El proceso de cristalización de la industria azucarera utiliza ampliamente el método mediante el cual se realiza una ruptura en la azúcar suspendida en alcohol empelando un molino de bolas. “Los equipos utilizados en la preparación de semilla son de dos tipos, molino de bolas horizontal y molino de bolas vertical tipo atritor. El molino horizontal consiste en una carcasa en posición horizontal que unida a un eje lo hace girar, en su interior contiene bolas de acero que mediante el movimiento de rotación lento generan un efecto en cascada que permite la disminución del tamaño del material a moler (azúcar). En cambio el molino de bolas vertical proporciona el movimiento del contenido mediante un eje impulsor, este al rotar a alta velocidad transmite energía cinética a las bolas de acero y estas chocan con el material induciendo una molienda por impacto.”1 Además, este método es muy eficiente ya que controlando las variables de procesamiento se obtiene una muy buena calidad del producto. Estas variables han ido mejorando al transcurso del tiempo. Asimismo, evaluar la semilla, su preparación y molienda será fundamental en la calidad del producto final. En definitiva, todas y cada una de las variables mencionadas pueden ser controladas mediante el uso de molinos modernos.
La preparación de la semilla es algo fundamental y ha ido mejorando al transcurso de los años. En 1936, W.H. Alejwijin propuso una técnica para preparar la semilla, logrando obtener semillas con partículas de 3 µm de tamaño mediante el uso de un molino de bolas. Desde la aparición de éste método fue ampliamente usado por todo el mundo. Posteriormente, Van der Poel2 y otros investigadores de los años 90´s optimizaron la preparación de la semilla hasta llegar a el método actual. En definitiva, el emplear este método nos proporciona buenos resultados en la calidad del producto final y dicho método seguirá siendo utilizado durante mucho tiempo más.
¿Qué molino ofrece mejor calidad de semilla?
Para verificar cuál molino nos ofrece mejores resultados, hay extensa literatura que comprueba que molino es el mejor. Considerando los factores esenciales para producir azúcar de calidad.
Así pues, el tamaño es un factor de importancia. Un tamaño ideal tiene un rango de 5-10 µm, se ha demostrado que este tamaño permite incrementar la adsorción a la red cristalina. Lograr este tamaño dependerá principalmente del tiempo de molienda y de las condiciones de molienda. Por tanto, el molino a utilizar deberá de contar con un mecanismo avanzado que logre el objetivo de establecer el tamaño adecuado. Es muy recomendable utilizar un molino de bolas horizontal, en la figura 1.1 se logra apreciar que un molino de este tipo mejora el tamaño aproximándonos lo mejor posible al rango inferior que son 5 µm, y en ese punto es donde hay una mayor calidad.
Figura 1.1 Comparativo del tamaño medio resultante entre los molinos horizontales y verticales. Fuente: Datos obtenidos con Fernando Rosales y Raisa Vega Recuperación de Sacarosa –CENGICAÑA.
Por otro lado, el coeficiente de variabilidad (CV) de la semilla es el segundo factor de calidad e indica la homogeneidad y dispersión entre el tamaño de los cristales. Con respecto a los resultados de CV, se evidencia que con los molinos de bolas horizontales se obtienen mejores cristales (Figura 1.2), ya que en el interior del molino el trayecto del impacto entre las bolas es de manera controlada y se logra una alta área de impacto entre la bola y el material a moler.
Figura 1.2 Comparativo del CV entre los molinos horizontales y verticales. Fuente: Datos obtenidos con Fernando Rosales y Raisa Vega Recuperación de Sacarosa -CENGICAÑA.
Como tercer factor se encuentra la morfología de los cristales de la semilla lograda con el molino de bolas horizontal y molino de bolas vertical aparecen en la Figura 1.3. En ella se observa claramente que con el primero se obtienen partículas de forma regular, de bordes redondeados, que contribuye al crecimiento del cristal en la misma proporción en todas sus caras. Por otro lado, la morfología irregular o triangular conseguida con el molino vertical puede atribuirse a que éste quebranta el grano.
Figura 1.3 Morfología de la semilla obtenida con: a) molino de bolas horizontal y b) molino de bolas vertical tipo atritor. Fuente: Datos obtenidos con Morphologi G3.
En definitiva, todos y cada uno de los factores mencionados pueden ser alcanzados de mejor manera implementando molinos de bolas horizontales. Y cabe mencionar que hoy en día hay molinos especializados para tal fin, por ejemplo, Tecnal se especializa en una línea de equipos de laboratorio especiales para los ingenio (figura 1.4).
Figura 1.4 Molino de bolas Horizontal Marca TECNAL
Después de hacer el análisis comparativo sobre las diferencias existentes entre los procedimientos de molienda utilizados en los ingenios, a continuación se explican los aspectos a tomar en cuenta para cada variable involucrada con las que se alcanzan los mejores resultados, se abordan únicamente las del molino horizontal, dado que se determinó que es la mejor tecnología.
Evaluación de materia prima
Tipo de azúcar: El parámetro relevante en la preparación de semilla es la pureza, ya que mientras menor sea, existirá mayor contenido de no sacarosas que luego de la molienda pueden formar falsos núcleos (no constituidos por sacarosa), lo cual da lugar al crecimiento del cristal sobre una impureza.1
Tipo de alcohol: La molienda del azúcar es en medio húmedo, por eso se utilizan líquidos orgánicos donde éste no sea soluble tal como el alcohol etílico. Se recomienda el uso de alcohol etílico ya que contiene más porcentaje de agua (favorable al fenómeno de maduración) que el isopropílico y puede ser adquirido con relativa facilidad en la industria azucarera ya que algunos ingenios producen el mismo.1
Preparación previa de azúcar
Antes de introducir el azúcar al molino, es necesario realizar una homogenización por medio de tamices (figura 1.5) para que la distribución de tamaños sea lo menos variable posible y que al introducir un material irregular, termine afectando el coeficiente de variación final de la semilla.
Figura 1.5 B-AGIT Equipo Utilizado para tamizado y pruebas granulométricas.
Relación azúcar/alcohol
En la literatura consultada se describe la relación 1:2 de azúcar y alcohol como la correcta para preparar semilla. Esta permite el mejor rendimiento de molienda, manejo y transporte adecuado de la semilla
Tiempo de molienda
El comportamiento del tamaño de los cristales de semilla en función del tiempo de molienda. El tiempo de molienda requerido para alcanzar el tamaño de semilla adecuado (entre 5 y 10 µm) varía de un ingenio a otro y depende de la tecnología utilizada, condiciones de las materias primas, carga del molino, entre otros; por lo tanto, es necesario hacer pruebas en fábrica hasta determinar dicho tiempo.
Velocidad del molino
La velocidad debe ser tal que permita el movimiento interno de la carga para que se den los impactos o colisiones balín-azúcar por efecto cascada dentro del molino.
Carga del molino
Número de balines: La cantidad debe ser la necesaria para formar una capa de balines que dé lugar a colisiones balín-azúcar en su interior a una proporción adecuada. Para un molino horizontal se considera que la cantidad de balines apropiada debe ser aproximadamente 30% del volumen total del molino.
Volumen de molino ocupado: Para una adecuada molienda, el volumen ocupado del molino debe ser aproximadamente un 93%.
Tiempo de maduración
El tiempo específico de maduración depende de factores relacionados con la solubilización del azúcar en el pequeño porcentaje de agua contenido en el alcohol extra que se agrega una vez finalizada la molienda. Una vez que se establece el tiempo óptimo con el uso de un temporalizador podemos regular el tiempo de operación del molino. Tecnal ofrece en su molino un paro automático una vez que finalice dicho lapso de tiempo programado. Lo que logra automatizar la preparación y también que tengamos repetitividad.
Velocidad del madurador
La rotación del cilindro madurador debe ser lenta, con valores comprendidos entre 15 y 20 rpm para facilitar el contacto entre los cristales de semilla y el contenido de agua del alcohol. El molino debe tener dicho rango de rotación así como el material de contacto debe ser libre de contaminación, se recomienda acero inoxidable.
Lavado de molino
El lavado del molino se realiza con agua y alcohol. El primero de ellos se utiliza para disolver cualquier resto de semilla que haya quedado adherido a las paredes internas del molino o a los balines luego de su operación. El alcohol, al ser completamente miscible con el agua, se utiliza para atrapar partículas remanentes
Para concluir, es necesario que los ingenios que utilizan el molino de bolas vertical tipo atritor cambien su tecnología por molinos de bolas horizontales para obtener semilla de mejor calidad, ya que si tenemos buena calidad de la semilla tendremos buena calidad en el producto final. O en su caso, si ya tienen un molino de bolas horizontal se debe verificar sí se toman en cuenta las variables que garanticen la producción de calidad. Hay empresas dedicadas al desarrollo de tecnología agrícola y en este caso específico para los ingenios de azúcar. Tecnal por ejemplo, nace ante la necesidad de los ingenios en Brasil y actualmente cuenta con una línea especializada para ingenios, cuyos equipos son distribuidos alrededor del mundo y siguen en auge por su confiabilidad en los resultados así como su eficiencia. Sin duda alguna, si queremos mejorar en optimizar tiempos y recursos dentro de los laboratorios de ingenios, debemos invertir en tecnología. Está es una inversión inteligente, que cuenta con una rápida recuperación al incrementar los rendimientos y la calidad del producto.
Referencias
1) Fernando Rosales y Raisa Vega Recuperación de Sacarosa, 2017. ANÁLISIS COMPARATIVO DEL PROCESO DE PREPARACIÓN Y MADURACIÓN DE SEMILLA PARA CRISTALIZACIÓN DE AZÚCAR. file:///C:/Users/Ventas/Downloads/Anlisiscomparativodelprocesodepreparacinymaduracindesemillaparacristalizacindeazcar%20(1).pdf [Fuente consultada: 13 Dic 2019]
2) Van der Poel, P. W. 1998. Sugar Technology. Beet and Cane Sugar Manufacture. Berlin: Bartens. pp 649-702.
3) Byron López. 2014. Análisis de agotamiento de miel final en ingenios de Guatemala: Métodos para hacer semilla, análisis cristalográfico y variables de agotamiento. Guatemala. 25 p.
Por: I.Q. Gerardo Granados