GENERALIDADES DE LA AGROINDUSTRIA AZUCARERA

1.0 GENERALIDADES DE LA AGROINDUSTRIA AZUCARERA

El azúcar es uno de los productos de mayor comercialización a nivel mundial debido a su alta demanda para consumo humano; así como por sus innumerables aplicaciones en los procesos industriales. En las secciones 1.1 a la 1.3 se describen algunas generalidades del azúcar entre ellas su composición química, las materias primas para su obtención y su clasificación de acuerdo a su proceso de fabricación.

1.1 DEFINICIÓN Y ESTRUCTURA QUÍMICA DEL AZÚCAR

El azúcar es un endulzante de origen natural, sólido, cristalizado, constituido esencialmente por cristales sueltos de sacarosa, obtenidos a partir de la caña de azúcar (Saccharum officinarum) o de la remolacha azucarera (Beta vulgaris) mediante procedimientos industriales determinados.

La sacarosa es un carbohidrato de origen natural compuesto por 12 átomos de carbono, 22 átomos de hidrogeno y 11 de oxigeno, su fórmula molecular condensada es C12H22O11 (oxigeno 51.42 %, carbono 42.10 %, hidrogeno 6.48 %). Posee un peso molecular de 342.30, es un sólido cristalino que carameliza a 160 °C, y es un azúcar no reductor y polialcohol que tiene 3 grupo hidroxilos primarios (-CH2OH 6,1’ y 6’) y 5 en posición secundaria (-CH-OH, 2, 3, 3’, 4 y 4’) (Aguilar y Rivera, 2010).

La sacarosa es la forma básica de la energía en el reino vegetal. Las plantas convierten el agua y el dióxido de carbono en sacarosa, utilizando la energía del sol en el proceso de fotosíntesis. La sacarosa de la caña de azúcar es un disacárido natural formado por el enlace bioquímico (enlace glucosídico) de los monosacáridos glucosa (azúcar de uvas o dextrosa) y fructosa (azúcar de frutas o levulosa) (UNC, 2005) (Figura 1.1).

CH2OH

CHoÜH

SACAROSA glucosa fructosa

Figura 1.1: Estructura molecular de la sacarosa (Li Loo Kung, 2002).

El azúcar comercial es sacarosa de diferentes grados de pureza. El azúcar refinado es una de las sustancias orgánicas más puras que se conocen, contiene 99.96 % de sacarosa y el resto consiste de humedad, por lo que también se le llama simplemente sacarosa, para distinguirla de los demás azúcares (Li Loo Kung, 2002).

El azúcar de consumo humano es exactamente el mismo que existe en la caña de azúcar, las frutas y vegetales. Es una fuente de energía eficiente, económica, pura y a la vez un alimento muy útil. Pocas veces se consume en forma directa siendo lo usual adicionarlo a otros alimentos para mejorar su sabor, textura y cuerpo (bebidas, jugos, helados), utilizarlo como preservante (leche, frutas, jamones) y como mejorador de la apariencia (panadería, pastelería). Ningún otro edulcorante puede realizar todas las funciones del azúcar con su costo y facilidad, características que lo hacen indispensable para la elaboración de una variedad de alimentos (Li Loo Kung, 2002).

1.2 MATERIAS PRIMAS EMPLEADAS ACTUALMENTE EN LA PRODUCCIÓN INDUSTRIAL DEL AZÚCAR

El azúcar se obtiene industrialmente de la caña de azúcar, de la remolacha azucarera, del sorgo dulce, de la palma datilera, del maíz dulce y de otras fuentes con un alto contenido en sacarosa.

Sin embargo, la sacarosa o azúcar de mesa, es obtenida a nivel industrial mayoritariamente a partir de la remolacha azucarera (Saccharum p-vulgarum) que crece en países templados y de la caña de azúcar o cañamiel (Saccharum officinarum) que crece en climas tropicales y subtropicales las cuales representan las únicas fuentes importantes para el comercio. El azúcar derivado de la caña participa con el 65 al 70 % del mercado mundial de edulcorantes; los países productores y exportadores de azúcar de caña venden mayoritariamente el producto en términos de azúcar crudo. En contraposición, el azúcar de remolacha se comercializa casi íntegramente de modo refinado (Aguilar y Rivera, 2010).

La caña de azúcar contiene entre 8 y 15 % de sacarosa. El jugo obtenido de la molienda de la caña se concentra y cristaliza al evaporarse el agua por calentamiento. Los cristales formados son el azúcar crudo, o de ser refinados, el azúcar blanco. En las refinerías el azúcar crudo es disuelto, limpiado y cristalizado de nuevo para producir el azúcar refinado (Li Loo Kung, 2002).

Por otro lado, la remolacha azucarera es una raíz grande y blanca que contienen alrededor del 16 al 20 % de azúcar como sacarosa. Después de quitar las hojas y los tallos éstos se utilizan para la alimentación animal. El azúcar procedente de la remolacha azucarera es idéntico al derivado de la caña de azúcar. Ésta crece en países templados y es la fuente principal de azúcar de la mayor parte de Europa y se cultiva extensamente en Rusia, Ucrania, Alemania, Francia y Polonia.

El proceso de obtención de azúcar a partir de la remolacha azucarera se diferencia del que se lleva a cabo para obtener azúcar a partir de caña en algunas operaciones, principalmente en sus etapas iniciales. Inicialmente la caña debe prepararse picándola y desmenuzándola antes de extraer el jugo, posteriormente la caña preparada se hace pasar por un tándem de molinos donde se muele la caña y se extrae el jugo; mientras que en el otro proceso, la remolacha azucarera es lavada inicialmente para separar las rocas, la tierra y las hojas de la misma, luego ésta es cortada en rodajas que se transportan hacia una torre en donde se extrae el jugo de la remolacha por difusión con agua caliente. Las etapas siguientes son muy similares en ambos procesos.

1.2.1 LA CAÑA DE AZÚCAR

La caña de azúcar es la materia prima principal de la cual se fabrica el azúcar que se consume en todo el mundo, por ello es de especial importancia conocer las características de esta gramínea. En las secciones 1.2.1.1 a la 1.2.1.6 se presentan algunas generalidades sobre la caña de azúcar.

1.2.1.1 CICLO DE VIDA DE LA CAÑA DE AZÚCAR

La caña de azúcar (Saccharum officinarum L) es una gramínea tropical, un pasto gigante emparentado con el sorgo y el maíz en cuyo tallo se forma y acumula un jugo rico en sacarosa; compuesto que al ser extraído y cristalizado en un ingenio azucarero forma el azúcar (Alvarado et al., 2008).

El ciclo vegetativo de la caña de azúcar comprende cuatro etapas principales: germinación, macollamiento, crecimiento y maduración, las cuales se muestran en la figura 1.2.

Figura 1.2: Etapas del ciclo vegetativo de la caña de azúcar (Leal et al., 2005).

a) Etapa 1: Germinación

Ésta comienza cuando el cultivo ha sido recién sembrado y aún no ocurre la emergencia o cuando el retoño no ha emergido.

b) Etapa 2: Macollamiento y cierre

En esta fase, la planta macolla, se desarrolla mayor cantidad de follaje y la plantación comienza a cerrar.

c) Etapa 3: Crecimiento

Comprende desde que cierra la plantación hasta el inicio de la maduración de los tallos. Se caracteriza porque se presenta un crecimiento rápido, así como una elevada acumulación de materia seca. Por lo general, el porte de los tallos puede permanecer erecto.

Es el proceso fisiológico por el que la producción de materia verde de la planta se reduce para dar paso a la acumulación de carbohidratos en forma de sacarosa en las células de parénquima del tallo.

La etapa de madurez puede ser natural o provocada mediante madurantes químicos. Para la aplicación de éstos es necesario considerar la variedad, nutrición (especialmente nitrógeno), edad de la planta, entre otras. Este método es utilizado cuando la planta no ha llegado a su madurez y se está en período de zafra.

1.2.1.2 VARIEDADES DE LA CAÑA DE AZÚCAR

La gran mayoría de las variedades de cañas de azúcar que se cultivan actualmente resultan de la hibridación de las distintas variedades de cañas nobles como la Saccharum offinarum con otras especies.

Las variedades de caña de azúcar tienden a alcanzar su grado de madurez en diferentes períodos con respecto a la época de cosecha. Algunas variedades alcanzan la madurez más temprano que otras en idénticas condiciones de campo. Esta propiedad genética de la caña de azúcar permite clasificarla en tres tipos de variedades:

a) Variedades Tempranas

Alcanzan su madurez óptima al inicio de la zafra. (08 de Diciembre-06 de Enero). Entre éstas se mencionan las variedades Canal Point siguientes: CP 86-1664, CP 81-1384, CP 81- 1425 y CP 88-1165, originarias de Florida, Estados Unidos y la variedad CGCP-9555 originada como un híbrido de la variedades Cengicaña Guatemala (CG) y Canal Point (CP) originaria de Florida, Estados Unidos.

Alcanza su madurez en el período intermedio de la zafra (07 de Enero-25 de Enero). Entre éstas se encuentran la variedad Pantaleón-Guatemala-México 89-118 (PGM 89¬118), las variedades SP 79-2233 y SP 79-1011 originarias de Sao Paulo, Brasil y la variedad PR 76-3358 originaria de Puerto Rico.

c) Variedades Tardías

Este tipo de variedad alcanza su punto de madurez al final del periodo de zafra (21 de Febrero-Fin de la zafra). Entre éstas se mencionan la variedad CGCP 9579 (Cengicaña, Guatemala-Canal Point, USA), la variedad B 80-251 originaria de Barbados, la

...