Una refinería de azúcar es una refinería que procesa azúcar sin refinar de caña o azúcar extraído de remolacha para transformarlo en azúcar blanco refinado .
Los ingenios azucareros de caña producen tradicionalmente azúcar en bruto, que es azúcar que todavía contiene melaza , lo que le da más color (e impurezas) que el azúcar blanco que normalmente se consume en los hogares y se utiliza como ingrediente en refrescos y alimentos. El azúcar de caña en bruto no necesita refinación para ser agradable al paladar. Se refina por razones como la salud, el color y la necesidad de un sabor a azúcar puro. El azúcar en bruto es estable para el transporte y puede ser transportado desde los ingenios a otros lugares para su procesamiento en azúcar blanco. Los ingenios o fábricas de azúcar de caña a menudo producen un producto parcialmente refinado llamado "blanco de plantación" para su mercado local, pero este es inferior al azúcar blanco elaborado por las refinerías. [1]
Las fábricas de azúcar de remolacha también pueden producir azúcar en bruto, pero éste tiene un sabor desagradable. No existe una etapa separada de azúcar en bruto en el proceso; el extracto de azúcar de la remolacha, después de la limpieza, se cristaliza directamente en azúcar blanco. [1]
Los orígenes del arte de refinar el azúcar parecen remontarse al Jorasán , en Persia. Más tarde, los venecianos produjeron una forma primitiva de azúcar refinado, similar al azúcar cande . Hacia finales del siglo XVI, el arte de refinar el azúcar se había extendido a Alemania. Cincuenta años después, los holandeses pusieron en marcha sus refinerías, que pronto dominaron el mercado europeo. [2] Los riesgos que implicaban las grandes refinerías estimularon el desarrollo de la industria de los seguros.
En la era moderna temprana (1500 a 1800 d. C.) el proceso de refinación de azúcar consistía en algunos pasos estándar. Primero, el azúcar en bruto se colocaba en una caldera de cobre y se mezclaba con sangre de buey y agua de cal. Luego, la mezcla se dejaba reposar durante una noche para que se disolviera. Por la mañana, se encendía un fuego debajo de la olla o caldera. La albúmina de la sangre se coagulaba y enredaba las impurezas mecánicas del azúcar, formando una espuma que se retiraba constantemente. Luego, se continuaba hirviendo a fuego lento hasta que una muestra de la mezcla parecía transparente. Luego se hervía rápidamente hasta que tenía una consistencia tal que podía formar hilos entre el índice y el pulgar. En ese momento, se apagaba el fuego. El segundo paso era la granulación. Para ello, el jarabe se transfería a un recipiente llamado enfriador, donde se agitaba con remos de madera hasta que granulaba. El tercer paso era poner el azúcar granulado en moldes. [3]
Las primeras refinerías de azúcar se ubicaron en ciudades costeras de toda Europa occidental. No necesariamente tenían que estar en una ciudad portuaria, porque en esa época las mercancías generalmente se transbordaban de un barco a una barcaza antes de llegar a su destino. Las refinerías de azúcar suelen ubicarse en regiones con un gran consumo de azúcar, como América del Norte, Europa y Japón. Desde la década de 1990, se han construido muchas refinerías de azúcar de última generación en la región de Medio Oriente y el norte de África , por ejemplo, en Dubai , Arabia Saudita y Argelia . La empresa refinadora de azúcar más grande del mundo es American Sugar Refining , con instalaciones en América del Norte y Europa.
Las refinerías de azúcar que se construyeron entre 1500 y 1800 no requerían edificios construidos para ese fin. Lo ideal era que estuvieran ubicadas en una calle ancha a lo largo de un canal ancho con un buen muelle, de modo que los recursos pudieran traerse a bajo costo en barcazas y por carretera. La refinería también tenía que estar algo separada de otros edificios. Necesitaba viento para secar el producto y evitar que sudara, especialmente en verano. Las chimeneas también tenían que sobresalir significativamente de los edificios circundantes. [4] A partir de 1800 aproximadamente, la Revolución Industrial cambió el proceso de refinación al introducir la energía del vapor y todo tipo de maquinaria. Condujo a la construcción de edificios especializados que podían reconocerse por tener una gran cantidad de pisos muy poco profundos.
La refinería anterior a 1800 fue descrita extensamente en los Países Bajos, porque la República Holandesa dominó el comercio y la refinación del azúcar durante mucho tiempo. En Holanda , la refinería ideal tenía al menos 150 pies de Rijnland (0,3140 m) de largo y 30 pies de ancho. El almacén de la refinería estaría del lado de la calle/canal. Tenía que tener al menos 30 pies de ancho, 40 pies de largo y 20 pies de alto, con suficiente luz natural y dos puertas de 10 pies para dejar pasar barriles de 2000-3000 libras. El almacén necesitaba un molinete para el transporte vertical y una báscula para pesar al menos 1800 libras. [5] Idealmente, el almacén y la refinería eran edificios separados, pero con los altos precios inmobiliarios en Holanda, esto era poco común. [6]
La refinería se encontraba a menudo directamente detrás del almacén en el mismo edificio. Más cerca del almacén se encontraba el almacén de materias primas. Aquí había 4 habitaciones/cajas para almacenar diferentes tipos de azúcar en bruto, que se introducía en las cajas desde el primer piso. [7] Cada una de ellas tenía 6 pies de largo y 12-14 pies de ancho, lo que hacía que la parte de almacenamiento de azúcar en bruto de la refinería tuviera unos 30 pies de largo y el mismo ancho que el edificio total, es decir, al menos 30 pies. En los 16-18 pies de ancho que quedaban había todo tipo de herramientas y cosas como cestas para mover la escoria. Cerca de la primera caja, había un agujero en el techo y en todos los pisos superiores, para transportar las mercancías verticalmente con cuerdas. En el primer piso, había un almacén de cal, que era del mismo tamaño que las bateas, por lo que se podía almacenar suficiente cal para operar la refinería durante 3-4 meses. [7]
Detrás del almacén de materias primas se encontraba el secadero, también llamado horno o estufa de secado. [8] Una o dos casas servían para secar los panes de azúcar, dos más para hacer dulces. Estos secaderos tenían 10 pies de largo, 12 pies de ancho y 30 pies de alto. Cada uno contenía una estufa de hierro que ardía con carbón. Estaba empotrada en ladrillo y alimentada desde el exterior de la habitación.
La parte de la refinería donde se llevaba a cabo el refinado propiamente dicho se encontraba detrás del secadero. Aquí se encontraban las calderas de cobre llamadas bateas [9] ( ziedpannen ) donde se hervía el azúcar. La mayoría de las refinerías holandesas tenían cuatro bateas, muchas tenían tres y sólo unas pocas tenían dos. Si había cuatro, estas bateas ocupaban una longitud de al menos 25 pies. Cada batea descansaba sobre una bóveda de ladrillo bajo la cual se encontraba su propia estufa. La ubicación de estas bateas estaba en la parte trasera de la refinería para tener la mayor cantidad de luz posible, y la menor corriente de aire posible. La luz provenía de la fachada trasera del edificio, que terminaba en un espacio abierto de unos 25 pies de largo. Aquí se almacenaba la tierra y el carbón. [10] Debajo de la refinería había un tubo de plomo que permitía bombear agua dulce que, en Ámsterdam, se traía en barcaza schuitwater hasta la parte trasera del edificio. [11] La misma parte del edificio que contenía las bateas también contenía las dos cisternas de cal. Estos tenían que tener una profundidad mínima de 30 pies y se encontraban a 4 pies sobre el nivel del suelo. Tenían 9 por 6 pies y se encontraban frente a las bateas. [12] Detrás de las cajas de cal estaban las cajas de escoria de 8 a 9 pies de altura. Frente a las primeras bateas (contadas desde la calle) estaba la cisterna de jugo clarificado klaarselketel . Estaba a unos 4 pies sobre el suelo y podía contener alrededor de 8 a 9000 libras de azúcar clarificado.
La refinería de azúcar industrial posterior a 1800 se caracterizaba por utilizar la gravedad para transportar el azúcar hacia abajo a través del edificio a medida que pasaba por varias etapas de refinación. En combinación con algunas otras características, esto dio lugar a un tipo reconocible de edificio de refinería de azúcar del siglo XIX. Algunos ejemplos fueron los edificios de: la refinería de azúcar Domino , la refinería de azúcar de Boston , la Amsterdamsche Stoom Suikerraffinaderij , la Wester Suikerraffinaderij y la Nederlandsche Suikerraffinaderij .
El proceso de refinación también fue descrito extensamente en 1793. En 1833 otra descripción se refería a él como 'El método antiguo, o alemán, por sangre, huevos, arcilla, etc.' [13] En ese momento, las refinerías producían diferentes tipos de azúcar. El azúcar en barra era el de más alta calidad. Luego venía el azúcar en terrones, seguido del azúcar bastardo. [14] El azúcar bastardo se hacía a partir de los drenajes del azúcar en barra y en terrones. [15] Generalmente se molía y se vendía como azúcar en polvo. [16] El azúcar cande consistía en cristales muy grandes formados alrededor de hilos. Era blanco o marrón, dependiendo de la calidad del azúcar que se usara. [17]
El primer paso, aproximadamente equivalente a la purificación, era llenar las cacerolas con agua fresca y un poco de agua de cal. A continuación, se ponía azúcar en bruto en la cacerola. Las cacerolas tenían un soporte, que era una parte del frente de la cacerola que ocupaba entre el 33 y el 40% de su circunferencia, y tenía unos dos pies de alto. Después de que la parte inferior de la cacerola se había llenado, el soporte se fijaba en su lugar para permitir un mayor llenado. [9] Luego, la mezcla se dejaba reposar durante la noche para disolver el azúcar. Al día siguiente, se encendía el fuego debajo de la cacerola y la mezcla se calentaba lentamente. Se revolvía regularmente para evitar que el azúcar se adhiriera a la cacerola. La agitación disminuía cuando el azúcar se había disuelto por completo. Cuando el azúcar casi había alcanzado el punto de ebullición, el fuego estaba casi extinguido. Durante el calentamiento, la cal se unía a las impurezas y formaba una espuma solidificada, que se retiraba con una espumadera, [18] parecida a una pala perforada , con un mango de 6 a 8 pies de largo. [19] Una vez hecho esto, se sumergía en la mezcla de azúcar una solución de huevos en agua. Esto se hacía para la clara de huevo o albúmina, que retenía más impurezas. Esto hacía que se raspara más espuma. Esto se repetía 5 o 6 veces, hasta que aparecía una capa viscosa blanca en la superficie en lugar de más espuma. La solución se llamaba entonces klaarsel por estar clarificada. [20] Aquí claro también significaba transparente . [21] Para purificar el azúcar muy grueso, se utilizaba agua subterránea, más cal y más huevos. [22] El uso total de huevos podía ser de 400 o 500 al día, lo que costaba hasta cuatro florines por 100 en invierno. Añadir sangre fresca de buey podía ayudar a clarificar aún más el azúcar, pero a menudo se utilizaba cuando no estaba fresca y como alternativa a los huevos caros. Esto hacía que el azúcar se pudriera y en Holanda condujo a una prohibición oficial, pero ineficaz, de su uso. [23]
El segundo paso era filtrar y almacenar el licor clarificado. Para ello se llevaba a la cisterna de jugo clarificado introduciéndolo en un tubo (o canal) de cobre que terminaba encima de un filtro que se colocaba sobre la cisterna. Este filtro era un trozo de tela en una canasta y atrapaba cosas como escamas de huevo, clavos, trozos de madera, etc. [24] En ese momento, la cisterna de jugo clarificado, simplemente se llamaba cisterna. [21] También servía para contener el jugo clarificado mientras se limpiaban las dos primeras cacerolas.
El tercer paso era la evaporación. [21] Pequeñas porciones del jugo clarificado se introducían en la primera cacerola, que se llevaba a hervir a fuego vivo. En unos 12 a 30 minutos, la evaporación haría que el licor alcanzara su grado de viscosidad requerido. [25] En Holanda, la evaporación rápida era obvia solo para el azúcar cande. [26] La prueba de si el licor podía formar hilos entre el dedo índice y el pulgar determinaba cuándo el azúcar estaba "listo". La primera opción para continuar refinando era drenar el agua restante utilizando la gravedad, lo que daría como resultado azúcar en barra, en terrones o bastardo. La otra opción era evaporar el agua restante mediante calor, lo que daría como resultado azúcar cande .
El cuarto paso de enfriamiento no era aplicable al azúcar dulce. Para el azúcar en barra, se utilizaba la tercera o cuarta cacerola como cacerola de enfriamiento. Para el azúcar en terrones, se utilizaban tres cacerolas para enfriar. [27] Tan pronto como una cacerola de azúcar estaba "lista" (es decir, hervida), se transfería a una cacerola de enfriamiento. Cuando se había enfriado lo suficiente, el azúcar formaba una costra. Idealmente, el siguiente lote de azúcar hervido estaba listo en este momento exacto y luego se agregaba a la cacerola de enfriamiento. Una cacerola de enfriamiento podía llenarse con hasta cinco lotes. [26] También vea granulación arriba.
El quinto paso era llenar los moldes. El azúcar dulce se hacía secando el azúcar mediante calor. Para ello, se llevaba al secadero en baldes de transporte. Allí, el azúcar se colocaba en tarros de caramelo. [28] La operación de colocar el azúcar en los baldes de transporte y llenar los baldes podía llevar unos dos o tres minutos. Lo ideal era que para entonces el segundo balde estuviera listo para llenar los baldes de transporte. [29] Si se elaboraba azúcar dulce, el secadero podía contener unos 150 tarros de caramelo hechos con el azúcar en bruto de cuatro baldes después de unas 6 horas de trabajo. A continuación, se limpiaba el secadero, se apagaba y se encendía el fuego de su estufa. [30]
Si se elaboraban panes de azúcar o azúcar en terrones, el azúcar se llevaba a la sala de llenado, véase imagen: Llenado de moldes en 1793. Aquí se llenaban los moldes. Estos tenían forma cónica con un agujero en la punta, que se tapaba con un trozo de tela. [31] En la sala de llenado, se llenaban los moldes y luego se colocaban sobre su extremo puntiagudo, comenzando en una esquina de la sala. Luego se apilaban uno sobre otro mientras que las filas exteriores se sostenían con prefijos voorzetsels , es decir, moldes rotos que no servían para ningún otro propósito. [28]
Al día siguiente, los moldes se llevaban a uno de los pisos superiores. [32] Allí se quitaba el tapón de los moldes y, al cabo de unos días, el jarabe se derramaba y se recogía en recipientes de recolección. Luego, los moldes se colocaban sobre una caja, donde se raspaba y recogía el azúcar que se quedaba pegado en el exterior del molde. Los panes se sacaban cuidadosamente de los moldes. [33]
La industria de refinación británica comenzó alrededor de 1544, cuando se establecieron dos refinerías de azúcar en Londres, también conocidas como "casas de azúcar". Al principio, su éxito fue limitado debido a la fuerte competencia de Amberes. Después de la caída de Amberes en 1585, la industria de refinación de azúcar en Londres se expandió. [34] La primera refinería de azúcar en Bristol comenzó a funcionar en 1607, cuando Robert Aldworth fundó una refinería de un solo tanque. [35] El comercio y la refinación del azúcar se convertirían en la principal fuente de prosperidad para Bristol en el siglo XVIII. En un momento dado, hubo unas 20 refinerías en Bristol. [36] En Liverpool, la primera refinería de azúcar se estableció en 1667. [37]
La industria de refinación de azúcar en Escocia comenzó en 1667. En 1715 había refinerías en la costa atlántica de Glasgow y en la costa del mar del Norte en Leith. Sin embargo, el verdadero centro de la industria refinadora escocesa se establecería en el puerto exterior de Glasgow, Greenock . Aquí, la primera refinería de azúcar se estableció en 1765. Hasta 1826, le siguieron otras cinco. En 1869 había 14 refinerías de azúcar en Greenock, y las dos más grandes procesaban 14.000 toneladas de azúcar por semana. También había cuatro refinerías de azúcar más en el río Clyde , y dos estaban en Leith. [38] Glasgow era un centro importante para la producción de la maquinaria muy pesada necesaria para los molinos de azúcar de caña. [39] Esto probablemente contribuyó al crecimiento de Greenock como centro de refinación de azúcar, que requería maquinaria más ligera, pero comparable.
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En 1859 Henry Tate (1819–1899) se convirtió en socio de una refinería de azúcar en Liverpool, que pronto llegó a controlar. En 1872 su empresa Henry Tate & Sons abrió la refinería Love Lane en la misma ciudad. En 1878 abrió la refinería Thames en Silvertown en el este de Londres. [40] Abram Lyle (1820–) se convirtió en un importante armador. En 1865 compró parte de la refinería de azúcar de Glebe, pero la abandonó de nuevo en 1872. En 1883 abrió la refinería Plaistow en Londres, a solo 1,5 millas de la refinería Thames. [41] En 1921 las dos empresas se fusionaron para convertirse en Tate & Lyle , una empresa que refinaba alrededor del 50% del azúcar del Reino Unido.
Después de la Primera Guerra Mundial, la industria británica de refinación de azúcar entró en decadencia. La guerra hizo ver al gobierno los peligros de depender completamente de las importaciones de azúcar de caña, por lo que se promovió el cultivo de remolacha azucarera , procesada en fábricas de azúcar de remolacha . En 1973, la adhesión del Reino Unido a la Unión Europea significó que la industria británica de refinación tuvo que lidiar con la legislación europea, que favorecía la producción en Europa. En 2010 Tate & Lyle vendió su negocio de refinación de azúcar a American Sugar Refining , a la que también se le permitió usar el nombre para estas actividades. [42]
En Alemania, Hamburgo fue uno de los primeros centros de refinerías de azúcar, rivalizando en importancia con Ámsterdam. En 1727 había alrededor de 200 refinerías (conocidas como Zuckersiederei ) en Hamburgo, dominando el mercado alemán. [43] Entre 1830 y 1850, esta industria de Hamburgo fue aniquilada casi por completo. [44] La última refinería de azúcar de caña de Hamburgo fue la Dampfzuckersiederei von 1848, que cerró en 1885. [45]
Tras el descubrimiento del proceso de obtención de azúcar a partir de la remolacha azucarera, se fundaron numerosas fábricas de azúcar para producir azúcar de remolacha en bruto. Cerca de Magdeburgo había unas 400 de ellas, una en casi cada pueblo. En 1894, estas fábricas de azúcar en bruto fundaron la refinería de azúcar de Hildesheim, Zücker Raffinerie Hildesheim, que procesaba su azúcar de remolacha en bruto. En 1913 se estimó que el 63% de la remolacha azucarera alemana se convertía en azúcar en bruto, que luego se procesaba en una refinería de azúcar separada. En los Estados Unidos, este porcentaje era cero, lo que provocó mucha confusión. [46]
En 1938, la refinería de azúcar de Hildesheim adquirió la Zuckerraffinerie Braunschweig y la cerró al año siguiente. Con el tiempo, la concentración de fábricas de azúcar en bruto hizo que las refinerías (centrales) se volvieran superfluas. Las fábricas de azúcar en bruto (de remolacha) se hicieron tan grandes que resultó sensato procesar el azúcar de remolacha en bruto in situ en lugar de en una fábrica separada. [47]
En 1833 se hizo un balance de las refinerías de azúcar de Estados Unidos. [48] En ese momento, solo tres refinerías habían adoptado la evaporación al vacío. El resto aún dependía de los métodos tradicionales. [49]
En Filadelfia había 12 refinerías de azúcar en 1833. Éstas podían procesar 14.000.000 libras de azúcar en bruto [50]. La refinería de Canby & Lovering utilizaba energía de vapor y tachos de vacío, pero estaba a punto de que se le uniera otra. [51] La refinería de JG Smith & Son en Vine Street era espaciosa y limpia. La refinería de Paul Lajus & Co. en Bread Street había cambiado al método francés. Este implicaba tachos basculantes colgados de cadenas, que eran mucho más eficaces que los tachos fijos, cuando se utilizaba fuego abierto para la evaporación. [16]
En Nueva York, las refinerías de azúcar podían procesar alrededor de 9.000.000 de libras de azúcar en bruto. Un poco más de la mitad se convertiría en azúcar refinado, una cuarta parte en azúcar bastardo y otra cuarta parte en melaza. [50] La Steam Congress Company Archibald & Delafield utilizaba energía de vapor y tachos de vacío. [52] La refinería de Teaman, Tobias & Co. en la calle Liberty era una empresa adinerada establecida en el edificio conocido como The Old Sugar House. [9] La refinería de Meday & Ritter también era respetable. [53] Una refinería que utilizaba el método francés utilizaba vapor para calentar, pero no para evaporar. [54]
En Baltimore, había 9 refinerías de azúcar en 1833. En el pasado, estas refinerías solían refinar entre 9 y 10 millones de libras de azúcar en bruto de Cuba y Brasil, pero en 1833 las refinerías de Baltimore estaban en serios problemas y solo se procesaban alrededor de 2 millones de libras. Una gran fábrica de vapor y vacío se había incendiado y no había sido reconstruida. La refinería de GW y H. Miller en Concord Street todavía funcionaba bastante bien. Se beneficiaba de un suministro abundante de agua dulce y arcilla de la cercana Federal Hill . [17] En Boston había tres refinerías propiedad de los señores Doane, Andrews y White. Junto con una refinería en Salem, estas procesaban alrededor de 2.000.000 de libras de azúcar en bruto. [14]
Hacia el oeste, las refinerías de azúcar de Nueva Orleans eran bastante atípicas, ya que en los alrededores había muchas plantaciones de caña de azúcar. La refinería de azúcar de Nueva Orleans era un establecimiento enorme, que empleaba a unos 100 trabajadores. Utilizaba tachos de vacío y energía de vapor. [55] Nueva Orleans también tenía una pequeña refinería que utilizaba los viejos métodos. En Cincinnati había una refinería de azúcar en dificultades que dependía del azúcar en bruto de Nueva Orleans. [56]
En 1974 había 29 refinerías de azúcar en los EE.UU. [57]
El azúcar en bruto puede almacenarse durante meses tanto en el ingenio como en la refinería. Mientras está almacenado, los cristales de azúcar en bruto todavía están rodeados por una fina película de melaza que queda del paso final de cristalización en el ingenio. Esta película de melaza ofrece una incubadora para el crecimiento microbiano, lo que conduce a una pérdida de calidad relacionada con el almacenamiento. [58]
Hoy en día, muchas refinerías de azúcar compran azúcar de tan alta pureza que pueden prescindir del proceso de afinación.
El objetivo de la etapa de afinación es eliminar la película/recubrimiento de melaza que todavía rodea los cristales de azúcar en bruto, minimizando al mismo tiempo la disolución de los cristales. El azúcar en bruto se deja caer en una mezcladora, normalmente un canal de unos 35 pies de largo por 3 pies de ancho y 4 pies de profundidad. Aquí se mezcla con el jarabe de afinación para formar una mezcla llamada "magma" de unos 92 grados Brix. Sale de la mezcladora hacia una mezcladora a través de una rejilla que atrapa la materia extraña y los grumos duros. [59] La mezcladora tiene normalmente 37,5 pies de largo, 3 pies 4 pulgadas de ancho y 8 pies 6 pulgadas de alto. Aquí el magma se mezcla y se calienta a una temperatura entre 43 y 60 °C. En la parte inferior de la mezcladora hay conductos hacia las centrífugas. [60]
En las centrífugas , el jarabe se separa del magma empujándolo a través de la pantalla de retención en el costado de la centrífuga. Esto deja los cristales en la centrífuga y también una película de jarabe residual que se elimina mediante el lavado con agua caliente (82 °C+) de los cristales mientras aún están en la canasta. Luego, los cristales lavados se extraen de la centrífuga. [60]
Este "azúcar de afinación" se lleva luego al fundidor, que normalmente es un tanque redondo de 12 pies de diámetro y 6 pies de altura. Aquí el azúcar se mezcla con agua dulce de alta pureza y se agita mediante paletas. [61] Esta mezcla se calienta con vapor, derritiendo los cristales en el agua dulce para formar un licor comúnmente llamado licor de fusión. [62]
La etapa de purificación consiste en combinaciones de clarificación y decoloración. Todos los tratamientos de clarificación incluyen mezclar el licor fundido con lechada de cal caliente (una suspensión de hidróxido de calcio en agua). [63] Este tratamiento precipita una serie de impurezas, incluidos aniones multivalentes como sulfato , fosfato , citrato y oxalato , que precipitan como sus sales de calcio y moléculas orgánicas grandes como proteínas , saponinas y pectinas , que se agregan en presencia de cationes multivalentes . Además, las condiciones alcalinas convierten los azúcares simples, glucosa y fructosa , junto con el aminoácido glutamina , en ácidos carboxílicos químicamente estables . Si no se tratan, estos azúcares y aminas eventualmente frustrarían la cristalización de la sacarosa. [64] Los procesos de clarificación más importantes son la carbonatación y la fosfatación. [63]
Si se aplica carbonatación, se hace burbujear dióxido de carbono a través de la solución de azúcar alcalina, precipitando la cal en forma de carbonato de calcio ( cal ). Las partículas de cal atrapan algunas impurezas y absorben otras. Un proceso de reciclado aumenta el tamaño de las partículas de cal y se produce una floculación natural donde las partículas pesadas se sedimentan en tanques (clarificadores). Una adición final de más dióxido de carbono precipita más calcio de la solución; este se filtra, dejando una solución de azúcar más limpia, de color marrón claro dorado, llamada "jugo fino". [65]
Si se aplica fosfatación, el licor fundido se calienta a 60-70 °C y se añade un poco de ácido fosfórico . La mezcla se encala inmediatamente a un pH de 7,0-8,0. Luego entra en un clarificador por un extremo y se calienta a 88 °C mientras fluye a través de él. Esto forma un precipitado floculante de fosfato de calcio , que atrapa algunas impurezas y absorbe otras. Este flota hasta la parte superior del tanque, donde se retira mediante paletas. [63]
La decoloración se produce después de la carbonatación y la fosfatación, que finalizan filtrando las partículas finamente dispersas. [63] El licor clarificado filtrado se puede decolorar por varios medios. [66] El carbón de huesos consiste en huesos largos sinterizados de ganado. [67] Logra la decoloración, pero también elimina material coloidal y una cantidad considerable de cenizas. El carbón activado (GAC) por sí solo elimina solo el color. Ambos se utilizan generalmente en columnas cilíndricas de 20 a 25 pies de alto y aproximadamente 10 pies de diámetro a través de las cuales se filtra lentamente el licor. Algunas plantas modernas utilizan cilindros algo más pequeños con resinas de intercambio iónico . Estos funcionan mucho más rápido.
El licor decolorado se introduce luego en un evaporador, que es un recipiente cerrado calentado con vapor y colocado al vacío. El principio básico es que el jugo entra en el evaporador a una temperatura superior a su temperatura de ebullición bajo presión reducida, o se calienta a esta temperatura. Esto da lugar a una evaporación instantánea , que permite la concentración por evaporación de efecto múltiple . En la década de 1970, las refinerías de azúcar estadounidenses utilizaban generalmente la evaporación de doble o triple efecto. [68]
El resultado es un "jugo espeso", con aproximadamente un 60% de sacarosa en peso y de aspecto similar al del jarabe de arce . También se esteriliza con luz ultravioleta. El jugo espeso se puede almacenar en tanques para su posterior procesamiento, lo que distribuye la carga en los pasos posteriores de la planta de cristalización.
El jugo espeso se mezcla con azúcar cristal de baja calidad reciclada de otras partes del proceso en un fundidor y se filtra para obtener un "licor estándar". La fase de cristalización comienza alimentando el licor estándar a las tachas de vacío, normalmente a 76 Brix. [69] Estas tachas son esencialmente evaporadores de efecto simple, con su propia fuente de vacío y condensador. [70]
La solución de azúcar debe estar sobresaturada para que crezcan los cristales de azúcar. Hay tres fases de sobresaturación, que están determinadas por la concentración de sacarosa y la temperatura. En la fase metaestable, los cristales existentes crecen, pero no se forman otros nuevos. [71] Al utilizar cristales semilla y mantener la cubeta de vacío en la fase metaestable, se produce un tamaño uniforme de cristales.
Los cristales semilla se introducen, normalmente como una suspensión de tamaño y cantidad de partículas conocidas, en la batea. Una vez que se han formado los cristales iniciales, se añade más licor estándar a la batea a medida que los cristales crecen hasta que alcanzan el tamaño deseado.
La mezcla resultante de cristales de azúcar y jarabe se denomina masa cocida , de "masa cocida" en francés . El jarabe se llama licor madre , [72] porque los cristales crecen a partir de este licor. El contenido de masa cocida de una sartén se llama "strike". [70]
La masa cocida pasa luego a las centrífugas , donde los cristales se separan del jarabe mediante la fuerza centrífuga. Los cristales permanecen en la centrífuga y se lavan con agua caliente para eliminar cualquier resto de jarabe. El azúcar cristalino puro se retira luego de la centrífuga y se envía al secador-enfriador. [70]
Una masa cocida normalmente da lugar a cuatro golpes, el primero y tres refundiciones. [70] Esto se hace alimentando el jarabe que queda del primer golpe (conocido como primer chorro o primer jarabe [73] [69] ) a otra olla. El segundo golpe crea más cristales, así como el chorro 2, y así sucesivamente. El jarabe de chorro 3 y 4 se utiliza a menudo para producir azúcares blandos, [69] y en la afinación. [70]
El azúcar granulado es aquel azúcar en el que los granos de azúcar individuales no se aglutinan entre sí. Esto se consigue mediante el secado. Los secadores o granuladores son típicamente tambores giratorios horizontales de 1,5 a 2,4 m de diámetro y una longitud de 7,6 a 11 m. En estos, el aire calentado con vapor elimina la humedad de los cristales, de modo que el contenido de humedad disminuye de aproximadamente el 1 por ciento al 0,02 por ciento o menos. El granulador también separa los cristales entre sí. A continuación, los cristales se envían al enfriador. Hay máquinas que combinan el secado y el enfriamiento. [70]
El producto terminado se almacena en grandes silos de hormigón o acero. Se envía a granel, en bolsas grandes o de 25 a 50 kg (55 a 110 libras) a clientes industriales o se envasa en paquetes de tamaño de consumo para minoristas .
El azúcar seco debe manipularse con precaución, ya que pueden producirse explosiones de polvo de azúcar . Por ejemplo, una explosión de polvo de azúcar que provocó 13 muertes fue la explosión de la refinería de azúcar de Georgia en 2008 en Port Wentworth , Georgia.
Muchas autoridades viales de Norteamérica utilizan melaza de remolacha desazucarada como producto antihielo o descongelante en operaciones de control invernal. La melaza se puede utilizar directamente [74] , combinada con cloruros líquidos y aplicada a las superficies de las carreteras, o se puede utilizar para tratar la sal esparcida en las carreteras [75] . La melaza puede ser más ventajosa que la sal para carreteras sola porque reduce la corrosión y baja el punto de congelación de la mezcla de sal y salmuera, por lo que los descongelantes siguen siendo eficaces a temperaturas más bajas [74] . Añadir el líquido a la sal de roca también reduce el rebote y la dispersión de la sal de roca, manteniéndola donde se necesita, y reduce el tiempo de activación de la sal para comenzar el proceso de fusión [75] .
Como en muchas otras industrias, en las refinerías de azúcar se ha promovido fuertemente la automatización de las fábricas en las últimas décadas. El proceso de producción generalmente está controlado por un sistema de control de procesos central , que controla directamente la mayoría de las máquinas y componentes. Solo para ciertas máquinas especiales, como las centrífugas en las plantas azucareras, se utilizan PLC descentralizados por razones de seguridad. [76]
