UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADORFacultad de Ingeniera QumicaFACULTAD DE INGENIERA QUMICA ---------------------------------------------=0

PROYECTO DEL TRABAJO DE GRADUACIN

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Fecha: 6 de junio de 2013

1. DESCRIPCIN DEL TRABAJO DE GRADUACIN.

IDENTIFICACIN: Gabriela Alexandra Goyes Tern

Ttulo: REINGENIERA DEL PROCESO DE CLARIFICACIN DEL JUGO DE CAA EN EL INGENIO AZUCARERO DEL NORTE IANCEM.

Cdigo:

CLASIFICACIN:

rea: Industria Azucarera

Sub-rea: Clarificacin del jugo de caa

IMPLEMENTACIN:

Unidad Ejecutora: Facultad de Ingeniera Qumica

Proponente: Gabriela Alexandra Goyes Tern

Tiempo de duracin: 7 meses

Fecha estimada de iniciacin: Julio 2013

Lugar de ejecucin: Ingenio Azucarero del Norte IANCEM

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2. ANLISIS DEL PROBLEMA Hoja 2 de 11ANTECEDENTESLas fbricas de azcar tienen como objetivo principal la mxima recuperacin posible de sacarosa en forma de cristal de azcar, a partir del jugo de caa que ingresa. Para lograr este objetivo se requieren mtodos de purificacin de jugos que permitan mejorar los materiales de proceso y garantizar la obtencin de azcar con excelentes estndares de calidad.El jugo de caa contiene muchas impurezas las cuales deben ser removidas en la mayor cantidad posible. Estas impurezas estn presentes en forma de compuestos solubles, coloidales e insolubles o en suspensin. Cuando se eliminan stas, se aumenta la pureza del jugo y se optimiza el proceso en fbrica. Si la pureza es alta, mayor es la cantidad de sacarosa y mejor su calidad, lo que conlleva a obtener ganancias econmicas mayores para la empresa azucarera.Los ingenios Azucareros de la Repblica del Ecuador, siguen utilizando la sulfitacin en caliente del jugo de caa, pero buscan nuevas tcnicas que les ayuden a solucionar los problemas que conlleva este proceso. En consecuencia, la investigacin que se propone para evaluar los productos PROQUAT SC970 Y PROFLOC DI como agentes removedores de color del jugo de caa utilizado en el proceso de elaboracin de azcar, como mtodo alternativo a la sulfitacin en caliente se justifica plenamente.

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMALa produccin de azcar con coloraciones fuera de los lmites establecidos puede ocasionar grandes prdidas econmicas para la industria azucarera, para eliminar o reducir dicho problema en el Ingenio Azucarero del Norte, se emplea normalmente la sulfitacin en caliente de jugo de caa, que consiste en bombear el jugo en contracorriente con dixido de azufre (SO2). Aunque los resultados son positivos para el producto en proceso, la sulfitacin en caliente, representa un costo adicional debido a la formacin de incrustaciones en calentadores y evaporadores, mayor contenido de cenizas y sulfitos en el azcar, mayor consumo de qumicos, entre otros.Teniendo en cuenta los anteriores aspectos, han surgido productos alternativos con el fin de encontrar solucin a los problemas tan reconocidos en la industria azucarera como resultado de la sulfitacin en caliente, el uso de un producto qumico como mtodo alterno para la optimizacin del proceso de remocin de color del jugo de caa, se traduce en mayor produccin de azcar, y consecuentemente en una mayor ganancia econmica.

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Hoja 3 de 113. INVESTIGACIN BIBLIOGRFICA

ESTADO ACTUAL DEL CONOCIMIENTOLa industrializacin de la caa de azcar se divide en tres grandes procesos: la obtencin del jugo, el tratamiento del jugo y la obtencin del azcar. La materia prima utilizada en la elaboracin de azcar, es la caa de azcar, la cual debe reunir tres condiciones bsicas de calidad: madurez, sazonado y contenido de sacarosa, estos atributos son determinados en diferentes condiciones, periodos de crecimiento y conforme al tipo de variedades que se tengan sembradas en los campos que abastecen a los ingenios.En el jugo de caa, el color es resultado de una mezcla altamente compleja de componentes que, por su origen, son similares en su estructura fsica y qumica. El color influye directamente en el proceso industrial cuando se quiere producir azcares blancos o crudos de bajo tenor en este parmetro, ya que su eliminacin ocasiona costos adicionales.Para la remocin de color del jugo de caa, actualmente el Ingenio Azucarero del Norte usa el proceso de sulfitacin en caliente que es realizado en las llamadas columnas de sulfitacin, equipos que trabajan en contracorriente, ingresando el jugo de caa por la parte superior y alimentando anhdrido sulfuroso por la parte inferior. El anhdrido sulfuroso es obtenido mediante combustin de piedras de azufre. Al entrar en contacto el anhdrido sulfuroso con el jugo, hay una reduccin de las sales frricas presentes, a sales ferrosas, realizndose por tanto una accin de blanqueo del jugo. Durante esta etapa del proceso se produce un incremento en la acidez del jugo tratado. En el Ingenio Azucarero RIOPAILA ubicado en Colombia, se realiz un estudio y se evalu los productos qumicos PROQUAT SC970 Y PROFLOC DI, cmo un mtodo alternativo a la sulfitacin en caliente, donde se logr reducciones de color de hasta un 26% en el jugo diluido, as como tambin mejoramiento en la turbidez y ahorro en el consumo de azufre en un 92.86%, cuando se compararon con el proceso normal de sulfitacin. Igualmente se increment la pureza del jugo de proceso y se redujeron tiempos de lavado de evaporadores.En vista de la efectividad de los productos PROQUAT SC970 Y PROFLOC DI como agentes decolorantes del jugo de caa, es necesario evaluar la posibilidad de uso en el Ingenio Azucarero del Norte bajo sus condiciones operacionales, obteniendo as un mtodo alternativo al proceso normal de sulfitacin

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REVISIN BIBLIOGRFICA.

-Segn MEADE George, SPENCER Emma, Manual del Azcar de Caa, Ed. Montaner y Simn S.A. Novena Edicin, Barcelona 1967. Los colores de los constituyentes de la caa de azcar, se derivan de pequeas cantidades de pigmentos naturales tales como clorofilas, carotenoides y antocianinas, que se encuentran generalmente en la planta. En gran parte el color tambin resulta del material coloreado formado por degradacin de los azcares, por reacciones polifenol hierro, por reacciones entre los azcares reductores y los aminocidos, y por otras reacciones similares que tienen lugar durante el proceso de fabricacin. Dichos componentes coloreados se encuentran formando parte de muchas combinaciones, desde un punto de vista prctico estos constituyentes no pueden ser separados, debindose considerar que el color es una propiedad particular del azcar. En el proceso de elaboracin de azcar, al clarificar el jugo crudo de la caa, el calor y la cal incrementan el color debido a que descomponen los azcares reductores.

-Segn ALAVS Mario, Principios de Sulfitacin, Revista Green Solution Sociedad Annima, Colombia, 2012.Durante aos, la industria azucarera ha utilizado como materia prima para lograr el proceso de sulfitacin, al azufre.El proceso de sulfitacin tradicional, consiste en hacer pasar los gases de la tostacin de azufre elemental, en contracorriente con el jugo de la caa de azcar, y en algunos casos tambin en la meladura, en una torre de contacto (Torre de Sulfitacion), con el objetivo de generar SO2 que en contacto con el jugo y o la meladura, generara el radical SO3, que ser el responsable de reaccionar con las protenas y los aminocidos para bloquear por medio de las reacciones de Millard, la formacin de compuestos que le den color al material de proceso.

-Segn PROTCNICA INGENIERA S.A., Ficha Tcnica PROQUAT SC 970, Colombia 2012. PROQUAT SC 970 es un potente agente reductor utilizado ampliamente en la industria azucarera. Es ideal para ser usado en procesos de decoloracin de jugos de caa y meladura, ya que al solubilizarse reemplaza la quema de azufre.Destruye sustancias cromforas que generan color como los polifenoles, amino compuestos, compuestos nitro aromticos aldehdos y cetonas entre otros. Cumple la norma FDA 21 CFR 182.3862,

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Hoja 5 de 11182.3739, 182.3798 para su uso en alimentos.Entre los beneficios de su uso se pueden citar:No genera alteraciones del pH en el proceso de clarificacin, reduciendo el consumo de cal para neutralizar.Minimizar las posibles prdidas de sacarosa y evita la destruccin de la glucosa e inversiones posteriores.Genera sinergia con los floculantes utilizados en este proceso lo que mejora la formacin del floculo y ayuda a la sedimentacin. Reduce la turbidez en el jugo de caa y en la meladura.

-Segn PROTCNICA INGENIERA S.A., PROFLOC DI, Colombia 2012. Normalmente con el uso del PROFLOC DI se han alcanzado remociones de insolubles entre un 10% y un 20 % en forma de turbiedad, con lo cual las necesidades de floculante, que son proporcionales al contenido de insolubles en el jugo, puede bajar entre 1 y 3 ppm, adems que se produce un aumento relativo de la capacidad del rea de filtracin de cachaza al no tener que procesar esa cantidad de lodos.

HIPTESIS Con el uso de los productos qumicos PROQUAT SC970 Y PROFLOC DI como agentes de remocin de color del jugo de caa, se lograr reducir el color de tal manera que reemplazara la quema de azufre.

4. OBJETIVOS Y METAS

OBJETIVO GENERAL:- Clarificar el jugo de caa utilizado en el proceso de elaboracin de azcar en el Ingenio Azucarero del Norte IANCEM usando los productos PROQUAT SC970 Y PROFLOC DI como agentes removedores de color. OBJETIVOS ESPECFICOS:1) Caracterizar el jugo de caa.2) Encontrar las dosificaciones ptimas de productos, que debern ser aadidas.2) Establecer las variables operacionales escenciales para la remocin del color.3) Obtener la curva del comportamiento de los productos qumicos a evaluar.

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4) Caracterizar el jugo decolorado.5) Realizar el anlisis estadstico de los datos obtenidos.

METAS INMEDIATAS

1) Caracterizar fsica y qumicamente el jugo de caa a tratar con ensayos de medicin de pH, color, turbidez, oBrix y azcares reductores.2) Encontrar la dosificacin ptima de productos que debern ser aadidos, trabajando con diferentes tiempos de residencia y variando el ajuste de pH con lechada de cal, para obtener una remocin de color de aproximadamente el 30%.3) Obtener la curva del comportamiento de los productos qumicos a evaluar, dosificacin de productos en funcin color del jugo diluido.4) Caracterizar fsica y qumicamente el jugo decolorado con ensayos de medicin de pH, color, turbidez oBrix y azcares reductores.5) Realizar el anlisis estadstico de los datos obtenidos mediante el anlisis de la varianza ANOVA.

METAS MEDIATAS

Evaluar la posibilidad de uso de los productos PROQUAT SC970 Y PROFLOC DI a escala industrial mediante la orientacin que generen los resultados de las pruebas de laboratorio.

5. METODOLOGA CIENTFICA Y/O TECNOLGICA DEL TRABAJO DE GRADUACIN.

-Realizar una ampliacin bibliogrfica en diferentes fuentes de informacin, tales como: libros, revistas, trabajos de graduacin, investigaciones desarrolladas por otras instituciones.-Conocer la accin de los productos PROQUAT SC970 Y PROFLOC DI en contacto con el jugo de caa.

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- Adquisicin del conocimiento de los ensayos que se realizan al jugo de caa antes y despus de la remocin de color.- Realizar pruebas en laboratorio de los productos PROQUAT SC970 Y PROFLOC DI como agentes removedores de color del jugo de caa.- Determinar dosificaciones ptimas de los productos.- Procesar los datos obtenidos en la experimentacin y analizarlos- Discutir los resultados obtenidos y concluir.- Elaboracin de la memoria del Trabajo de Grado.- Revisin de la memoria- Preparacin para el grado oral

El diseo experimental se lo llevar a cabo usando la siguiente metodologa:

Definicin de Variables:

D: Dosificacin de productost: Tiempo de residenciapH: pH del jugo encaladoR: Rplica

Se trabajar con tres rplicas por cada experimentacin.

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R1R1pH1R2R3R1pH2R2R3R1pH3R2R3t1D1Jugo de CaaR1pH1R2R3R1pH2R2R3R1pH3R2R3t2R1pH1R2R3R1pH2R2R3R1pH3R2R3t3

R2

R3

R1

R2

R3

R1

pH3R2

R3

R1

R2R2

R3Jugo de Caa

R1

t2R2

R3

R1

R2

R3

R1

R2

R3

R1

t3pH2R2

R3

R1

R1R2

R3

pH2

Figura 1. Diseo experimental, Dosificacin 1

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6. ACTIVIDADES DEL TRABAJO DE GRADUACIN.

PRE-EJECUCIN-Revisin y estudio bibliogrfico- Realizar gestiones para obtener permisos del ingreso y ocupacin de los laboratorios del Ingenio Azucarero del Norte IANCEM.- Familiarizacin con los ensayos de laboratorio que se realizan al jugo de caa antes y despus de la remocin de color.

EJECUCIN:- Aprobacin del proyecto de trabajo de grado - Estudio y anlisis de las variables operacionales con las cuales se trabaja en el Ingenio Azucarero del Norte.- Desarrollar un procedimiento para la evaluacin de los productos PROQUAT SC970 Y PROFLOC DI.- Realizacin de ensayos de laboratorio- Procesamiento de datos- Anlisis de los resultados y conclusiones.- Presentacin del primer borrador.- Revisin de los borradores.

POST-EJECUCIN: -Elaboracin de informes tcnicos de la investigacin.-Presentacin y Defensa del Trabajo de Grado.

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8. CONTENIDO DELA MEMORIA DEL TRABAJO DE GRADUACIN

El trabajo de grado comprender las siguientes partes:

1. PRELIMINARES:a. Tapa o pastab. Guardasc. Cubiertad. Portadae. Pgina de aceptacinf. Pgina de dedicatoriag. Pgina de agradecimientosh. Contenidoi. Listas especiales (tablas, figuras, anexos)j. Glosario k. Resumen y palabras claves2. CUERPO DEL DOCUMENTO:a. Introduccinb. Captulos del trabajo de gradoc. Metodologad. Matrices de Informacine. Clculos y Resultadosf. Discusing. Conclusionesh. Recomendacionesi. Citas bibliogrficas3. ELEMENTOS COMPLEMENTARIOS:a. Bibliografab. Anexos

INFORME DE LOS REVISORESTTULO: REINGENIERA DEL PROCESO DE CLARIFICACIN DEL JUGO DE CAA EN EL INGENIO AZUCARERO DEL NORTE IANCEM.PROPONENTE: Gabriela Alexandra Goyes Tern

Quito, 2013-06-06Seor IngenieroLUIS CALLE GUADALUPEDECANO DE LA FACULTAD DE INGENIERA QUMICA

Presente.-

Seor Decano:

Hemos analizado y estudiado, conjuntamente con la Srta. GABRIELA ALEXANDRA GOYES TERN, la propuesta de Trabajo de Grado denominada REINGENIERA DEL PROCESO DE CLARIFICACIN DEL JUGO DE CAA EN EL INGENIO AZUCARERO DEL NORTE IANCEM. Sobre el particular informamos lo siguiente:1. El tema propuesto tiene mritos acadmicos para ser considerado como tema de Trabajo de Graduacin.2. El objetivo general se ha sugerido cambiar por: Clarificar el jugo de caa utilizado en el proceso de elaboracin de azcar en el Ingenio Azucarero del Norte IANCEM usando los productos PROQUAT SC970 Y PROFLOC DI como agentes removedores de color.3. La interesada ha incorporado en la propuesta presentada, las sugerencias que se le hicieron durante la reunin de trabajo.Por lo expuesto, sugerimos que contine con los trmites para la ejecucin del Trabajo de Grado.

Atentamente,

Ing. Mario Calle Ing. Ana Machado Profesor Profesora

TUTOR SUGERIDO:Este Subdecanato sugiere como tutor del Trabajo de Grado a

J.A.Medina.CSubdecano