérez Ones, Profesor Asistente 
 
Noviembre del 2005 
NOTAS SOBRE LA PRODUCCIÓN DE AZÚCAR CRUDO 
 
NOTA IMPORTANTE 
 
Estimadas Lectoras y Lectores: 
 
Con el fin de mejorar esta versión de las “Notas sobre la Producción de Azúcar Crudo” les 
agradeceríamos mucho que nos hagan llegar cualquier criterio, sugerencia u observación. 
 
Si disponen de fotos, anuncios, diagramas, etc. (sobretodo en colores) del proceso, 
equipamiento azucarero y de producción de vapor y potencia por favor envíenoslos, 
permítanos escanearlos o infórmenos donde “bajarlos” de Internet. 
 
Para comunicarse con los Autores puede usar cualquiera de las direcciones de correo 
siguientes: 
 
alejo@quimica.cujae.edu.cu, alejo@reduniv.edu.cu
osney@quimica.cujae.edu.cu, osneyp@yahoo.com
goza@quimica.cujae.edu.cu, ogoza@yahoo.com
gazucar@quimica.cujae.edu.cu
 
 
Muchas gracias 
 
 
Los Autores 
Facultad Ingeniería Química 
Grupo Azúcar 
ISPJAE 
 
 
 
 2
mailto:alejo@quimica.cujae.edu.cu
mailto:alejo@reduniv.edu.cu
mailto:osney@quimica.cujae.edu.cu
mailto:goza@quimica.cujae.edu.cu
mailto:gazucar@quimica.cujae.edu.cu
NOTAS SOBRE LA PRODUCCIÓN DE AZÚCAR CRUDO 
 
INDICE 
OBSERVACIONES GENERALES.................................................................................... 6 
INTRODUCCIÓN................................................................................................................ 8 
Definiciones de Términos Azucareros ................................................................................ 8 
Caña Verde ......................................................................................................................... 8 
Jugo Absoluto..................................................................................................................... 8 
Biomasa Cañera.................................................................................................................. 9 
Caña Industrial.................................................................................................................... 9 
Brix, Pol y Pureza............................................................................................................. 10 
Azúcar Comercial ............................................................................................................. 10 
Miel Final (MF) o de Purga.............................................................................................. 11 
Bagazo .............................................................................................................................. 11 
Fibra.................................................................................................................................. 11 
Valor Calórico del Bagazo ............................................................................................... 12 
DESARROLLO .................................................................................................................. 13 
Breve Descripción de la Variante de Proceso Tecnológico para Producir Azúcar 
Crudo ComercialMás Común en Cuba........................................................................... 13 
Basculado y Preparación de la Caña Basculado y Preparación de la Caña...................... 14 
Molienda........................................................................................................................... 14 
Filtrado del Jugo Mezclado que sale del Tandem ............................................................ 17 
Ecuaciones del Área de Extracción y Pesaje del Jugo...................................................... 17 
Objetivos de la Purificación. La Alcalización .................................................................. 18 
Calentamiento de los Flujos Másicos Combinados de Jugo Alcalizado y Filtrado.......... 19 
Eliminación de Incondensables en el Jugo Sale de los Calentadores............................... 20 
Sedimentación .................................................................................................................. 21 
Filtración del Fango (Cachaza) del Clarificador .............................................................. 23 
Colado del Jugo Claro ...................................................................................................... 24 
Calentamiento del Jugo Claro .......................................................................................... 25 
Estación de Evaporación .................................................................................................. 26 
Cristalización del Azúcar Comercial................................................................................ 27 
Centrifugación .................................................................................................................. 32 
Secado, Enfriamiento y Envase ........................................................................................ 33 
BIBLIOGRAFÍA ................................................................................................................ 35 
ANEXOS ............................................................................................................................. 39 
Anexo 1.- Balance de Masa Típico para un Esquema de 3 Mazas Cocidas ................. 39 
Anexo 2. Definiciones en Ingles de los Términos Azucareros en la Industria Azucarera 
Sur Africana........................................................................................................................ 40 
 3
NOTAS SOBRE LA PRODUCCIÓN DE AZÚCAR CRUDO 
 
 
 FIGURAS Página 
1 Bagazo Saliendo del Último Molino (Humedad 50 %) 12 
2 Diagrama del Proceso de Producción de Azúcar Crudo 13 
3 Molino de Martillos (Desfibradora, Extremo Derecho) acoplado a Turbina de Vapor 14 
4A Molino de 4 Mazas. Vista de mazas Alimentadora y Delantera 15 
4B Maza Superior de Molino de Caña y el “Colchón” de Bagazo sobre el Conductor, Entrando 
al Molino 
15 
5 Tandem por Motores Eléctricos (Desde donde sale el Bagazo) 16 
6A Filtro Tamiz Parabólico 17 
6B Esquema de Funcionamiento de Tamiz Parabólico 17 
7A Banco de Intercambiadores de Pases Múltiples (Calentadores Honolulu) 20 
7B Esquema de Banco de Calentador WEBRE de 3 Cuerpos (3 Intercambiadores 1-2 en serie) 20 
8A Tanque Flash (Parte Superior Derecha) y Clarificador SRI 21 
8B Esquema de Tanque Flash 21 
9A Clarificador de 4 Bandejas 22 
9B Clarificador SRI de una sola Bandeja ó “Sin Bandejas” 22 
10A Esquema de Funcionamiento del Filtro Rotatorio al Vacío 24 
10B Filtro Rotatorio al Vacío 24 
11 Colador de Jugo Claro 25 
12A Representación Esquemática de un Triple Efecto 26 
12B Estación de Evaporación 26 
13 Esquema de Fabricación de 3 Masas (Templas) Cocidas 28 
14 Estación de Tachos (Típicos / Continuos) y Centrifugas 29 
15 Esquema de Tacho Discontinuo (Tradicional) con Revolvedor 29 
16 Banco de Cristalizadores de Masas Cocidas “C” (Tercera) 31 
17 Batería de Centrifugas 32 
18 Secador – Enfriador de Azúcar 34 
 
 4
NOTAS SOBRE LA PRODUCCIÓN DE AZÚCAR CRUDO 
 
 
 TABLAS 
1 Rendimiento de Fibra en Caña por Hectárea y por Año 9 
2 Características de los Diferentes Tipos de Azucares 10 
3 Características de los Materiales en Estación de Tachos, Cristalizadores y Centrifugas 30 
4 Tiempos de Cocción en Tachos Típicos y con Revolvedor 31 
5 Flujos Másicos % Peso en Caña de las Corrientes en la Producción de Azúcar 39 
 5
NOTAS SOBRE LA PRODUCCIÓN DE AZÚCAR CRUDO 
 
OBSERVACIONES GENERALES 
 
El objetivo de estas Notas es facilitar la comprensión de lo que ocurre en el proceso 
azucarero a los ingenieros y alumnos universitarios que por primera vez se ponen en 
contacto con esta industria, en especial los alumnos que tienen que redactar Informes de 
Practica Laboral y otras actividades docentes., así como trabajar con excelencia el Proyecto 
Integrador de la asignatura Ingeniería de Procesos 4 y 5. Es por esto que las Notas están 
preparadas asumiendo que los Lectores, alumnos ó profesionales, tienen al menos 
actualizados sus conocimientos sobre balances de masa y energía y las operaciones 
unitarias que incluyen flujo de fluidos, transferencia de calor y masa; así como la 
termodinámica técnica. Estas Notas se complementan con otras de similar estilo pero que 
tratan sobre el uso eficiente de la energía en la producción de azúcar crudo. 
 
El Anexo 1 incluye información que es de utilidad directa mientras que la información en 
el Anexo 2 es para los alumnos de pregrado interesados especialmente en la Industria 
Azucarera e ingenieros que utilicen este documento. 
 
Como en Cuba existen diversas variantes tecnológicas para la producción del azúcar 
comercial y la generación de vapor y potencia, la descripción se concentra en las 
tecnologías y equipos más usados en el país en los momentos en que se redacta este 
documento. Las descripciones responden, ante todo, al mínimo indispensable que necesitan 
los alumnos para desarrollar correctamente el Proyecto Integrador. Por tanto lo que se 
describe no siempre corresponde con las tendencias más modernas en la industria 
azucarera. 
 
Para no alargar innecesariamente las descripciones en ocasiones se supone que hay un solo 
equipo de un mismo tipo aunque puedan ser varios, dependiendo del tamaño del ingenio. 
En el caso de equipos, como los intercambiadores de calor, que siempre son más de uno se 
habla de batería ó baterías. 
 
Los alumnos del Proyecto Integrador de IP4/5 se darán cuenta que el proceso y el 
equipamiento de las áreas de purificación y fabricación de masas cocidas no son simulados 
de forma detallada. Esto no debe sorprender a los alumnos pues no se simula por simular 
sino para responder el objetivo básico del Proyecto Integrador que es establecer las 
condiciones técnico - económicas que permitan que funcione lo mejor posible el Sistema 
Termo- Energético (STE). Pero esto no quiere decir que estas Notas no les sean necesarias 
porque la experiencia con más de 1000 alumnos en el trabajo con el Proyecto indica que el 
conocimiento sobre molienda, purificación y la fabricación de masas cocidas es 
indispensable para que puedan analizar adecuadamente los resultados de la simulación del 
STE y hacer los cambios factibles y lógicos para mejorarlo. Teniendo en cuenta de que 
ocurren frecuentes equivocaciones producto de la falta de este conocimiento se incluye en 
las evaluaciones. 
 
Para la descripción se hace uso de varias figuras y esquemas. Cuando estas no se ajustan 
totalmente al proceso más común en Cuba o tienen limitaciones importantes hay 
aclaraciones para subsanar la situación. 
 
 6
NOTAS SOBRE LA PRODUCCIÓN DE AZÚCAR CRUDO 
 
En las descripciones los Autores emplean términos del argot “azucarero cubano”. Como 
algunos de estos pueden crear confusiones, algunas graves, siempre se hacen las 
aclaraciones pertinentes. No obstante los Autores recomiendan a los Lectores limitar el 
empleo de estos términos y utilizar en su lugar la terminología típica de Ingeniería 
Química. 
 
Además de la descripción de cómo son las distintas partesdel proceso en cada área se hace 
referencia a las Operaciones Unitarias vinculadas para se así se pueda comprender la 
esencia de lo que realmente ocurre. Para esto se hacen referencias a diversos textos de 
Ingeniería Química, pero en especial al “Perry’s Chemical Engineer’s Handbook”, 
Electronic Edition, McGraw – Hill Company Incorporated, NY, 1999; pues está disponible 
en la Intranet de la CUJAE en el Sitio Web de la Facultad de Ingeniería Química. 
 
Algunos de los diagramas y una parte importante de la literatura referenciada están en 
ingles, lo que responde al objetivo de que los Lectores, en especial los alumnos de 
pregrado, practiquen y conozcan más este idioma extranjero; en el que aparecen publicados 
los más recientes conocimientos científicos y técnicos. 
 
Teniendo en cuenta las características de estas Notas prácticamente no se tratan los 
aspectos medioambientales. Incluso en el Proyecto de IP4/5 los análisis de los resultados de 
las simulación se realizan básicamente para determinar las mejores condiciones de 
operación para el STE teniendo en cuenta los denominados costos “internos” o sea sin tener 
en cuenta los costos ambientales o “Externos”. Eso no quiere decir que sean 
importantísimos y que hay que tenerlos en mente, pues no solo existen sino que sin su 
empleo adecuado es muy difícil tomar las decisiones correctas, pues una solución por muy 
atractiva que técnica y económicamente (en base a costos internos) pero que cause 
impactos negativos significativos es de poca validez y nada sostenible. Konrad Lorenz, 
Premio Nobel en Medicina en 1973, ha dicho: “La Economía actual es miope; nada puede 
ser económicamente justo sino es ambientalmente válido”. 
 
La literatura sobre Costos Externos es amplia [FLA04], [DIR95], [YAN89], pero en 
algunos casos es muy difícil determinarlos; especialmente los vinculados con pérdidas de 
vida o enfermedades causadas por la contaminación ambiental. En el Capitalismo se usa el 
promedio del valor de los seguros de vida pero en el Socialismo a la vida humana no se le 
pone precio. La falta de de valores numéricos adecuados de los costos externos es la causa 
principal de que no se utilicen en el Proyecto. 
 
 7
NOTAS SOBRE LA PRODUCCIÓN DE AZÚCAR CRUDO 
 
INTRODUCCIÓN 
 
Para la obtención del azúcar se requiere de un proceso largo que empieza en la siembra de 
la caña, pasa por la formación por fotosíntesis de la sacarosa, otros sólidos solubles y la 
fibra y termina en la comercialización del azúcar. Por tanto la “fabrica” de sacarosa es la 
planta y lo que se realiza en el ingenio es la extracción del jugo y su preparación para 
cristalizar la mayor parte de la sacarosa que entró a la fábrica. Dos ventajas de la 
producción de azúcar son que: a) la fibra de la caña es el combustible para generar vapor 
(calor) y potencia y b) el agua de la caña, en forma de condensados, se utiliza en el 
Generador de Vapor (GV)1 y en otras partes del proceso tecnológico. 
 
Definiciones de Términos Azucareros 
 
Existen múltiples términos azucareros cuyos significados aparecen en diversas fuentes 
bibliográficas como [CHEN99]2, [SOU04], [AUS00], [PAY68] y [PEL96]. La 
información, en ingles, contenida en [SOU04] constituye el Anexo 2; lo que permite 
disponer de un valioso conocimiento técnico y cumplir el objetivo del Proyecto Integrador 
de incrementar en cantidad y calidad el vocabulario de los alumnos, en ese idioma. A 
continuación se definen y comentan aspectos importantes sobre los términos azucareros 
mínimos indispensables para entender estas Notas. Los comentarios sobre las definiciones y 
están basadas en la experiencia de los Autores y la literatura antes citada, en especial 
[CHEN99] que toma como referencia principal los denominados Métodos ISSCT 
(Internacional Society of Sugar Cane Technologists) y [PEL96]. 
 
Caña Verde 
 
Los elementos que conforman la caña verde limpia recién cortada son muy diversos y 
varían apreciablemente con: a) las condiciones climáticas (lluvia, frío, humedad relativa, 
etc.); b) el cultivo (riego, fertilización, etc.); c) edad en el momento de la cosecha (en Cuba: 
12 -15 meses); d) Variedad (Jaronú, Mayarí, Canal Point, Barbados, etc.); e) Cepa (caña 
planta, retoños: 1 a 5 cortes) y f) madurez (mayor o menor contenido de sacarosa). Los 
componentes del tallo limpio de la caña (que es el que se analiza en el Laboratorio) se 
reportan comúnmente en función de grandes grupos de sustancias, como: agua (65 – 76 %), 
fibra (11-14 %), sacarosa (8 -17 %), otros azucares (glucosa/dextrosa y fructosa/levulosa) y 
sólidos solubles no azúcares. Estos últimos son un gran conjunto de sustancias orgánicas e 
inorgánicas. 
 
Jugo Absoluto 
 
Es el jugo que contiene la caña verde y está formado por los sólidos solubles totales 
(sacarosa + sólidos solubles no sacarosa) y el agua. Este jugo se encuentra dentro de las 
 
1 El Generador de Vapor (GV) está formado por el Horno y la Caldera pero muchas personas usan el término 
“Caldera” en lugar de GV; lo que puede crear confusiones; especialmente en el caso del proceso azucarero 
donde el área que incluye desde la purificación del jugo hasta el almacenamiento del azúcar se le denomina 
“Casa de Calderas”. 
2 Páginas 983 - 1034 
 8
NOTAS SOBRE LA PRODUCCIÓN DE AZÚCAR CRUDO 
 
células fibrosas. La parte que se extrae forma el jugo que pasa a purificarse y el resto 
acompaña la fibra húmeda que sale del último molino (bagazo). No debe confundirse este 
jugo con el denominado “jugo de primera extracción”, que como lo indica su nombre es el 
primero que se extrae en el proceso. 
 
Biomasa Cañera 
 
La caña tiene un alto potencial como combustible renovable. Como se muestra [ROM1] en 
la Tabla 1 su rendimientos, en materia seca (fibra) por hectárea y por año, son al menos 4, 
5 veces superiores a la del Pino. La caña energética es una variedad de caña con 30 % de 
fibra ó mas y poco jugo; que como es de baja calidad se envía a las destilerías anexas a los 
ingenios. La biomasa cañera suministra al ingenio fibra, pero comúnmente se dice que 
proporciona a la fábrica bagazo y paja. Esto puede ser confuso así que hay que prestar 
atención a los dos términos anteriores. 
 
Tabla 1.- Rendimiento de Fibra de la Caña por Hectárea y por Año. 
 
 
Caña Industrial 
 
La caña que llega a la fábrica se denomina “caña industrial” y es una mezcla de cañas de 
diferentes variedades, cepas, edades y nivel de madurez. En la composición de la caña 
industrial, que cuando se corta empieza a deteriorarse y a perder agua, se incluyen las 
impurezas incorporadas en la cosecha y traslado al ingenio. Son mayormente hojas secas y 
verdes, cogollos, penachos y tierra. De ahí que la composición de la “caña industrial” es 
muy diferente a la del tallo de caña verde limpia. Su calidad puede variar mucho 
dependiendo de la efectividad de la cosecha. Esta a su vez depende de: a) el tiempo que 
media entre el corte y la molida que debe ser el mínimo posible; pues mientras más tiempo 
 9
NOTAS SOBRE LA PRODUCCIÓN DE AZÚCAR CRUDO 
 
lleve de cortada más se deteriora lo que se hace cada vez más difícil la obtención de azúcar 
de buena calidad y b) la cantidad de materias extrañas incorporadas en el corte, alza y 
transportación, cuyos componentes principales son fibra y no azucares. 
 
Brix, Pol y Pureza 
 
Las formas más comunes de medir de medir la composición y concentración de los jugos y 
otras corrientes azucaradas son el Brix, el Pol y la Pureza. 
 
El Brix es el por ciento másico de sólidos solubles totales (SST) en un producto azucarado. 
Por ejemplo un buen jugo absoluto limpio tiene 20 - 25 % de sólidos solubles (azucares y 
otras sustancias) y el resto es agua. La forma más sencilla de medir los grados Brix es con 
un areómetro, que puede también estar calibrado en grados Baumé. Para más exactitud se 
usa un refractómetro y si la medición debe tener mayor precisión se miden los sólidos 
solubles totales por desecación. Esconveniente precisar que el Brix no es una medida de la 
viscosidad de la solución. 
 
El “Pol” indica el contenido aparente de sacarosa en un producto azucarado. Para las 
soluciones puras de sacarosa el “pol” equivale al % másico de sacarosa real no siendo así 
para las soluciones industriales. 
 
La “Pureza Real” es la proporción de sacarosa en los sólidos solubles totales de la sustancia 
azucarada. Por tanto una solución con 85 de Pureza real contiene 85 % de sacarosa y 15 % 
de otros sólidos solubles no sacarosa. El agua que contiene la solución no se tiene en cuenta 
en este término, o sea es un % sobre base libre de agua. La “Pureza Aparente” es la relación 
entre el Pol y el Brix aerométrico y es la más usada en el control del proceso; aunque en 
algunos casos puede crear confusiones como por ejemplo en el caso del agotamiento de la 
Miel Final. La Pureza Aparente viene dada por: 
 
Pureza (Aparente) = Brix
Pol (EQ1) 
 
Azúcar Comercial 
 
El Azúcar que se comercializa puede tener diferentes calidades como puede verse en la 
Tabla 2 [PEL96]. En esta descripción del proceso se supone que el azúcar producido es 
Crudo Estándar. 
 
Tabla 2.- Características de Diferentes Tipos de Azucares (MINAZ) 
Tipo de azúcar Pol 
(%) 
Color 
(Horne) 
Insolubles 
(%) 
Humedad 
(%) 
Crudo estándar 97.80 – 98,00 30.0 0.05 0.50 
Tributario Refinería 98.50 20.0 0.03 0.40 
Alta Calidad > 99.0 < 12 < 0.04 < 0.25 
Blanco Directo 99,40 30,0 0,02 0.70 
 10
NOTAS SOBRE LA PRODUCCIÓN DE AZÚCAR CRUDO 
 
 
Miel Final (MF) o de Purga 
 
Esta miel es un producto final del proceso; o sea sale del proceso. Está formada por el agua, 
la sacarosa, otras azucares y sustancias no - azúcar que no salen como azúcar C; su pureza 
aparente oscila entre 28 y 35; aunque valores mayores son comunes. En una misma muestra 
de Miel Final la diferencia entre el valor del % Pol y el de sacarosa real puede ser de 7 
unidades ó más. 
 
Las pérdidas de sacarosa en MF son las mayores del proceso y por ende es importante 
reducirlas a los valores mínimos posibles. Dependen de innumerables factores que van 
desde la calidad de la caña, temperaturas inadecuadas en el proceso, pH bajos o altos, etc. 
Al analizar las pérdidas de sacarosa en Miel Final hay que tener en cuenta no solo la Pureza 
pero también el peso de la MF % del peso de Caña. 
 
La temperatura de la Miel Final que se envía a los tanques de almacenamiento no debe 
exceder los 55 o C pues como contiene azucares puede fermentar. En Cuba sus principales 
usos como alimentación del ganado y como materia prima para la producción de etanol y 
de este el Ron; así que mieles finales cubanas no hay ron cubano. 
 
El calor específico de la Miel Final se puede calcular aproximadamente con la expresión: 
 
CP = 1 – 0,006 * Brix; [kcal/kg - oC] (EQ2) 
 
Bagazo 
 
Según la ISSCT es: “El residuo de la caña prensada en un molino o un tren de molienda. 
Los bagazos se denominan Bagazo del primer molino, segundo molino y así sucesivamente 
hasta el Bagazo del último molino al que se llama Bagazo final o simplemente Bagazo” 
[CHEN99]. Sino se específica otra cosa la palabra bagazo se refiere al del último molino; 
que es una mezcla sólido – líquido con una humedad que fluctúa entre 45 y 55 %, con un 
40 a un 53 % de fibra y entre un 2 a un 5 % de de sólidos solubles (Ver Figura 1). 
 
Fibra 
 
La “fibra”, según la ISSCT, es la materia seca insoluble en agua. Esta definición incluye 
todos los insolubles que salen del último molino. En este documento se define como el 
material insoluble de la caña y se divide en fibra real dura y meollo. 
 
El meollo es suave y sus células son de aproximadamente 0,3 con una relación largo/ancho 
= 5; menores que la células de la fibra dura con longitudes de 1,5 mm y relación 
largo/ancho = 70. En la combustión de cañas con relación Fibra dura / Meollo menor de la 
unidad (1) esto da lugar a una alta proporción de inquemados y por ende la eficiencia del 
Generador de Vapor disminuye. 
 
 
 11
NOTAS SOBRE LA PRODUCCIÓN DE AZÚCAR CRUDO 
 
 
Figura 1.- Bagazo Saliendo del Último Molino (Humedad ≈ 50 %) [POL04] 
 
Valor Calórico del Bagazo 
 
Según [HUG86] el valor calórico bruto (VCB) del bagazo seco de las diferentes tipos de 
caña es muy similar y sus valores fluctúan entre 19016 y 19678 kJ/kg. El valor más 
comúnmente aceptado es 19 260 kJ/kg (~ 4600 kcal/kg). 
 
Hay numerosas ecuaciones empíricas que dan valores aproximados del valor calórico bruto 
(VCB) y neto (VCN). Para diferentes humedades y contenidos de pol [JEN65] propone: 
 
A) para el VCB: 
 
VCB = 4636 – 12,3 * Pol en Bagazo – 46, 36 * Humedad; [kcal/kg] (EQ3) 
donde el Pol y la Humedad se expresan en por ciento. 
 
Por tanto para un Bagazo con Pol = 2 % y Humedad = 50 % el valor calórico bruto es: 
VCB = 4636 – 12,3 * 2 – 46, 36 * 50 = 4636 - 24.6 – 2318 = 2293 kcal/kg 
 
B) para el VCN: 
 
VCN = 4324 – 12,3 * Pol en Bagazo – 49, 04 * Humedad; [kcal/kg] (EQ4) 
 12
NOTAS SOBRE LA PRODUCCIÓN DE AZÚCAR CRUDO 
 
Para los valores numéricos mencionados el VCN es aproximadamente 1847 [kcal/kg]; o sea 
un 80,5 % del VCB. 
 
Si se supone que el VCB de un fuel – oil (Carbono 84,6 %, Hidrogeno 9,7, Azufre 2,7, 
Nitrógeno 1,0, Humedad 1,5 y Cenizas 0,5%) es de 10200 y el neto de 9700 kcal/ Kg. Por 
tanto se puede suponer que entre 4,5 a 5, 3 kilogramos de bagazo (50 % de Humedad) 
equivalen aproximadamente a 1 kilogramo de este fuel oil. Comúnmente se emplea que el 
equivalente calórico es de 5 kg de bagazo por uno de petróleo. Recuerde que aunque el fuel 
oil comúnmente es denominado ‘petróleo’, estas son 2 sustancias diferentes. 
 
DESARROLLO 
 
Breve Descripción de la Variante de Proceso Tecnológico para Producir Azúcar 
Crudo Comercial Más Común en Cuba 
 
El esquema de la Figura 2 muestra, de forma simplificada, el flujo de producción o proceso 
tecnológico. Para su análisis se puede separar en áreas tales como: preparación y molienda 
(extracción), purificación del jugo (clarificación), evaporación (concentración), 
cristalización y centrifugación y secado – enfriamiento y almacenaje. 
 
Figura 2. Diagrama del Proceso de Producción de Azúcar Crudo [NSW03] 
 
 13
NOTAS SOBRE LA PRODUCCIÓN DE AZÚCAR CRUDO 
 
Basculado y Preparación de la Caña Basculado y Preparación de la Caña 
 
La caña que llega al central en camiones (~ 5 – 6 tons), carretas y carros de ferrocarril (~ 22 
– 24 tons) y se descarga en en el Basculador grandes bultos, donde una estera o banda los 
transporta hasta un juego de “niveladores” que crean un “colchón de caña”, facilitando así 
su alimentación a uno o más juegos de cuchillas “picadoras”3, que también la desfibran. En 
algunos ingenios, después de las cuchillas, se usa una Desfibradora, que es un Molino de 
Martillos [SRE84], siendo su objetivo abrir más las células fibrosas, que son las que 
contienen el jugo. Los tipos de Desfibradoras más comunes en los ingenios pueden verse 
en las páginas 75 a 84 de [HUG86] ó en la propaganda comercial [FS96]. 
 
Es recomendable usar la Desfibradora para que el por ciento de células rotas sea mayor de 
90 ya que esta mayor preparación: a) aunque aumenta el consumo de potencia debido a la 
Desfibradora disminuye el consumo general de potencia del tandem de molinos y b) se 
logra una mejor extracción de sacarosa en el tandem. Sin embargo en la medida que se 
rompen más células, o sea que se prepara más la caña para el proceso de extracción, 
disminuye el tamaño de las partículas de fibra y si los Hornos de los Generadores de Vapor 
no están diseñados para este tipo de bagazo disminuye sensiblemente la eficiencia de la 
combustión y aumenta las partículas sólidas que salen por la chimenea. 
 
 
Figura 3.- Molino de Martillos (Desfibradora, Extremo Derecho) acoplado a Turbina 
de Vapor [FS96] 
 
Molienda 
 
La molienda del “caña preparada” se lleva a cabo en un tandem de 4 a 6 molinos, cada uno 
con 3 ó 4 cilindros o rodillos; que en el argot azucarero se llaman mazas(Figura 4A). En el 
primer molino se extrae, en seco, el jugo primario; cuya pureza aparente debe ser de ser de 
 
3 En la Figura 1 no aparecen los Niveladores (Gallegos) ni tampoco las Cuchillas “Picadoras” 
 14
NOTAS SOBRE LA PRODUCCIÓN DE AZÚCAR CRUDO 
 
al menos 83 para poder considerar que la caña es de buena calidad. En en el resto del 
tandem la extracción se realiza de conjunto con la imbibición. Esta consiste (Figura 2) en 
la adición de agua caliente delante del último molino; recirculándose el jugo de ese molino 
(jugo de última extracción) delante del molino anterior y así sucesivamente hasta el 
segundo molino de donde sale el jugo secundario o diluido. Este último se une al jugo 
primario o de primera extracción dando lugar al jugo mezclado 
 
 
Figura 4B.- Maza Superior de Molino Figura 4A- Molino de 4 Mazas. Vista 
con Mazas Alimentadora y Delantera 
[FS96] 
 
de Caña y el “Colchón” de Bagazo, 
sobre el Conductor, Entrando al 
Molino [FS96] 
Si bien la anterior explicación permite describir lo que pasa en el tandem para representarlo 
matemáticamente es necesario emplear las ecuaciones de las Operaciones Unitarias que allí 
tienen lugar, que son La Expresión y la Lixiviación. La Expresión consiste en la separación 
por compresión, de la mezcla sólido – líquido, del líquido donde está contenida la 
sacarosa; en condiciones tales que el líquido escapa mientras el sólido es retenido entre las 
superficies de compresión [GUR84], [BOO99]. La otra operación unitaria es la Lixiviación 
que consiste en la remoción de la fracción soluble (sacarosa y otros sólidos solubles), en 
forma de solución, de la fase sólida (fibra) insoluble a la que está asociada [MIL99]. En 
casos extremos solo ocurre un simple lavado, que consiste básicamente del desplazamiento 
del líquido soluble por los intersticios. Mientras que la Expresión ocurre en todos los 
molinos la Lixiviación tiene lugar solo en los molinos con Imbibición (Figura 3)4 y los 
conductores intermedios entre molinos. 
 
4 Mientras que en versiones previas del Manual del Ingeniero Químico de Perry [SRE84] la Expresión se 
; explica e ilustra basándose en los molinos azucareros, en versiones más recientes [SNO99] ha dejado de así
al parecer porque los molinos de cilindros (mazas) han dejado de ser populares en el resto de la industria, 
especialmente la minera, por su fuerte tendencia al desgaste [MOR99]. 
 
 15
NOTAS SOBRE LA PRODUCCIÓN DE AZÚCAR CRUDO 
 
 
La temperatura adecuada del agua de imbibición es objeto de mucha discusión. En la 
página 110 de [CHE99] se explica que con el agua a 70 oC o más los inconvenientes son: 
a) hay una mayor extracción de gomas e impurezas solubles provenientes del cogollo y 
hojas de la caña con el consiguiente incremento perjudicial de los no-azucares; b) se 
facilita la generación de dextrana y c) se dificulta la alimentación de los molinos. 
 
Las ventajas son que a más de 70 oC: a) hay ruptura adicional de células por la acción de la 
temperatura; b) hay una ligera evaporación del agua en el bagazo en transito, c) se obtiene 
una ligera mejora en la extracción y d) se pueden usar condensados, de algunos de los 
equipos de transferencia de calor, sin necesidad de enfriarlos. 
 
 
Figura 5.- Tandem Movido con Motores Eléctricos (Desde donde sale el Bagazo) 
 
La tendencia actual en la industria de los países con alto desarrollo azucarero, como 
Australia, Sur África, Brasil y Colombia5, es usar agua caliente. En Australia usan 85 oC; 
que es la que da lugar a temperaturas de jugo mezclado entre 35 y 40 oC; que son los 
valores que se asumen normalmente para los cálculos de consumo de vapor. 
 
La definición de la temperatura más conveniente para el agua de imbibición es un ejemplo 
de las decisiones que deben tomarse en un ingenio, donde los elementos técnicos son 
contradictorios, los costos internos difíciles de precisar y los costos externos aún más 
difíciles de conocer. Por ejemplo; es casi imposible determinar el costo interno adicional 
que trae la extracción de más sólidos no-azucares. La decisión final se toma por consenso; 
basada sobretodo en los objetivos priorizados por los Dirigentes del ingenio y los criterios 
heurísticos de los técnicos. En el Proyecto Integrador se hacen análisis de situaciones de 
 
5 Mientras que un el alta desarrollo técnico de la industria azucarera es válido en Australia para toda la nación, 
en Brasil y Colombia existe fundamentalmente en determinadas zonas, como Sao Paulo y el Valle del Cauca. 
 16
NOTAS SOBRE LA PRODUCCIÓN DE AZÚCAR CRUDO 
 
este tipo que resultan muy interesantes y útiles para los alumnos; sobretodo porque el uso 
del análisis de procesos - conformado por la simulación con TERMOAZUCAR, el análisis 
con ANSTE y la síntesis basada en métodos y criterios de los Autores - les permite adquirir 
conocimientos y habilidades de análisis válidos para cualquier tipo de industria. 
 
Filtrado del Jugo Mezclado que sale del Tandem 
l Jugo Mezclado pasa por filtros parabólicos estáticos (Figura 6), colocados en serie, con 
 
cuaciones del Área de Extracción y Pesaje del Jugo
 
E
el objetivo de eliminar el máximo de partículas sólidas insolubles (bagacillo) con el 
inconveniente que en el jugo se provoca un pequeño aumento de color. Por lo general el 
primer filtro parabólico tiene una malla con aberturas de 1 mm y el segundo de 0,6 mm. El 
filtrado se recircula al tandem en un punto que debe estar antes de la desmenuzadora, pues 
de lo contrario se altera la composición de la muestra de “jugo de primera extracción” y por 
ende se elimina un control adecuado de la calidad del jugo que entra a la fábrica. La 
Operación Unitaria aplicable a estos equipos es la Filtración [EMM99]. 
 
 
Figura 6B.- Esquema de 
 
Figura 6 A.- Filtro Tamiz Parabólico 
 
Funcionamiento de 
Tamiz Parabólico 
 
E 
osteriormente al “Colado” se registra el peso del jugo mezclado, operación determinante 
ALANCE DE MASA TOTAL 
AÑA + AGUA TOTAL = BAGAZO + JUGO MEZCLADO + INSOLUBLES EN 
) 
 
P
para poder llevar un adecuado control de la operación pues permite varios cálculos 
importantes, relacionados con el tandem y el control operacional, basados en las ecuaciones 
siguientes: 
 
B
 
C
 JUGO MEZCLADO + AGUA EVAPORADA (EQ5
 
 17
NOTAS SOBRE LA PRODUCCIÓN DE AZÚCAR CRUDO 
 
donde: 
GUA TOTAL = AGUA DE IMBIBICIÓN + OTRAS AGUAS AÑADIDAS (EQ6) 
omúnmente se desprecia los pesos del agua evaporada y el bagacillo eliminado, lo que 
AÑA + AGUA TOTAL = BAGAZO + JUGO MEZCLADO (EQ7) 
ALANCE DE POL (SACAROSA APARENTE) 
AÑA x FRACCIÓN DE POL EN CAÑA = BAGAZO x FRACCIÓN DE POL EN 
n los resultados de los cálculos que se hacen usando las ecuaciones anteriores hay varias 
la no siempre adecuada precisión de las mediciones 
jemplo mientras que el de los jugos es 
asi igual al % de sacarosa en caña mientras que el pol en bagazo 
ñadidas”, que son las de lavados de la parte 
o obstante las limitantes señaladas la ecuación que más comúnmente aparece en textos y 
AÑA + AGUA DE IMBIBICIÓN = BAGAZO + JUGO MEZCLADO (EQ9) 
omo poca cantidad agua de imbibición significa menos extracción de sacarosa en el 
bjetivos de la Purificación. La Alcalización
 
A
 
C
introduce un error de aproximadamente 2 al 3 %; reduciéndose la ecuación a: 
 
C
 
B
 
C
BAGAZO + JUGO x FRACCIÓN DE POL EN JUGO (EQ8) 
 
E
inexactitudes, que se deben a causas tales como: 
 
- 
- la insuficiente representatividad del muestreo. Por e
continuo, el del bagazo se muestrea cada hora pero se realiza de tal forma que puede 
inducir a errores serios. 
- que el % pol en caña es c
es muy diferente a su contenido de sacarosa. 
- la forma que se maneja las “Otras Aguas A
inferior de los molinos y sus bandejas de jugo, que tienen poca o ningún efecto en la 
extracciónde sacarosa. En Cuba los reportes evaluativos de operación de la fábrica, 
preparados diariamente por el Jefe del Laboratorio y discutidos con la Dirección de la 
Fábrica, tienen en cuenta las ecuaciones EQ6 y 7; mientras que en la literatura se desprecia 
esta agua, lo que no siempre es aceptable. 
 
N
Manuales es: 
 
C
 
C
tandem, las buenas prácticas de producción de un ingenio recomiendan que el Agua de 
Imbibición, además de tener una temperatura de 85 °C, tenga un flujo másico del 200 % del 
peso de la fibra en la caña molida, aproximadamente 30 % peso de la caña molida. En Cuba 
no son comunes estos valores, pues a los mencionados inconvenientes del uso del agua 
caliente se le añade un aumento del volumen del colchón de bagazo que no siempre los 
tandems de molinos están preparados para procesar con eficiencia, que hay más agua a 
evaporar y más flujo de jugo alcalizado a calentar. 
 
O 
 
 18
NOTAS SOBRE LA PRODUCCIÓN DE AZÚCAR CRUDO 
 
Los objetivos principales de la purificación son: la remoción de las sustancias no – 
azucares, que afectan la cristalización de la sacarosa y la calidad del azúcar, y estabilizar el 
jugo el pH del jugo mezclado que es ácido y así evitar destrucción de la sacarosa y otros 
efectos indeseables como descomposición (inversión) de la sacarosa en glucosa y levulosa. 
 
En Cuba en la producción de azúcar comercial del tipo “crudo estándar” la técnica de 
purificación típica es la alcalización; que consiste en la adición de lechada de cal; que 
puede realizarse en frío, en caliente y de forma combinada (compuesta)6. La alcalización en 
frío es la adición de cal al jugo en el tanque de alcalizar. La alcalización en caliente consiste 
en la añadir la cal después de calentar el jugo en los intercambiadores de calor (Figura 7A 
y 7B), justo antes de entrar al Tanque Flash (Figuras 8A y 8B). 
 
Los principales efectos de las complejas reacciones de alcalización [MAD98] son: a) 
Precipitación y floculación de los componentes coloidales; b) Precipitación de aniones que 
forman sales de calcio total o parcialmente insolubles, por ejemplo fosfatos de calcio; c) 
Degradación alcalina de los azucares invertidos (que forman sustancias altamente 
coloreadas) y amidas a ácidos orgánicos con el fin de tener un jugo termoestable y prevenir 
/ limitar un decrecimiento del pH durante la evaporación y la formación de color; d) 
Degradación alcalina de la sacarosa debido a la alcalinidad que debe ser controlada; es por 
esto que lo adecuado es lograr un pH neutro (7,0); e) Precipitación de cationes que no sean 
Ca ++ ; por ejemplo Mg ++; e) Formación de cationes; por ejemplo NH4+ y f) Prevención de 
degradación (destrucción) ácida de la sacarosa. 
 
Como la lechada de cal es dosificada de acuerdo a un control de pH y no al balance de 
cationes calcio y aniones fosfatos del jugo, los Ca++ pueden exceder los PO4- - - por lo que 
se forman sales de calcio adicionales que se convierten en incrustaciones [GUE74]. Estas 
incrementan el consumo de energía y las posibilidades de trabajar una mayor cantidad de 
horas sin tener que parar el ingenio para hacer limpieza química a las superficies de 
transferencia de calor. 
 
Calentamiento de los Flujos Másicos Combinados de Jugo Alcalizado y Filtrado 
 
Para acelerar las reacciones de purificación se eleva la temperatura del jugo desde 30 – 40 
oC hasta 103 – 105 oC. Esto se realiza en bancos o baterías de intercambiadores de calor 
(Ver en Figura 2: Heaters) por lo general los denominados WEBRE, que son 3 ó 4 
intercambiadores del tipo 1-2 en serie (Figura 7B) En otros países es común el empleo de 
intercambiadores de pasos múltiples, verticales u horizontales, como los de la Figura 7A; 
que en Cuba se conocen como Calentadores Honolulu [KNU99], [SHI99]. 
 
Como puede verse en la Figura 2, en el Tanque de Alcalizar se unen el Jugo Mezclado con 
los Filtrados del Filtro Rotatorio al Vacío por lo que el flujo de jugo que pasa por la Batería 
de Calentadores es la suma de los flujos másicos combinados de ambos jugos. Note que los 
Filtrados recirculados son parte de jugos ya alcalizados y calentados previamente. 
 
6 En la Figura 2 la alcalización es compuesta pues se añade la lechada de cal en el tanque de 
alcalizar y después de los intercambiadores de calor. 
 
 19
 
 Figura 7A.- Banco de 
Intercambiadores de Calor de Pases 
Múltiples (Calentadores Honolulu) 
[TSK94] 
 
Figura 7B.- Esquema de Banco de 
Calentadores WEBRE de 3 Cuerpos (3 
Intercambiadores 1-2 en serie) 
 
 
 
 
Eliminación de Incondensables en el Jugo Sale de los Calentadores 
 
El jugo caliente pasa a un Tanque de Auto – Evaporación, que no aparece en la Figura 2 
pero que se muestra en las Figuras 7A y 7B, donde se eliminan los gases que lo 
acompañan. Allí deben concluir las reacciones de clarificación. A la salida del Tanque 
Flash la temperatura del jugo, que debe estar entre 103 a 105 oC, disminuye a la 
correspondiente a la presión atmosférica más la elevación del punto de ebullición (EPE) 
debido a la presencia de los sólidos solubles. Esta EPE es prácticamente despreciable pues 
el Brix de ese jugo es por lo general menor de 19. 
 
La “eliminación” de los gases incondensables es indispensable pues el ascenso de gases, a 
través de la masa de líquido dentro del Clarificador, crearía una turbulencia que no 
permitiría la sedimentación de los flóculos formados durante el proceso de purificación. 
 
 
 
Figura 8B.- Esquema de 
Tanque Flash 
Figura 8A.- Tanque Flash (Parte Superior Derecha) y 
Clarificador SRI [STE05]. 
 
 
 
Como se aprecia en la Figura 8A el Tanque Flash está ubicado a mayor nivel para que jugo 
que sale, fluya por gravedad y se establezca un régimen laminar dentro del Clarificador. 
 
Sedimentación 
 
El jugo, que sale del Tanque Flash, contiene la mayor parte de las sustancias no azucares 
que se desean eliminar. Sobre los flóculos, que se han formado en el proceso de 
clarificación básicamente por la reacciones entre los iones fosfato y de calcio, se aglomeran 
partículas finas suspendidas que incrementan su tamaño y densidad. En el Clarificador (Ver 
las Figuras 2: “Clarifier”, 8A, 9A y 9B) los flóculos sedimentan por gravedad saliendo 
por el fondo en forma de lodo, que se denomina “Cachaza”. Es conveniente apuntar que 
también se le denomina “Cachaza” a la torta que sale del Filtro Rotatorio al Vacío, al que 
nos referiremos posteriormente. Por la parte superior del Clarificador sale el jugo “claro o 
clarificado”; cuyo flujo, al igual que la del lodo que sale por debajo, se puede controlar 
mediante válvulas manuales que operan en base al principio de vasos comunicantes. Lo 
anterior quiere decir que el Operador del equipo puede ejercer un control para evitar o 
disminuir a un mínimo la salida de insolubles en el jugo claro. 
 
En cualquier texto de Operaciones Unitarias de Ingeniería Química [FOU62], [PRI99] que 
trate la Sedimentación se explica que, si esta es libre, la velocidad de sedimentación de las 
partículas (flóculos) se favorece con una mayor diferencia entre la densidad de las 
partículas y la del líquido, pues mientras más densos sean los flóculos mayor será su 
velocidad terminal. Esta última disminuye con los aumentos de la viscosidad del líquido, 
por lo que el jugo en el Clarificador debe tener una temperatura entre 98 y 99 0C. Mientras 
menos temperatura tenga el jugo hay una mayor tendencia a que salgan insolubles, por 
NOTAS SOBRE LA PRODUCCIÓN DE AZÚCAR CRUDO 
 
ejemplo bagacillo, en el jugo claro. Estos insolubles afectan la calidad del azúcar comercial 
que se produce. En la Tabla 2 aparece el % de insolubles permisibles en los diferentes tipos 
de azúcares. 
 
La mayor parte de los Clarificadores (Sedimentadores) en Cuba y otros países tienen varias 
bandejas (Figura 9A) que entre si tienen algunas diferencias de diseño pero que no son 
determinantes. Lo que si es determinante es que su diseño conceptual es erróneo; Es por 
estoque, en los Clarificadores de varias bandejas, el mismo floculo sedimenta 
innecesariamente varias veces en las diferentes bandejas, entre otras causas la de que estas 
no tienen una altura adecuada que permita que todos los flóculos sedimenten en una sola 
[FOU62], [PRI99]. En los equipos de múltiples bandejas el tiempo de residencia es como 
mínimo 1, 5 horas pero son comunes valores de 2 y 3 horas. 
 
 
Figura 9A.- Clarificador de 4 Bandejas 
[DOR96] 
Figura 9B.- Clarificador SRI Una 
Bandeja [STE05] 
 
En 1969 se instaló en el primer equipo de una sola bandeja (“sin bandejas”) del tipo SRI, 
como el de la Figura 9B. Tienen tiempos de residencia de aproximadamente 40 minutos; 
lo que significa menores pérdidas de sacarosa pero sobretodo una disminución de hasta un 
10 % del “color” del jugo claro [STE05]. Debido a su menor volumen por tonelada de 
caña molida se evitan gastos y pérdidas de tiempo en las operaciones de arrancada y se 
 22
NOTAS SOBRE LA PRODUCCIÓN DE AZÚCAR CRUDO 
 
disminuyen las pérdidas de azucares durante el vaciado del equipo en las paradas. Otra 
ventaja es que los costos de inversión, instalación y mantenimiento son menores.7 
 
Las limitantes que se le atribuyen a estos equipos [MON98] son: a) un aumento de los 
costos de operación pues se adicionan “floculantes” al jugo; lo que se realiza con el 
propósito de aumentar la densidad de los flóculos y por ende alcanzar mayores velocidades 
de sedimentación y b) que el “fango” (cachaza) que sale por el fondo es poco denso. La 
primera supuesta limitante no es válida ya que la relación entre los costos del empleo de 
floculante versus los beneficios de añadir floculante es favorable al uso de equipos de una 
sola bandeja. La segunda, que en un primer momento fue válida pero no invalidante, ha 
sido superada ampliamente pues en los actuales modelos australianos SRI se logran 
cachazas “pesadas” con densidades entre 1075 y 1105 kg/m3 [STE05]. A mediados de los 
años 90 se empezó a usar exitosamente el Sedimentador cubano de una sola bandeja 
denominado “BTR” [PER98]; que por supuesto usa floculantes8. 
 
Filtración del Fango (Cachaza) del Clarificador 
 
Como el lodo (fango) sedimentado aún contiene sacarosa, se mezcla con una pequeña 
cantidad de bagacillo, alrededor de 0,8 % del peso de la caña; que se obtiene de tamizar 
parte del bagazo producido en el tandem. Este bagacillo actúa como medio filtrante y 
facilita la operación de filtración; que se realiza generalmente en equipos del tipo Rotatorio 
al Vacío (Figura 10B) en cuya superficie se forma una “Torta de Cachaza”. Esta torta 
puede ser posteriormente empleada para el mejoramiento de los suelos pobres en materia 
orgánica y en otros usos industriales, como producir cera. 
 
Los filtrados de los Filtros Rotatorios al Vacío, que tienen un peso aproximada al 15% del 
peso de la caña molida, son de muy inferior calidad al jugo claro por lo que se envían al 
Tanque de Alcalizar donde se unen al jugo mezclado. Esta recirculación es perjudicial pues 
se recirculan los “no–azucares” al proceso principal y aumenta el flujo másico que debe 
calentarse en los intercambiadores del área de purificación. Hay procedimientos para evitar 
lo anterior, por ejemplo enviar los filtrados a una destilería anexa. 
 
Desde el punto de vista de las Operaciones Unitarias en el Filtro (Figura 10A) ocurre 
primero una filtración a baja presión donde se forma la torta y sale el “filtrado de baja”; que 
lleva muchos insolubles y de ahí su alta turbidez. Posteriormente, usando un “vacío” 
mayor, la torta se “lava” con agua añadida en la parte superior del filtro. En el lavado 
además de la deseada disolución de los sólidos solubles, que contienen la sacarosa, el agua 
también desplaza sólidos insolubles, aunque en menor cantidad por lo que el “filtrado de 
alta” producido es menos turbio. A continuación se seca la torta usando también el alto 
 
7 En 1967 uno de los autores presentó, en la Conferencia Nacional de la Asociación de Técnicos Azucareros 
[], una propuesta de Clarificador de una sola bandeja que denominó “Guerrillero” y que no fue aceptada por 
el MINAZ alegando la necesidad de añadir floculantes. Esto es un ejemplo de lentitud en la introducción de 
la ciencia y la técnica en la práctica industrial. Lo anterior se ha repetido de una forma u otra con equipos 
como: evaporadores de película y placas, torres de cristalización, tachos continuos, etc. 
8 Es interesante que en ninguna otra industria existan Clarificadores de varias bandejas. Por ejemplo los 
Clarificadores que la Empresa Dorr Oliver, creadora y vendedora de DORR 444 de la Figura 9ª, vende al 
resto de las industrias son una sola bandeja (Sin bandeja). 
 23
NOTAS SOBRE LA PRODUCCIÓN DE AZÚCAR CRUDO 
 
vacío. Finalmente se deja de aplicar vacío y se descarga la “torta de cachaza” con ayuda de 
un Raspador. Las ecuaciones correspondientes a la Filtración y el Lavado pueden verse en 
cualquiera de los textos de Operaciones Unitarias de Ingeniería Química [EMM99], 
[BRO63] 
 
 
 
 Figura 10A.- Esquema de 
Funcionamiento del Filtro Rotatorio al 
Vacío [BRO63] 
 
Figura 10B.- Filtro Rotatorio al Vacío 
[MAU96] 
 
 
Desde el punto de vista de la eficiencia en la separación de insolubles el Filtro Rotatorio es 
“malo”, entre otras razones porque su único medio filtrante es una malla metálica; con 
perforaciones circulares relativamente grandes; que según se dice en la página 332 del 
[HUG63], tienen 0,5 mm de diámetro de espacio abierto (aproximadamente Mesh 32)9; por 
lo que no solo dejan pasar partículas relativamente grandes en cantidades apreciables. Hay 
otros equipos más eficientes como son los Filtros Prensas Automáticos y Filtro Rotatorio 
al Vacío con Banda de Tela o Banda Filtrante; ambos empleados en Cuba en determinados 
momentos; pero bien porque son más costosos o más difíciles de operar el Filtro Rotatorio 
sigue siendo el más usado internacionalmente. 
 
Colado del Jugo Claro 
 
El jugo claro, con un Brix entre 14 y 18, sale por la parte superior del Sedimentador a 
temperaturas próximas a 100 °C y una Pureza algo mayor que la del jugo mezclado. En los 
ingenios cubanos este jugo se pasa por Coladores de Malla abiertos a la atmósfera para 
 
9 El Mesh más pequeño es el 200 que tiene un espacio abierto de agujero de 0,074 mm. Las telas filtrantes 
tienen una porosidad equivalente a la de una malla mesh ¿? . 
 24
NOTAS SOBRE LA PRODUCCIÓN DE AZÚCAR CRUDO 
 
eliminar el bagacillo y otros insolubles que contiene; enfriándose el jugo varios grados 
Celsius; aunque en algunos otros son cerrados para evitar perdidas de calor en el jugo y 
mayor consumo de vapor en el Área de Evaporación. 
 
La presencia de bagacillo en el jugo claro se debe generalmente a las tres situaciones 
siguientes: a) operación inadecuada con poco control del flujo de líquido claro que sale, 
mediante las válvulas “telescópicas” manuales; b) cambios de temperatura dentro del 
equipo y c) poca área de sedimentación disponible para el flujo de jugo que se está 
procesando; lo que puede evitarse no moliendo a tasas de molida horario mayores a la 
adecuada. Los fabricantes australianos de los nuevos modelos de SRI, Figuras 8A y 9, 
alegan que estos equipos son capaces de producir muestra un Colador tipo parabólico, 
“cerrado” para evitar perdidas de calor. 
 
 
Figura 11.- Colador de Jugo Claro [LOP04]. 
 
Calentamiento del Jugo Claro 
 
El jugo claro “colado” pasa normalmente a un intercambiador de calor [KNU99], [SHI99] 
donde se incrementa la temperatura del jugo, que va a entrar al tren de evaporación, a un 
valor lo más cercano posible a la temperatura de ebullición correspondiente a la presión del 
vapor en la cámara de evaporación. El objetivo de tal operación es propiciar un aumento de 
la Economía10 en los evaporadores; que depende de la temperatura de entrada del jugo que 
se alimenta al vaso.Por tanto si: 
 
t je: temperatura del jugo que entra al vaso 
t ebv : temperatura de ebullición correspondiente a la presión de la evaporación del vaso 
 
Entonces: 
 
10 Economía (ECO) = Flujo Másico del Agua Evaporada / Flujo Másico del Vapor Consumido 
 25
NOTAS SOBRE LA PRODUCCIÓN DE AZÚCAR CRUDO 
 
 < 1 ----------. Si tje < t ebv 
ECO ----------------- = 1 ……….. Si tje = t ebv 
 > 1 ……….. Si tje > t ebv 
 
Es conveniente recordar que para calcular la Economía de un Múltiple Efectos se divide la 
suma de los flujos másicos de todas las evaporaciones entre el flujo másico del vapor de 
calentamiento (escape) consumido en el primer efecto del múltiple. Sin calentamiento 
previo del jugo un Simple Efecto (Vapor Cell) tiene una economía menor de 1. 
 
Estación de Evaporación 
 
La Operación Unitaria que rige el funcionamiento de estos equipos es la de Evaporación 
[STA99]. Como puede verse en la Figura 9 el jugo claro entra en un “múltiple efectos” 
formado por 3 vasos, o sea un “triple efectos”. El primer vaso es calentado con vapor de 
escape saturado o con no más de 200C de sobrecalentamiento. Al hervir el jugo claro y las 
restantes corrientes de jugo de mayor concentración se producen vapores que sirven como 
medio de calentamiento a los vasos siguientes. 
 
Figura 12A.- Representación 
Esquemática de un Triple Efecto 
Figura 12B.- Estación de Evaporación 
[GFL97] 
 
En el Triple Efectos de la Figura 9 toda la evaporación de un vaso pasa a la siguiente, sin 
embargo lo más eficiente para disminuir el consumo de vapor de escape del ingenio es 
hacer “extracciones” de parte de las evaporaciones. Las combinaciones más comunes 
incluyen de 4 a 6 efectos con extracciones en los primeros vasos. Son frecuentemente 
utilizadas las de un Simple Efecto (VC) - con “extracciones” para los Tachos y el o los 
Calentadores de Jugo Claro - seguido de un Cuádruple o un Quíntuple Efecto; con 
extracciones en los 2 ó 3 primeros vasos. Un Múltiple sin extracciones tiene una Economía 
mayor que la de uno idéntico con extracciones, pero en el último caso el consumo general 
del proceso es menor. 
 
 26
NOTAS SOBRE LA PRODUCCIÓN DE AZÚCAR CRUDO 
 
Existen múltiples esquemas de evaporación, que dan lugar a mayores o menores consumos 
de vapor de escape en la fábrica, que en la industria azucarera de caña oscilan entre 30 
hasta 60 tons de vapor por cada 100 toneladas de caña molida. En la de remolacha han 
logrado minimizar los consumos hasta 20 % del peso de la remolacha procesada. 
 
Las pérdidas de sacarosa y la formación de color son directamente proporcionales a la 
temperatura y al tiempo de permanencia (residencia) del jugo en cada vaso. Es por esto que 
para los jugos de caña se recomienda que: 
 
a) en el vaso donde entra el jugo claro se opere con temperaturas menores de 130 °C; que 
es la temperatura de saturación correspondiente a 2701 MPa (≈ 25 psig) 
b) se aplique vacío a partir del tercer efecto pues las concentraciones del jugo son más 
elevadas y es la forma menos costosa de evitar los incrementos de color y pérdidas de 
sacarosa; 
c) se disminuya al máximo el tiempo de residencia. En los evaporadores tipo Robert, que 
son los utilizados en Cuba, los tiempos de residencia son mayores que en evaporadores de 
“película descendente” y mucho mayores que en los de “placas”; que desde hace algunos 
años se están empleando en la industria azucarera de caña; 
d) se controle el pH de los jugos de diferentes concentraciones. 
 
La corriente que sale del último vaso de la Estación de Evaporación se denomina Meladura 
y debe tener un Brix de al menos 65 grados. En países como Australia se trabaja con Brix 
70. Si el Brix de la meladura aumenta el consumo de vapor en el los evaporadores pero en 
los tachos disminuye sensiblemente, pues estos son simples efectos que operan con 
Economía menor de uno. Por otra parte si el Brix de la Meladura aumenta y los tachos no 
están automatizados hay más posibilidades que a un Operador inexperto le aparezcan, de 
forma espontánea, núcleos cristalinos de sacarosa en la Masa Cocida, lo que es perjudicial 
Como la meladura se almacena en tanques a partir de ese momento el proceso deja de ser 
continuo. Esta discontinuidad influye significativamente de forma negativa en la estabilidad 
del consumo de vapor dando lugar a máximos y mínimos de consumo. 
 
Muchas personas denominan “Pre –Evaporador” indistintamente a un Simple Efecto 
(también conocido como Vapor Cell) o al Primer Vaso de un Cuádruple o Quíntuple 
Efectos con extracciones (Pauly). Este argot azucarero tiende a crear confusiones que 
pueden inducir a errores en el análisis de los resultados de los cálculos o si se sintetiza una 
nueva solución. Así que lo adecuado es usar la terminología convencional de los textos de 
Ingeniería Química; o sea un Simple Efecto ó Primer vaso de un Múltiple Efectos. 
 
Cristalización del Azúcar Comercial 
 
El objetivo central en la Estación de Tachos, Cristalizadores y Centrifugas, (Figura 14) 
como el de la Figura 13 es lograr que el máximo de sacarosa en la meladura se convierta 
en azúcar comercial. Las 2 principales Operaciones Unitarias a tener en cuenta son la 
Cristalización [BEN99] y la Filtración Centrifuga [LEU99]. Para cristalizar la sacarosa se 
sobresatura el producto azucarado por evaporación; en los Tachos, que son evaporadores a 
simple efecto [STA99], con un diseño especial como el de la Figura 15. Mientras que la 
 27
NOTAS SOBRE LA PRODUCCIÓN DE AZÚCAR CRUDO 
 
sobresaturación deseada se logra por enfriamiento en los Cristalizadores [BEN99], que no 
aparecen en las Figuras 2 y 14 por lo que nos referiremos a estos posteriormente. 
 
En la Figura 2 aparece un Tacho (Vacumn Pans) y una Centrifuga (Centrifugals). Como 
puede verse las palabras en ingles están en plural. En la realidad siempre hay más de un 
tacho y de una centrifuga pues en los Tachos Tradicionales las operaciones se realizan por 
templas. Esto conlleva el empleo de diferentes Políticas de Operación que se definen a 
partir de la Pureza de la Meladura disponible. Si la pureza es mayor de 80 puntos se 
fabrican 3 tipos de azúcares (A, B y C) y si es menor de 80 solo 2 tipos (A y C). Hay otros 
esquemas para purezas muy altas u otras condiciones especiales. 
 
En la Figura 13 se representa, esquemáticamente y en su forma más simple, una de las 
políticas de fabricación de “Tres Masas Cocidas (MC) o Templas” denominadas A, B y C 
o Primera, Segunda y Tercera y que generan los azúcares A, B y C o de Primera, Segunda 
y Tercera Como puede verse en la Figura 13 la mezcla de los azúcares A y B forman el 
azúcar crudo comercial. 
 
Figura 13.- Esquema de Fabricación de 3 Masas (Templas) Cocidas [PEL96]. 
 
Los valores numéricos sirven solamente para tener una idea de las magnitudes de las 
corrientes, por lo que es conveniente hacer los siguientes comentarios: 
 
 28
NOTAS SOBRE LA PRODUCCIÓN DE AZÚCAR CRUDO 
 
1. El valor de vapor al proceso % del peso de la caña es el de un ingenio con muchísimo 
consumo pues no es común que este valor exceda el 45 %. 
2. El peso del Jugo Mezclado se calcula con la ecuación EQ9. Por tanto es igual a Caña 
Molida + Agua Imbibición – Bagazo; despreciándose la auto evaporación y las otras 
pérdidas. O sea Peso Jugo Mezclado % peso Caña = 100 – 25 – 30 = 95 %. Por 
supuesto que cualquier cambio de valores en los % de bagazo e imbibición, lo que es 
normal, cambia el valor del Jugo Mezclado. 
 
 
Figura 14.- Estación de Tachos 
(Típicos y Continuos) y Centrifugas 
[GFL97] 
 
Figura 15.- Esquema de Tacho 
Discontinuo (Tradicional) con 
Revolvedor 
 
3. Como se explicó por los Calentadores de Jugo Alcalizado (que no aparecen en la Figura 
13) pasa un flujo mucho mayor que el Mezclado que entra a purificación, equivalente a 
la suma del Jugo Mezclado alcalizado unido a los filtrados (Ver Figura2). En este 
caso: 95 (jugo mezclado) + 3 (lechada de cal) + 15 (filtrados) = 113 peso del jugo entra 
en Calentadores % peso de la caña. 
4. Los valores de los flujos másicos de la torta de cachaza % peso de la caña (4 – 5 %) 
dependen mucho de las materias extrañas que entran al ingenio; que por lo general son 
mayores de 5 % para caña de combinada, especialmente en las primeras horas de la 
mañana. 
5. En la Figura 10 el peso del Azúcar Comercial es 12, 2 % del peso de la caña entonces el 
Rendimiento Industrial es igual a 12,2 %, pues la base de referencia es que la caña 
representa el 100 %. 
6. Los números entre paréntesis son los pesos de los sólidos solubles totales en la 
corriente. 
 29
NOTAS SOBRE LA PRODUCCIÓN DE AZÚCAR CRUDO 
 
7. En la corriente de Azúcar Comercial no aparece un número entre paréntesis pues se 
supone que toda la corriente son sólidos; lo que no es exactamente cierto pues tiene un 
mínimo de humedad. 
8. El peso de la corriente de meladura es 23 % del peso de la caña molida y los sólidos 
solubles en esta corriente son 15,2 % del peso de la caña. Esto quiere decir que el Brix 
de esa meladura es 66,09 (15,2 / 23). 
9. Después de la evaporación el proceso es discontinuo. Se asumen condiciones de estado 
estacionario; difícil de lograr en un proceso de este tipo. 
10. Para la fabricación de las diferentes masas cocidas las operaciones se distribuyen entre 
los tachos teniendo en cuenta el área de transferencia de calor disponible en la Estación 
de Tachos y el área de cada uno de estos. 
11. En la Tabla 3 se pueden ver los Brix y Purezas de los diferentes materiales. 
 
Tabla 3.- Características de los Materiales en la Estación de Tachos, Cristalizadores y 
Centrifugas 
Producto º Brix Pureza 
Meladura 60 – 65 Algo > que la del Jugo Claro 
Masa A 93 – 94 80 - 85 
Miel A 60 – 65 70 – 75 
Masa B 94 – 95 70 – 75 
Miel B 60 – 65 47 – 51 
Masa C 96 – 98 60 – 62 
Miel final 86 – 88 +/- 30 enteros > MCC. 
 
La descripción simplificada de un Esquema de Tres Masas Cocidas puede ser la siguiente: 
 
El Tacho de Cristalización11 se “carga” con una mezcla, de pureza 80, de meladura y miel 
de segunda (B) y se empieza a evaporar hasta que alcance una sobresaturación establecida. 
Entonces se añaden cristales de aproximadamente 25 micras que actúan como los núcleos 
iniciales de la cristalización. Finalmente se obtiene una Masa de Cristalización con cristales 
de sacarosa de unas 150 micras de tamaño, que en argot azucarero se le llama “un pie de 
semilla o grano fino”, la que se alimenta a los Tachos de Tercera o C. Estos se alimentan 
con miel de segunda (B) y se empieza a evaporar hasta que alcance la sobresaturación 
establecida. La mezcla se continúa evaporando manteniendo la sobresaturación conveniente 
con la adición de miel B; cuya sacarosa se deposita sobre los pequeños cristales de azúcar. 
Cuando estos alcanzan un tamaño determinado y la “templa” tiene Pureza entre 60 – 62 
(pie pagina igual) y un Brix mayor de 90 se tiene una masa cocida de tercera o C (MCC); 
que se descarga en un tanque receptor (porta templas) y de ahí se distribuye en los 
Cristalizadores donde se enfría con agua que circula por los paletas o elementos enfriadores 
– para aumentar la sobresaturación y así lograr que para que los cristales continúan 
creciendo hasta aproximadamente 300 micras. De lo contrario la sacarosa recuperada sale 
con la Miel Final (MF), lo que se considera una perdida. Después de un rápido 
 
11 Este tacho también se emplea para hacer MCC 
 30
NOTAS SOBRE LA PRODUCCIÓN DE AZÚCAR CRUDO 
 
calentamiento la MCC se descarga en centrifugas continuas donde se separan la MF y el 
Azúcar C o de tercera. 
 
Figura 16.- Banco de Cristalizadores de Masas Cocidas “C” (Tercera) 
 
Añadiéndole agua o jugo claro al Azúcar C se obtiene un magma; que se denomina 
“semilla C” que, en un tacho A ó B, se “mejora” con meladura hasta tener cristales de 
aproximadamente 600 micras. Se almacena en tanques especiales denominados “graneros”. 
En el tacho A se añade más meladura a la “semilla mejorada” hasta lograr que los cristales 
de sacarosa alcancen tamaños entre 800 – 900 micras y un Brix de 93 – 94. Esta MCA se 
almacenaje temporalmente para luego pasar a las centrifugas (discontinuas) de masa cocida 
A (MCA); obteniéndose Azúcar A. En un tacho “B” también se hacen crecer los cristales 
en la semilla mejorada pero añadiendo Miel A; que es menos rica en sacarosa que la 
meladura y por tanto los cristales crecen menos. La MCB también se almacena y va 
pasando a centrifugas discontinuas obteniéndose Azúcar B y Miel B. La miel B es la 
mencionada inicialmente en la fabricación de MCC. En ocasiones parte de esta Miel B es 
extraída para diversos propósitos. 
 
Según [MIN71] para elaborar las templas A (MCA) se dedica el 40 % del área total de 
transferencia de calor de la Estación, para las “B” el 28 % y para las “C” el resto. La Tabla 
4 muestra información vinculada a la anterior suposición. 
 
Tabla 4.- Tiempos de Cocción en Tachos Típicos y con Revolvedor 
 Tiempos de Cocción, Horas 
Tipo de Masa Cocida Tacho Típico Tacho con Revolvedor 
MCA 2,5 - 4,0 85 % del Tiempo 
MCB 3,0 - 4, 5 75 
MCC 4,0 - 6,0 50 
 
Todas las mieles intermedias se diluyen hasta 65 0Brix antes de introducirse en los tachos. 
También se calientan en los tanques respectivos, que tienen serpentines. En algunos países 
 31
NOTAS SOBRE LA PRODUCCIÓN DE AZÚCAR CRUDO 
 
se emplean intercambiadores de placa con tiempos de residencia mínimo y donde la miel 
forma una película contrario a lo que ocurre en los tanques con serpentín donde se crean 
zonas de gran espesor y casi estáticas donde se calientan las mieles por encima de la 
temperatura establecida como adecuada. Lo anterior trae aparejado pérdidas de sacarosa y 
formación de color. 
 
Centrifugación 
 
En las Centrifugas, tal como se muestra en la Figura 2, tiene lugar el lavado de la masa 
cocida que se centrifuga; lo que ayuda a eliminar la capa de miel que rodea los cristales y 
que es la que puede dar mayor color y menos pol a los azucares A, B y C. Sin embargo el 
lavado debe hacerse controladamente pues trae aparejado un aumento de las pérdidas de 
sacarosa en la miel; lo que es especialmente importante en el caso de la Miel Final pues 
esta ya sale del proceso con otros fines como producción de etanol, alimento animal, 
producción de levadura torula, etc. 
 
Las centrifugas son del tipo denominado filtrante, por lo que su comportamiento está regido 
por las ecuaciones de filtración. Su interior esta revestida de una malla con perforaciones de 
un tamaño tal que permite pasar la miel pero no los granos de azúcar; excepto aquellos que 
se rompen durante la centrifugación. 
 
 
Figura 17. Batería de Centrifugas [ISJ99] 
 
 32
NOTAS SOBRE LA PRODUCCIÓN DE AZÚCAR CRUDO 
 
El azúcar comercial es la mezcla de los azucares A y B y sus características deben ser las 
estipuladas; como aparece en la Tabla 2, donde puede ver que la calidad está vinculada, 
entre otros factores, a la polarización (contenido de sacarosa) y al color. 
 
Un análisis de lo explicado indica que en este como en otros esquemas de masas cocidas el 
principio rector consiste en poner en contacto la solución menos coloreada y más rica en 
sacarosa con los cristales de mayor tamaño y viceversa, en condiciones de sobresaturación. 
Esta es la razón porque para fabricar la MCA la “semilla mejorada” de 600 micras se pone 
en contacto con la meladura – la más rica en sacarosa y con menos color. Con igual criterio 
los núcleos de cristales del “grano fino”, de aproximadamente 150 micras, se ponen en 
contacto en los tachos C con la solución más pobre (miel B). 
 
Por malas operaciones en el proceso de crecimiento de los cristales de sacarosa, pueden 
ocurrir nucleaciones espontáneas en cualquier templa, apareciendo pequeñísimos granos 
que no son convenientes puesto que después no se lograalcanzar la distribución de cristales 
normada y pueden irse con la Miel Final durante la centrifugación. Para disolver estos 
pequeños cristales se adiciona agua, denominada tecnológica (Ceba), la que luego debe ser 
evaporada en los tachos trayendo consigo un aumento del consumo de vapor. 
 
Es posible y en ciertos ingenios normal, que en la parte continua del proceso se produzca 
más meladura de la se pueda procesarse en la Estación de Tachos. Es posible que las 
cantidades adicionales puedan almacenarse en los tanques de meladura, pero de no ser así 
se producen “llenuras por meladura” y desaparece el estado quasi –estacionario en que debe 
funcionar del ingenio. Hay otros tipos de “llenuras” en la denominada “Casa de Calderas” 
(desde purificación hasta almacenamiento) que se deben a inadecuadas operaciones, mala 
calidad de la caña que da lugar a fluidos con mayor viscosidad y a otras condiciones que 
hacen más difícil la cristalización de la sacarosa, falta de vapor de escape por inadecuada 
operación integral del ingenio que comienza con demandar en tachos lo que no son capaces 
de generar los GV y/o se puede pasar por las turbinas. El tiempo de residencia promedio de 
los materiales en proceso en los ingenios eficientes es de alrededor de 14 a 15 horas. En 
Cuba como promedio no se exceden las 20 horas. De más está decir que altos tiempos de 
residencia traen consigo mayores pérdidas de sacarosa, consumos adicionales de vapor y 
aumento de los costos de operación. 
 
Existen otros esquemas de fabricación como el de 2 Masas Cocidas que se emplea cuando 
la Pureza de la Meladura disponible es menor de 80. Cuando se produce Azúcar de Alta 
Polarización se usa el Esquema denominado de “Doble Semilla”. 
 
Secado, Enfriamiento y Envase 
 
En los ingenios que producen azúcar de alta calidad el azúcar húmedo se transporta por 
elevadores y bandas para alimentar los secadores (Figura 2: Rotatory Sugar Driers) que 
son equipos rotatorios en los cuales el azúcar se coloca en contacto con el aire caliente 
(60ºC) que entra a contracorriente. Este aire se calienta con vapor de alta presión (aprox. 
150 psig). Luego pasa a la sección de enfriamiento, que es parte del mismo equipo donde se 
realiza el Secado (Figura 16), donde el aire a temperatura ambiente fluye a contracorriente 
del azúcar. Las ecuaciones de la operación Unitaria de Secado pueden verse en [MOY99]. 
 33
NOTAS SOBRE LA PRODUCCIÓN DE AZÚCAR CRUDO 
 
 
El secado y el enfriamiento evitan efectos negativos como la formación de terrones, 
aumento de color, etc. 
 
El azúcar seca y a temperatura ambiente se empaca en sacos de diferentes pesos y 
presentaciones para su posterior venta y comercio. En la mayoría de los ingenios cubanos el 
almacenaje es a granel en grandes naves y de ahí a las correspondientes terminales de 
embarque al extranjero. 
 
 
Figura 18.- Secador – Enfriador de Azúcar [MAU96] 
 34
NOTAS SOBRE LA PRODUCCIÓN DE AZÚCAR CRUDO 
 
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