Ch52

2.1 Cultivo, cosecha, almacenamiento y purificación de la materia prima
2.2 Trituración de la materia prima y obtención del extracto
2.3 Purificación del extracto
2.4 Evaporación, cristalización y desecación del azúcar
2.5 Fabricación de subproductos
2.6 Abastecimiento energético
2.7 Gestión del agua

3. Análisis y evaluación de impacto ambiental. Fuentes de referencia

3.1 Requisitos de limitación de emisiones
3.2 Técnica de reducción y control de las emisiones
3.3 Valores límite dictados para protección de la salud

4. Relación con otros ámbitos de actividad

5. Evaluación sinóptica de la relevancia ambiental

6. Bibliografía

Anexos

1. Descripción del ámbito de actividad

El azúcar es el único alimento que se obtiene de dos especies vegetales distintas, a saber la remolacha azucarera (beta vulgaris) y la caña de azúcar (saccharum officinarum) en regiones de cultivo distintas. Sólo se originan situaciones de competencia entre estas dos especies vegetales relevantes para la economía mundial en pequeñas zonas limítrofes, donde ambas están sin embargo considerablemente por debajo de su óptimo fisiológico. Generalmente se sitúan entre los 25 y 28 grados de latitud norte. Las principales zonas de cultivo de la remolacha azucarera están en las regiones de clima templado de Europa y Norteamérica, con temperaturas medias de la canícula entre 16 y 25° C y unas precipitaciones anuales de 600 mm como mínimo. En las regiones subtropicales, el cultivo tiene lugar en los meses invernales. En caso de precipitaciones inferiores a 500 mm, tiene que regarse. Las remolachas crecen óptimamente en suelos limosos profundos, con reacción entre neutra y débilmente alcalina. Como cultivo intensivo, requieren una fertilización integral mineral suficiente. Dado que por razones fitosanitarias (p. ej. nemátodos de la remolacha = causa importante de la llamada fatiga de la remolacha) las remolachas sólo pueden cultivarse cada cuarto año en el mismo campo, el área de adquisición de una fábrica de azúcar de remolacha es muy extensa. El periodo de vegetación es en general de 5 a 6 meses. En las zonas de clima templado, los rendimientos de las cosechas se sitúan entre 40 y 60 t/ha, mientras que en las regiones subtropicales son por término medio de 30 a 40 t/ha. El contenido de azúcar se mueve entre el 16 y el 18 %. La caña de azúcar es una planta propia del clima de las tierras bajas tropicales. Las zonas de cultivo están casi exclusivamente entre los 30 grados de latitud sur y los 30 grados de latitud norte, con los puntos principales entre las isotermas de 20°C al norte y al sur. Además de una radiación solar intensiva, se requieren al menos precipitaciones anuales de 1650 mm, o riego adicional. Se prefieren suelos pesados, ricos en nutrientes, con una alta capacidad de retención de agua; son favorables valores de pH entre débilmente ácidos y neutros. En correspondencia con la gran producción de masa, las exigencias en cuanto a nutrientes son muy altas. Los ataques de enfermedades y plagas pueden reducirse considerablemente a través de selecciones de plantas resistentes y de medidas de saneamiento. El control biológico de plagas desempeña un papel cada vez más importante. La caña de azúcar es autocompatible, y se maneja especialmente como monocultivo. Los tallos se cosechan por regla general después de 14 a 18 meses, y los renuevos (ratoon) después de 12 a 14 meses. Los rendimientos de las cosechas se sitúan entre 60 y 120 t/ha; el contenido de azúcar es por término medio del 12,5 %. La cantidad cosechada y el contenido de azúcar van disminuyendo con la edad de las plantaciones, por lo que usualmente no se sobrepasa una duración útil total de 4 a 5 cortes.

Las fábricas azucareras constituyen centros industriales con cultivo de materias primas organizado o realizado por ellas mismas, con sistemas de abastecimiento de energía y agua propios así como complejos de talleres grandes y diferenciados. El equipamiento de máquinas y aparatos está preparado para el procesamiento de una única materia prima natural. En tanto se dedique a la elaboración directa del producto cosechado, la duración de las operaciones estacionales de procesamiento equivale a la duración del uso de las instalaciones de la fábrica azucarera. En el caso de instalaciones de nueva planta, la capacidad de elaboración diaria (24 h) se sitúa entre 5.000 y 10.000 t, debiendo decirse que fábricas azucareras con un rendimiento superior a 10.000 t/día sólo pueden trabajar en forma efectiva si disponen de la infraestructura correspondiente. La empresa de producción debería tener en lo posible una ubicación central en la zona de cultivo de la materia prima, a las orillas de un curso de agua y enlazada con las redes públicas de ferrocarriles y carreteras. Los subproductos que se originan durante la fabricación del azúcar, a saber melaza, lonjas exprimidas de remolacha y bagazo de caña, se aprovechan y/o se transforman en la propia empresa, o bien se utilizan como materia prima en otras empresas industriales.

· Cosecha, almacenamiento y purificación de la materia prima

Las remolachas azucareras se cosechan casi exclusivamente en forma mecanizada, mientras que por el contrario la recolección de la caña de azúcar sigue teniendo lugar predominantemente en forma manual (siega de los tallos). El transporte a la fábrica se realiza por ferrocarril o por carretera. El suministro de caña de azúcar por vías de transporte acuático constituye una excepción. Las remolachas azucareras pueden almacenarse durante 1 a 3 días, dependiendo de la temperatura y del método de almacenamiento. Por el contrario, la caña de azúcar no soporta almacenamiento. Debería procesarse directamente después de la siega, pero a más tardar 12 horas después; son posibles pérdidas de azúcar de hasta el 2 % cada 24 h. Las remolachas azucareras se lavan siempre antes del proceso de elaboración, mientras que la caña de azúcar sólo suele someterse a esta operación si se cosecha en forma mecanizada.

· Trituración y purificación del extracto

Las remolachas azucareras se cortan en trozos con máquinas cortadoras, y a continuación se les extrae el azúcar por tratamiento con agua caliente a 60 - 70°C que circula en sentido contrario. Seguidamente se extrae el agua mecánicamente, y antes del secado se suelen mezclar con hasta un 30 % de melaza, y por regla general se peletizan y se utilizan como alimento para el ganado. Debido a su contenido residual de azúcar (un 0,8 % aproximadamente), los trozos o lonjas a los que se les ha extraído el agua mecánicamente resultan apropiados para el ensilado (conservación por fermentación) y para su uso como alimentos para el ganado en unidades agropecuarias.

La caña de azúcar se tritura con rodillos estriados o de cuchillas, "crusher" y/o "shredder", y se maceran en cuatro a siete grupos de rodillos consecutivos, o bien se someten a la extracción de azúcar en un difusor, como las remolachas azucareras. Del residuo fibroso pobre en sacarosa (bagazo) se origina una cantidad de 25 a 30 kg/100 kg de caña. El contenido de fibra es de aproximadamente un 50 % del bagazo.

· Purificación del extracto

Después de la fase de obtención del jugo, el proceso de elaboración es muy similar para la remolacha y la caña de azúcar. La purificación del jugo se realiza por procedimientos mecánicos y químicos. Primero se separan mecánicamente las partículas de fibras y células vegetales. La purificación química del jugo tiene lugar por precipitación de una parte de las sustancias no glucósidas disueltas y dispersas, con separación subsiguiente del precipitado. En la industria del azúcar de remolacha ha demostrado su eficacia la carbonatación cálcica en varias fases, un procedimiento de purificación del jugo en el que se añade al mismo tiempo simultáneamente cal y dióxido de carbono. Floculantes sintéticos, especialmente polielectrolitos, mejoran la aglomeración de las partículas y acortan el tiempo de sedimentación en el decantador, pasando de los 40 y 60 minutos normales a entre 15 y 20 minutos. En la industria del azúcar de caña, se aplica usualmente el tratamiento simple con caliza (defecación), ya menos un tratamiento con cal y dióxido sulfuroso (sulfodefecación) y raramente el tratamiento con cal y dióxido de carbono como método de purificación del extracto. El decantado se somete a un filtrado posterior fino y pasa directamente a la estación de evaporación. El sedimento o concentrado (aproximadamente de 20 a 30 kg/100 kg de materia prima) se separa, predominantemente en filtros de aspiración de tambor, en las componentes filtrado y lodo/torta de filtro (aproximadamente de 3 a 6 kg/100 kg de materia prima). El filtrado se reintegra al proceso, mientras el lodo de filtro se evacua.

· Evaporación y cristalización

El jugo purificado (aproximadamente de un 12 a un 15 % de materia seca/contenido de materia seca) se vaporiza en forma continua en una estación de evaporación de varias etapas hasta conseguir un contenido de materia seca del 60 al 70 %; en este proceso, el jugo atraviesa las distintas etapas y en cada etapa subsiguiente es calentado con los vahos de la etapa anterior (estos vahos son aire saturado de vapor de agua, que escapa durante la evaporación del jugo purificado). En la estación de cocción, el juego espesado (concentrado) se somete a una nueva extracción de agua en aparatos de cocción, sometido a un vacío de aproximadamente el 80 %. Gracias a la escasa presión que impera en los aparatos, puede hervirse a una temperatura reducida, con lo que se impide una coloración por caramelización. Una vez alcanzada una determinada relación entre el azúcar y el agua (grado de sobresaturación), se forman cristales. Al seguir añadiendo jugo concentrado y al progresar la evaporación del agua, se fomenta y regula la formación de cristales hasta que estos alcanzan el tamaño y la cantidad deseados. Entonces termina el proceso de cocción. La masa que se forma al final de la cocción es la masa de relleno, que se pasa desde los aparatos de cocción a estrujadoras. Con un enfriamiento constante de la masa se modifica la sobresaturación, con lo cual los cristales de azúcar siguen creciendo. Desde las estrujadoras la masa de relleno fluye a las centrifugadoras. En ellas se separa el producto cristalizado del jarabe quedando el azúcar crudo o sin refinar, de color amarillo-marrón. El jarabe separado por centrifugación se vuelve a hervir hasta conseguir de nuevo masa de relleno; el producto cristalizado así obtenido se centrifuga. El jarabe que sale es la melaza. Si al centrifugar la masa de relleno el producto cristalizado se limpia en la centrifugadora con una ducha de agua y/o vapor, eliminando de él el jarabe residual (afinación), se obtiene así el azúcar blanca de la remolacha o de la caña, en un proceso de trabajo inmediato. Durante la refinación (inversión de la cristalización), una tecnología muy exigente en cuanto a instalaciones, se disuelven el azúcar crudo y el azúcar blanca de calidad inferior, y se decoloran y filtran por adición de carbón activado o de carbón de hueso, o bien mediante intercambiadores iónicos. De la subsiguiente cristalización se obtiene azúcar refinado, que satisface las máximas exigencias de la industria elaboradora del azúcar. Dependiendo de la calidad tecnológica de la materia prima y del producto final obtenido, la proporción de melaza se sitúa entre un 3 y un 6 % de la materia prima utilizada inicialmente. El contenido de azúcar en la melaza final es de alrededor de un 50 %.

· Almacenamiento

El azúcar obtenido se enfría y seca antes de su almacenamiento o envasado. Puede almacenarse a granel, empacado (bolsas de 1 kg) o ensacado (en sacos de 50 ó 100 kg). Decisiva para un almacenamiento correcto es una humedad relativa del aire de aproximadamente el 60 % en la bodegas. Aquí se sitúa aproximadamente el punto en el que se establece un estado de equilibrio entre la absorción y la salida de humedad de los cristales de azúcar.

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