Evaluación de la inversión de sacarosa (página 2)

Enviado por Gavel�n Zuloeta Milagros

Partes: 1, 2, 3, 4

INTRODUCCIÓN

FORMULACIÓN DEL
PROBLEMA

Se sabe, por lo general, que hay algunas pérdidas
de sacarosa en el jugo de caña desde el momento de su
extracción en los molinos hasta que llega a la sala de
cocimiento. Esta pérdida es debida a la inversión durante el proceso de
fabricación pero el monto de la pérdida, su
importancia económica y cómo lo puede corregir, son
factores no entendidos por todos. A medida que el jugo de la
caña no tratada químicamente salpica sobre las
panes del molino expuestos al jugo y pasa luego por las canaletas
y cañerías durante la recirculación, entra
en contacto directo con billones de microorganismos que
están adheridos a las superficies del metal y del cemento.

La multiplicación de los microorganismos en los
jugos diluidos extraídos de la caña de azúcar
y su acumulación en la superficie de los molinos, dan como
resultado una pérdida considerable de la sacarosa. Por lo
tanto, los microorganismos contribuyen a la pérdida de
rendimiento de azúcar de dos maneras:

Incuestionablemente son la principal fuente de
invertasa en el jugo de caña.
La transferencia de energía requerida para que
la reacción siga avanzando hacia la destrucción
de azúcar y pérdidas para el ingenio, es generada
por microorganismos que utilizan la energía obtenida de
la inversión de sacarosa para su crecimiento y reproducción.

Se sabe que ciertas especies de bacterias
producen una enzima, la invertasa y que concentraciones bien
pequeñas de ésta enzima transforma
rápidamente a la sacarosa en glucosa y
fructosa. Los fangos que se acumulan en los molinos constituyen
la fuente más importante de invertasa, y aunque la
limpieza frecuente de los fangos ayuda a reducir las
pérdidas de sacarosa no hay duda que la rápida
multiplicación de los microorganismos en un nutriente tan
rico como el jugo de caña hace impracticable la
eliminación de los fangos que se forman en los molinos y
por consiguiente la pérdida de sacarosa. Además de
la invertasa producida por los microorganismos en algunas
ocasiones hay también cantidades apreciables de esta
enzima en el jugo, tal como se extrae de la
caña.

Precisando la problemática, presente y teniendo
en cuenta la acción
de bactericidas en el jugo de caña se considero como
definición del problema.

¿Es posible evitar la inversión de la
sacarosa utilizando el bactericida Bactol Q en el jugo de
caña de la Empresa
Agroindustrial Pucalá SA?

En la presente investigación, la hipótesis queda definida de la
siguiente manera:
"La dosis adecuada del bactericida Bactol Q inhibe
la inversión de la sacarosa en mayor porcentaje que la
limpieza con agua
caliente"
H0= No hay efecto del bactericida sobre el promedio
de índice de inversión de la
sacarosa.
Ha= Hay un efecto del bactericida sobre el promedio
de índice de inversión de la
sacarosa.
FORMULACIÓN DE LA
HIPÓTESIS
FORMULACIÓN DE
OBJETIVOS

Objetivos Generales

Minimizar las perdidas por microorganismos en los
molinos de caña de azúcar, empleando agua
caliente y/o uso de bactericida.
Encontrar la metodología a realizar limpieza y
desinfección de los molinos, mediante el uso de
bactericida a una determinada dosis adecuada influye
favorablemente en el rendimiento de la sacarosa.

Objetivos
Específicos

Determinar la dosis adecuada de bactericida Bactol
Q que influya favorablemente en el rendimiento de la
sacarosa.

ANTECEDENTES AL
SEGUIMIENTO:

El ingenio azucarero de industrial Pucalá
SAC. cuenta en la actualidad con un tanden de cuatro molinos
con una capacidad promedio de 200 TCH.
En la actualidad no se dosifica ningún
bactericida, así como no se realiza ningún tipo
de limpieza periódica con vapor o agua caliente en los
molinos de caña.
El jugo extraído ofrece un medio ideal para
la propagación de microorganismos que causen
destrucción de sacarosa; McCleery En estudios
realizados sobre estas perdidas reporta que pueden alcanzar
hasta el 1.0% de la sacarosa en el jugo.
Los limos o fangos que se acumulan en los molinos
constituyen la fuente mas importante de invertasa, y aunque
la limpieza frecuente de los molinos, ayuda a reducir las
perdidas de sacarosa no hay duda que la rápida
multiplicación de los microorganismos hace
impracticable la eliminación de los fangos que se
forman en los molinos y por consiguiente la perdida de
sacarosa.

Para estimar el mayor rendimiento de sacarosa como
resultado del uso de bactericidas en cualquier ingenio se
requirió contar con datos exactos
sobre la pureza, y las cantidades de azúcar invertido
de los jugos del trapiche; jugos mixtos durante periodos sin
tratamiento y periodos con tratamiento.
Con los promedios de los datos obtenidos durante el
periodo sin tratamiento y con contaminación. Se sugirió
determinar el contenido de azúcares reductores de ser
posible por muestreo
continuo de jugo del trapiche y del jugo mixto debiendo
evaluarse las muestras.
EVALUACIÓN DEL
PROBLEMA
IMPORTANCIA Y JUSTIFICACIÓN DEL
ESTUDIO

La pérdida de azúcar por inversión
de la sacarosa en glucosa y fructosa durante el proceso de
elaboración de azúcar, es mucho mayor de lo que
generalmente se piensa; es por esta razón que es muy
importante el empleo de
bactericidas para solucionar dicho problema.

El uso de bactericidas no afecta el proceso de
fabricación del azúcar por el contrario, previene
fermentaciones responsables de los malos olores; no es corrosivo
para el equipo de la planta y cuando es aplicado según
recomendaciones no deja residuos detectables en el azúcar
ni en las melazas.

Los resultados de esta investigación
contribuyeron a solucionar los problemas
referentes a la inversión de la sacarosa en la Empresa
Agroindustrial Pucalá SA

Los residuos bioquímicos segregados representan
un peligro permanente. Hay demasiada superficie en la
instalación en la que se trata el jugo, que es inaccesible
al vapor y al agua caliente durante el tiempo
suficiente para que sea posible una eliminación efectiva
de los microorganismos. Por otra parte una buena limpieza es
esencial para una represión efectiva de los
microorganismos en el trapiche y ninguna represión de este
tipo puede ser adecuada sin una limpieza frecuente y cuidadosa de
las áreas accesibles. Sin embargo, combinando con el uso
del Bactericida en el jugo de caña, con un tratamiento
regular y cuidadoso con vapor y/o agua caliente de los
transportadores, piletas y otras áreas accesibles, se
logra una operación esencialmente libre de
fango.

6. LIMITACIONES DE LA
INVESTIGACIÓN

Los periodos analizados con o sin tratamiento fueron un
mes, porque frecuentemente se requieren de una semana de
tratamiento para que los datos químicos entren en estado de
régimen.

MARCO
TEÓRICO CONCEPTUAL

Las pérdidas de sacarosa es un tema de mucho
interés en la industria
azucarera. Estas pérdidas ocurren en las diversas
operaciones
y procesos
durante la elaboración del azúcar y suelen
ocurrir también en los molinos y sus instalaciones
auxiliares sobre todo cuando es escasa la limpieza y el
saneamiento de manera periódica.

El jugo extraído ofrece un medio ideal para la
propagación de microorganismos que causan
destrucción de sacarosa. Cuando se procesa caña
deteriorada o caña quemada atrasada el desarrollo
de la bacteria Leuconostoc mesenteroides es muy
pronunciada tanto en los molinos, conductores de bagazo,
coladores de jugo, tanques y canales de jugo, etc.

Esta bacteria destruye la sacarosa generando
pérdidas económicas produciendo dextrana que es
un polímero de consistencia gomosa que tiene la
apariencia de los huevos de rana, generando también
efectos perjudiciales al proceso de fabricación de
azúcar.

A medida que el jugo de la caña no tratada
químicamente, salpica sobre los puntos del molino
expuestos al jugo y pasa luego por las canaletas y
cañerías durante la recirculación, entra
en contacto directo con billones de microorganismos que
están adheridos a la superficie del metal y del cemento.
La multiplicación de los microorganismos de lo jugos
diluidos extraídos de la caña de azúcar y
su acumulación en la superficie de los molinos, dan como
resultado una perdida considerable de la sacarosa por lo tanto
lo microorganismos contribuyen a la pérdida de
rendimiento de azúcar.

Cuando el Leuconostoc y otras bacterias formadoras de
ácido se desarrollan en la caña de azúcar
recolectada, ésta se vuelve ácida. Se produce
azúcar invertido, ácidos
láctico y acético y, con frecuencia, dextrana.
Con este crecimiento microbiano puede producirse un olor
"agrio". En climas húmedos y calurosos, puede perderse
cada día, entre la zafra y el triturado, 1-5 % del
azúcar total.

El jugo mixto es un medio ideal para el crecimiento de
muchos microorganismos, si bien sólo unos cuantos lo
logran con éxito
ya que el jugo tiene un grado Brix de 10-18, un pH de
5,0-5,6, abundantes sales orgánicas e
inorgánicas, aminoácidos y otros nutrientes y una
temperatura
media entre 25 y 30 °C. En este medio, el Leuconostoc
mesenteroides, formador de dextrana, está
especialmente adaptado para competir, si bien otros
microorganismos microaerófilos catalasa-negativo crecen
igualmente produciendo ácido, invertasa y dextrana. En
algunos rodillos predominan los Enterobacter spp.; en otros son
buenos competidores las levaduras productoras de alcohol.
Afortunadamente la destrucción del azúcar por los
microorganismos se reduce durante la fase de
clarificación, que normalmente se lleva a cabo con
rapidez, si bien, en ocasiones, se ve retrasada por paradas
programadas o sin programar.

Entre los efectos perjudiciales de Leuconostoc
mesenteroides esta la formación de cristales de
azúcar en forma de aguja que retarda la
cristalización en los tachos, disminuyendo su eficiencia y
generando la formación de falso grano que ocasiona
problemas en la centrifugación de las masas cocidas por
su facilidad para pasar por las perforaciones de la tela de la
centrifuga; incrementando la pureza de la miel
final.

Además de la deterioración
microbiológica ocurre también deterioración
por acción química y
térmica.

La deterioración microbiológica, sea en el
campo, ingenio o refinería produce polisacáridos
que reducen los rendimientos de extracción y
cristalización aumentan la viscosidad y
disminuyen los niveles de producción mientras producen así
mismo componentes coloreados y formadores de

Ácidos.

La descomposición química, que incluye la
descomposición térmica disminuye así mismo
el pH y produce componentes coloreados y precursores de la
presencia de color. Todos
estos componentes no azucarados tienen que eliminarse durante el
procesamiento, ya que arrastran sacarosa con ellos a las melazas
disminuyendo la cantidad de sacarosa recuperada.

Es esencial un análisis crítico de las causas de
las pérdidas de sacarosa Para identificar las áreas
donde se pueden evitar dichas pérdidas aumentando el
rendimiento de sacarosa. Las pérdidas físicas
debido a las pobres técnicas
de corte de la caña, almacenamiento o
transporte de
la caña de azúcar, dispersión,
pérdida de la Sacarosa en aguas y productos
residuales y adsorbentes. Las causas y los medios de
eliminación de éstas pérdidas son bien
conocidas aunque si se llevaran a cabo en mejores condiciones,
los niveles, de pérdidas en algunas áreas se
podrían reducir a una cifra más
aceptable.

Los diversos tipos de pérdidas químicas,
térmicas y microbiológicas se exponen a
continuación:

Formación de
Dextrana.
La principal causa microbiológica de
pérdidas de sacarosa es la formación de
dextranas, principalmente por la bacteria Leuconostoc
mesenteroides, así como la Leuconostoc
dextraricum y por otras bacterias formadoras de
légamo. La dextrana provoca la prolongación de
cristal de sacarosa a lo largo del eje "C" (el llamado grano
"de aguja").
Esta prolongación hace difícil el
purgado de las centrifugas, incrementando las pérdidas
en melazas y agua de lavado. La dextrana, da lugar así
mismo a unos niveles de prolongación artificialmente
altos debido a su carácter dextrorrotatorio.
La dextrana es el nombre genérico para los
polisacáridos que son polímeros de la
glucosa.
No todos los tipos de Leuconostoc
mesenteroides crecen en una solución, de sacarosa
y entre los que lo hacen ninguno sintetiza dextrana por
encima de los 60°C o con un alto Brix.
Por cada molécula de sacarosa consumida
solamente la porción de glucosa se utiliza en la
formación de dextrana, permaneciendo un núcleo
de fructosa. Es la fructosa se descompone subsiguientemente
en ácidos orgánicos y componentes colorantes,
dando lugar a una disminución en el pH, que a su vez,
aumenta el nivel de inversión, llevando a una
pérdida adicional de ácidos y colorantes a
partir del azúcar invertido así formado. Son
subproductos de la formación enzimática de
dextrana. Los ácidos lácticos y acético,
el manitol y el etanol, los cuales destacan el problema de
caída de pH la formación de colorante y aumento
de las pérdidas de sacarosa en melazas.
La caña dañada, incluyendo la
dañada que va junto con la caña quemada y la
troceada en el corte es particularmente susceptible al
crecimiento de levaduras y bacterias. Son especialmente
notables debido a los productos a que dan lugar hallados en
los azúcares, las levaduras de la especie
Sacharomyces, que produce etanol y la Clostridium
thermosaccharolyticum, productora de ácido
butírico. Además de consumir sacarosa, estos
organismos producen sustancias que crean más problemas
de procesamiento y comercialización.
Las pérdidas de sacarosa debidas a la
acción microbiana se pueden eliminar o minimizar
mediante la manipulación e higiene a
temperatura adecuada.
El descenso de la polarización puede ser una
medida errónea de las pérdidas de
sacarosa.
Si en primer lugar se invierte la sacarosa
reaccionando a continuación la fructosa y la glucosa
así formadas en proporciones desiguales la
polarización puede ser artificialmente alta si la
fructosa desaparece más rápidamente que la
glucosa o puede ser artificialmente baja si la glucosa,
desaparece más rápidamente que la
fructosa.
Causas microbiológicas de la pérdida
de sacarosa:
Pérdidas químicas de
sacarosa

La descomposición química de la sacarosa
incluye la descomposición térmica en productos
acaramelados. Hay dos divisiones generales de las reacciones de
descomposición química:

Las que se realizan bajo condiciones ácidas y las
que lo hacen bajo condiciones básicas. El pH óptimo
para la estabilidad de la, sacarosa se sitúa entre 8 y
8.5.

b.1. Condiciones ácidas

La reacción inicial es la inversión de la
sacarosa en glucosa y fructosa. En el jugo, esta reacción
puede resultar catalizada por la enzima invertasa y, en cualquier
medio
ambiente, por un bajo pH.

La enzima invertasa se inactiva por un aumento de la
temperatura a' 80°C o más, y la inversión
ácida se inhibe mediante la elevación del pH por
encima de 6,0.

b.2. Condiciones básicas

Desde el punto de vista de la pérdida directa de
sacarosa, la descomposición de la misma bajo condiciones
básicas no es tan seria como la que se produce bajo
condiciones ácidas, pero es más seria desde el
punto de vista de la formación de color, la que da lugar a
un mayor procesamiento y pérdidas en melazas. Los
principales productos de la descomposición alcalina son
los ácidos orgánicos, especialmente en el
ácido láctico que tienden a disminuir el pH y los
productos coloreados poliméricos, bien sean melanoidinas o
compuestos formados mediante una serie de reacciones catalizadas
por iones de calcio.

Esta situación aparece cuando se permite que el
jugo se mantenga con un pH ácido durante cierto tiempo
antes de la elevación del mismo. En este caso se dice que
la cal destruye el azúcar invertido; pero las reacciones
de destrucción generan color.

Sin embargo el rápido crecimiento de los
microorganismos en el jugo de caña que es altamente
nutritivo, hace poco práctico el control adecuado
de microorganismos por medio de la limpieza con vapor, ya que el
vapor puede controlar los microorganismos en el tiempo en que
está en contacto con ellos, pero no puede actuar durante
el proceso de molienda, ya que no se aplica vapor al
jugo.

Hay diferentes productos químicos que controlan
los microorganismos presentes en el jugo de caña, pero hay
muy pocos que puedan proveer el control de ellos a la vez que
proveen control de la enzima invertasa bajo las condiciones
prácticas de la manufactura de
azúcar en el control.

Una de las ventajas que se debe señalar en el uso
de agentes sanitarios es el control de la acumulación de
dextrana. Como resultado del incremento de la población de Leuconostoc
mesenteroides en el jugo de caña durante la
extracción en el molino. La dextrana induce la
elongación del cristal de azúcar, no solo reduce el
tiempo de crecimiento de éste sino también aumenta
la formación de grano falso.

El control de esta goma también se podría
correlacionar con un mejor agotamiento de las mieles
finales.

Para controlar la pérdida de la sacarosa inducida
por microorganismos contaminantes de jugo de caña, se han
hecho estudios para demostrar el valor de los
agentes sanitarios, como el bactericida Bactol Q . Además,
se sabe, que a parte del uso de agentes sanitarios, se requiere
la limpieza frecuente, minuciosa del equipo de molienda para
reducir la fuente , de inoculo de microorganismos en áreas
que no estén en contacto con el agente
sanitario.

El catalizador invertasa presente en el jugo de
caña, proviene de dos fuentes:

Invertasa naturalmente presente en los procesos
fisiológicos inherentes al crecimiento de la caña.
Su proporción varia de acuerdo con los requerimientos
energéticos para la nutrición ce la
planta en el crecimiento.

Invertasa segregada por microorganismos en etapa de
rápida reproducción en el jugo en proceso,
microorganismos tales como levaduras, varias especies de hongos y muchas
especies, de bacterias.

El cambio
energético requerido para activar la
reacción:

viene de las bacterias, hongos y levaduras en
rápida proliferación.

Por lo tanto los microorganismos contribuyen en la
pérdida de rendimiento de azúcar de dos
maneras:

Incuestionablemente son la principal fuente de
invertasa en el jugo de caña.
La transferencia de energía requerida para que
la reacción siga avanzando hacia la destrucción
de azúcar y pérdidas para el ingenio es generada
por microorganismos que utilizan la energía obtenida de
la inversión de la sacarosa para su crecimiento y
reproducción.

Los bactericidas son productos químicos
resultantes de un inmenso programa de
investigación y experimentación
industrial.

Estos insecticidas usados en los ingenios azucareros,
son efectivos contra una amplia gama de microorganismos
encontrados en sistemas-industriales.

En el proceso de fabricación de
azúcar, los microorganismos presentes en los jugos,
tienden a ser eliminados sucesivamente por los métodos de clarificación y por
las variaciones de las temperaturas que prevalecen durante el
proceso.
Presencia de microorganismos y su efecto durante la
fabricación de azúcar
De acuerdo con estudios realizados, Bevan y Bond
aislaron aproximadamente 50 diferentes microorganismos,' de
la caña verde y 17 de la superficie de la caña
quemada. Además de la bien conocida especie productora
de polisacaridos, Leuconostoc mesenteroides, hay
géneros de levaduras (Saccharomyces, Torula y
Píchia) que también se encuentran luego en el
jugo y no contienen invertasa, otras que causan una
destrucción activa de los azúcares reductores,
bacterias (Pseudomonas) y bacilos del suelo
(Bacillus cereus) así como Penicillium y otros
hongos (Actinomyce),el hongo productor de ácidos
Streptomycesk y otros que causan fuerte
inversión, activas tanto en los jugos como en las
meladuras y los que constituyen agentes mas activos de
la deteriorización de los azúcares
crudos.
Los microorganismos crecen rápidamente en la
superficie de la caña quemada, incluso tan pronto como
10 minutos después de la quemadura.
Estos organismos son principalmente bacilos tales
como Xanthomonas, Bacterium, Corynebacterium y
Bacillus. Después de 24 horas de la quema, en la
caña en pie se encuentran otros organismos tales como
los hongos Rhizopus
y Aspergíllus, y las levaduras
coloreadas Rhodotorula y Candida.
Leuconostoc mesenteroides es muy común en la
caña quemada y su número aumenta
considerablemente después del quemado.
En la caña cortada se han encontrado
infecciones masivas hasta de 6 pulgadas a partir del extremo
cortado después de 2 horas de almacenamiento. Los
organismos productores de material muciforme como
Leuconostoc mesenteroides Xanthomonas y
Aerobacter, predominan y producen ácidos y
materiales
semejantes a las dextranas.
Aún en condiciones de cosecha y
almacenamiento favorables ocurre un deterioro importante en
tan poco tiempo como 24 horas.
Un amplio estudio realizado en 1960 llevó a
concluir que no existe medio práctico para controlar
la descomposición, excepto el de reducir al
mínimo el tiempo entre la cosecha y la
molienda.
Microorganismos de la caña de
azúcar
Constituyentes anormales de los productos de
caña

GOMAS
- Dextrana
  (C6H10O5)n

Esta goma, que es un enemigo muy molestoso para el
fabricante de azúcar, es el producto de
varias fermentaciones (como la producida por el
Leuconostoc), y ocurre con frecuencia en cañas
dañadas por heladas o por ataques de insectos. La
formación de está goma viscosa, convierte
rápido la cana en inservible para la molienda. Su alta
rotación especifica (+200), tres veces mayor que la de la
sacarosa, introduce un serio error en la polarización de
los productos, de caña, a menos que la goma se elimine
previamente tratándola con alcohol.

Levan

Esta goma la encontró Smith y Steel en productos
de caña de Australia, y era producido por la bacteria
Levaniformans. Este organismo es, según las investigaciones,
muy destructor de los azúcares crudos, causando
rápidas inversiones de
la sacarosa y produciendo la goma mucilaginosa levan, que tiene
una rotación especifica de -40, y que, hidrolizada con
ácidos rinde

Cellulan

Una goma encontrada por Brawne. Se forma por ciertas
fermentaciones de jugos y de meladuras, y consta de grumos
correosos grandes, que son insolubles en álcalis
cáusticos.

Mannan

Esta goma se encuentra a veces en los depósitos
sedimentarios de jugos y mieles fermentadas, y el cual,
hidrolizada por ácidos produce Manosa.

Chitina

Esta sustancia, que estrictamente hablando no pertenece
a las gomas, ha sido encontrada por Brawne en grandes cantidades
en las espumas de las mieles de tanques de almacenamiento, la
cual hidrolizada con ácido hidroclórico da un
azúcar amina, la glucosa – amina.

El número y la clase de
microorganismos encontrados en los jugos de la caña,
depende en gran parte de la cantidad y naturaleza
de las sustancias adheridas a la corteza de la caña,
las , cuales a su vez infectan al jugo en el momento de la
extracción. La simple filtración mecánica del jugo de caña
recién extraído, elimina, según pruebas en
promedio, aproximadamente el 75% de los microorganismos
originalmente presentes.
Debido a que el jugo extraído se infecta
rápidamente de microorganismos, los cuales causan una
inversión rápida de la sacarosa se recomienda
evitar exponerles a la acción de éstos el menor
tiempo posible, y además mantener los equipos limpios
de material en deterioro, como los molinos que tienen
residuos de bagazo impregnados. Se sabe que el uso de vapor
para la limpieza de los molinos reducen grandemente la
proliferación de microorganismos, incluso se
recomienda como práctica corriente el use de
antisépticos o germicidas para los molinos en
combinación con los lavados y la limpieza de los
molinos.
La infección del jugo de cañas sanas,
en el momento de su extracción, será sujeta a
poca variación, sin embargo, el tipo de fermentación predominante, en distintos
momentos, es la que varia considerablemente. Uno de los
principales factores que determinan el curso de la
fermentación espontánea del jugo de
caña, es la temperatura a la cual está
expuesto. Estudios han determinado que para temperaturas
inferiores de 20°C parece predominar el tipo viscoso de
fermentación con mayor frecuencia que de temperaturas
entre 20 y 30°C.
Los limites de temperatura de los grupos mas
importantes de bacterias productoras de gomas, que se
encuentran en los jugos de cana son los
siguientes:
Límites de Temperatura de las Principales
Bacterias Productoras de Gomas
GRUPO
TEMPERATURA
mínima
óptima
máxima
Leuconostoc mesenteroides
11 – 14
30 – 35
40 – 43
Bacillus mesenteroides
(levan)
15 – 22
37
45
Cuadro N° 1: Fuente: SPENCER, Guilfor; "Manual de
Fabricación de Caña de
Azúcar"
La fermentación viscosa esta asociada con una
notable acción reductora, con el resultado de que los
jugos fermentados presentan un aspecto blanquecino. Esta
fermentación da origen a varios productos de
oxidación, entre los cuales la manita es la más
frecuente. Otra fermentación que se realiza es la
celulósica, en cuyo curso la sacarosa se asimila por
ciertas formas de bacterias, como el Bacterium xylinium, con
formación de celulosa,
este organismo forma grupos de vainas gelatinosas, y Brawne
encontró que el producto de esta fermentación
constaba de celulosa, y representaba aproximadamente el 7% de
los azúcares totales fermentados.
Otros factores que determinan el tipo de
fermentación que Los jugos de -caña
experimentan son el pH de los jugos, y la' cantidad y clase
de material contaminante que tiene acceso al jugo. El
rendimiento óptimo de dextrana ocurre en el intervalo
de pH de 7 a 8 . Las bajas temperaturas y el pH alto, de 8
favorecer; al Leuconostoc, mientras que para una acidez
ligera (pH de 6.5) y una temperatura alta mas de 65°C SON
LAS condiciones menos favorables para su
crecimiento.
Factores que afectan el número de
microorganismos
Definición de términos
usados

CAÑA DE AZÚCAR

La caña de azúcar es una hierba gigante
que pertenece al género
Saccharum:

Las amplias variaciones en el tamaño, el color y
el aspecto son resultado de las diversas condiciones del terreno,
del clima, de los
métodos de cultivo y de la selección
local.

Desde el punto de vista industrial, podemos considerarla
como la materia prima
que se somete a un complejo de operación,
obteniéndose como resultado azúcar de
caña.

Composición:

El jugo que se extrae durante la molienda, el guarapo
constituye la verdadera materia prima
para producir azúcar en la fábrica.

Es necesario reconocer la variabilidad de la
composición del guarapo, tanto respecto a sus
constituyentes minerales como a
sus constituyentes orgánicos, ello es cierto aún en
guarapos procedentes de una sola localidad.

Las diferencias de clima, en los terrenos, y de otros
factores ambientales, hacen que exista una variación
más amplia de los porcentajes de diferentes zonas de
producción; sin embargo, estas variaciones son mas bien
cuantitativas que cualitativas y todos los jugos contiene
aproximadamente los mismos constituyentes pero en proporciones
variables.

Composición de la caña de
azúcar y los sólidos del
guarapo.

Cuadro N° 2: Fuente: SPENCER, Guilfor; "Manual de
fabricación de azúcar "

Los valores pueden
variar de acuerdo a:

La variedad de caña
El tipo de suelo
Los fertilizantes
- Sacarosa
Condiciones climatológicas y
otros

El azúcar (sacarosa, azúcar de
caña, azúcar de remolacha), es un carbohidrato de
formula general C12H22O11 ; Es
un disacárido que consiste de dos compuestos
monosacáridos: D- glucosa y D- fructosa con perdida de
una molécula de agua.

Los componentes monosacáridos se condensan en
grupos glicósidicos:

El nombre químico exacto de la sacarosa es
:
α-D-glucopiranosii-ί-D-fructofuranósido.
El peso molecular de la sacarosa es
342.296.
La entropía normal (la entropía a
25°C y 760 mmHg de presión) de la sacarosa es de 86, 1
(86, 1 cal/0 absoluto por mol)

La sacarosa se encuentra también en los tallos,
en las raíces y en los frutos.

En la savia de la. caña de azúcar se
encuentra más de 17% de sacarosa, el mismo que en la
savia de la remolacha.

Se caracteriza por desviar la luz polarizada
hacia la derecha

Figura N° 1: Estructura
De Una Molecula De Sacarosa

DEXTRANA

Las dextranas Polisacáridos de cadena lineal
formada por unidades de alfa D glucosa, unida por enlace alfa
1,6. No son verdaderos productos naturales, se descubrieron en
la fabricación del azúcar al observar masas que
obturaban los filtros. Se forman por fermentación de la
sacarosa en presencia de bacterias, que tienen un contenido de
encima específico: Leuconostoc mesenteroides. Esta rompe
el enlace entre glucosa y fructosa de la sacarosa,
uniéndose las unidades de glucosa,
polimerizándola y dando dextranas. Las dextranas que se
obtienen por fermentación de la sacarosa son de peso
molecular mayor de 75000, 40000 y 10000.

La dextrana exhibe un poder
rotatorio mucho mayor que la sacarosa.

Figura N° 2: Estructura De Una Dextrana

REDUCTORES

Se llaman reductores a todos los monosacáridos
que se encuentran, disueltos en el jugo de la caña. Se
calcula como azúcar invertido. Anteriormente, se le
conocía con el nombre de glucosa, como sinónimo
de azúcares reductores. Tienen la propiedad de
desviar la luz polarizada hacia la izquierda por le que se les
llaman azúcar levógiros.

POL

Por Pol se entiende todos los azúcares solubles
existentes en el jugo de la caña que tienen la propiedad
de desviar la luz polarizada hacia la derecha

(dextrógiro) y hacia la izquierda
(levógiro).

Se entiende por "polarización", al procedimiento
seguido y por "pol" al resultado obtenido.

BRIX

A los sólidos disueltos que se encuentran en el
jugo tales como: sacarosa, reductores y no azúcares se
les conoce con el nombre de Brix y se expresa en
porcentaje.

Se determina por medio de aerómetro
(brixómetro), refractómetro y por
desecación.

JUGO PRIMARIO

El jugo primario es el jugo extraído por el
primer molino, antes de comenzar la dilución por efecto
de la inhibición. También se le conoce con el
nombre de jugo crusher.

JUGO MEZCLADO

Es el jugo absoluto mezclado con los jugos procedentes
de los molinos y el agua de
dilución.

PUREZA

Es la relación en porcentaje que existe entre
el pol contenido y los sólidos totales disueltos en el
jugo.

Cuando los sólidos totales solubles se expresan
en grados API, Brix, y/o en sólidos
refractométricos o por desecación/ las purezas
reciben los nombres de pureza aparente refractométrica y
verdadera.

INVERSIÓN

La sacarosa se hidroliza con facilidad en soluciones
ácidas a velocidades que aumentan notablemente
según el aumento de la temperatura y la
disminución del pH, con liberación de los
monosacáridos constituyentes, según la
reacción:

a esta reacción hidrolítica se aplica
generalmente el nombre de inversión, ya que produce un
cambio de la actividad óptica dextrógira propia de la
sacarosa a una actividad neta levógira, equivalente
a [α]
D20 –
39.70°, de los productos de la reacción.
.

La invertasa es un catalizador orgánico que
acelera la reacción de inversión de la sacarosa,
desdoblándola por su acción hidrolítica,
en otras formas de azúcares más simples, usados
para la nutrición de los microorganismos, que de este
modo encuentran medios favorables de crecimiento.

LEUCONOSTOC MESENTEROIDES

Las especies de Leuconostoc, especialmente Leuconostoc
mesenteroides se establece en el ingenio azucarero.

Esta especie particular de bacteria es capaz de crecer
muy rápidamente en

las condiciones favorables que existen habitualmente
en el jugo de caña antes del encalado y del
calentamiento. Aunque el Leuconostoc produce en el jugo de
caña grandes cantidades de dextrana, la cantidad de
sacarosa hidrolizada en azúcar invertida y convertida en
dextrana es varias veces mayor. La dextrana disuelta en el jugo
ocasiona mayor valor en sacarosa aparente (pol) del que debiera
obtenerse del, contenido de sacarosa.

Figura N° 3: Vista De Leuconostoc
Mesenteroides

METODOLOGÍA Y
PROCEDIMIENTO

MÉTODO EMPLEADO EN LA
INVESTIGACIÓN

El método
utilizado en el desarrollo de este proyecto de
investigación es experimental porque se lleva el proceso
a nivel de laboratorio
para evaluar variables, productos, y operaciones que optimizan
y certifican el desarrollo del proceso a nivel
industrial.

TIPO DE
INVESTIGACIÓN

Es de carácter experimental

DISEÑO DE LA
INVESTIGACIÓN

Para la contratación de la hipótesis se
aplicó según comparaciones estadísticas el diseño con estimulo creciente,
variación del diseño clásico pues la
variable estimulo se aplicó en diferentes dosis, el
grupo
testigo no recibió estimulo.

UNIVERSO O POBLACIÓN

Jugo de caña de la Empresa Agroindustrial
Pucalá SA

MUESTRA

Muestreo al azar

VARIABLES DE ESTUDIO

Variable Dependiente
(Vd):

Pérdida de azúcar (Porcentaje de
inversión de la sacarosa en el jugo de
caña).

Variable Independiente
(Vi):

Tipo de Limpieza Factor A: Agua caliente.

Concentración del bactericida Factor B: con los
niveles 5ppm 10 ppm, 15 ppm y 20 ppm.

TÉCNICAS E INSTRUMENTOS DE
RELACIÓN DE DATOS

Brix

En una probeta de 250 ml se dejo reposar para luego
leer el Brix con el hidrómetro. A esta muestra se le
toma la temperatura la cual sirve para hallar el Brix corregido
mediante el uso de tablas.

Lectura Polar

En un frasco se agrega 100 ml de muestra
añadiéndole 3 gramos de sub acetato de plomo
agitándolo durante 1 minuto.- Después de esto se
filara y se procede a leer en el polarimetro.

Con la lectura
obtenida y con el uso de tablas se determina el pol.

Azúcares
Reductores

En un frasco kohlrausch de 100 mi se colocó 25
mi de muestra filtrada, posteriormente se le agregó 4 ml
de solución deplomadora EDTA, se afora con agua
destilada, luego se agita por 1 o 2 minutos. Después se
filtra.

En un matraz se agregan 5 ml de fehling A y 5 ml de
fehling B. Con la solución filtrada y la solución
anterior se aplica el método de Lane Eynon.

Con el gasto de la titulación y con las tablas
se determina el porcentaje de azucares reductores.

TÉCNICAS DE PROCESAMIENTO DE
ANÁLISIS DE DATOS

Los datos obtenidos se agruparon, procesaron y
evaluaron mediante pruebas estadísticas:

Prueba F para varianzas

Comparaciones múltiples: pruebas de
Tukey

MATERIAL, EQUIPOS Y REACTIVOS
EMPLEADOS.

Los materiales, equipos y reactivos empleados durante
todos los análisis realizados son:

Materiales

Probeta de 25 ml
Vaso de precipitación
Pinzas
Pipetas de 50 ml
Brixómetros
Termómetros
Balón Kohlrausch
Matraces

Equipos

Cocina eléctrica
Polarímetro

Reactivos

Solución de Fehling A
Solución de Fehling B
Subacetato de Plomo
Acetato de Plomo neutro
Solución deplomadora
Azul de metileno

PREPARACIÓN DE REACTIVOS

ACETATO DE PLOMO

Acetato de plomo es un polvo blanco certificado que se
usa para clarificación de azúcar, jugos, jarabes
en la determinación de sustancias reductoras y
polarizacion.

SOLUCIÓN DE AZUL DE
METILENO

Pesar 1,0 gramos de azul de metileno y transferirlo a
un frasco volumétrico de 100 cc.

Llenar el frasco hasta la mitad con agua destilada y
disolver totalmente. Enrasar 'en la marcha con agua destilada y
mezclar, se usa como indicador para análisis de
sustancias reductoras.

SOLUCIÓN
DEPLOMADORA

Disolver 30 gramos de oxalato de potasio,
K2C204 . H2O en
cerca de 200 cc de agua destilada y en otro vaso disolver 70
gramos de fosfato de sodio dibásico,
Na2HP04 12 H20 en
aproximadamente 500 cc de agua destilada, colocar las dos
soluciones en un frasco volumétrico de 1000 cc y
completar el volumen a la
marca con agua
destilada; se usa Clarificación de muestras
para

determinación de sustancias
reductoras.

SULFATO DE COBRE
(Solución Fehling A)

Pesar 69,5 gramos de sulfato de cobre cristalizado,
CuS04.5 H2O y transferir a un vaso
volumétrico de 1000 cc. Llenar mas o menos a la mitad
con agua destilada y mezclar hasta que todos los cristales
estén disueltos. Completar el volumen a la marca con
agua destilada y mezclar bien.

Estandarización

Pipetear 50 cc de una solución estándar
de azúcar invertida dentro de un frasco
volumétrico de 250 ce. Agregar 5 gotas de
solución de fenolftaleina y

mientras se agita el frasco, agregar suavemente una
solución diluida de hidróxido de sodio (0,1 N)
hasta que aparezca una débil coloración rosada
permanente completar el volumen a la marca y mezclar
bien.

Pipetear 5 ce. de solución de tartrato de sodio
y potasio a un frasco erlenmeyer de 250 cc. Pipetear
exactamente 5,0 cc de solución de sulfato de cobre
dentro del frasco y mezclar con un suave movimiento.

Usando una bureta agregar 24 cc de la solución
de azúcar invertida y neutralizada como se
preparó anteriormente y depositarla en el frasco
erlenmeyer, el cual contiene la mezcla de las soluciones de
sulfato de cobre y tartrato de sodio y potasio.

Colocar el frasco erlenmeyer sobre una hornilla
eléctrica calentar hasta ebullición.

Continuar hirviendo exactamente dos minutos usando un
cronómetro y luego agregar 5 gotas de solución
indicadora de azul de metileno.

La solución mostrará un color azul
preciso, sostener la bureta conteniendo la solución de
azúcar invertida a 1 ó 2 cm del cuello del frasco
mientras el contenido de él hierve vigorosamente,
agregar la solución de azúcar invertida gota a
gota hasta que el color azul desaparezca, mezclar la
solución con un rápido movimiento rotatorio
después de la adición de cada gota pero evitando
que cese de hervir. Si la titulación requiere menos de
25, 64 cc de solución, significa que la solución
de cobre está demasiado concentrado y que debe ser
diluida con agua destilada, en todo caso, se podrá
operar encontrando el factor que corresponda a la
solución, el cual debe ser anotado para futuras
determinaciones, esto es multiplicando el gasto por el factor
encontrado; se usa para la determinación de sustancias
reductoras.

TARTRATO DE SODIO Y POTASIO
(Solución Fehiing B)

Pesar 346 gramos de tartrato de sodio y potasio
KNaC4H4O6 4H2O y
colocarlos en un vaso de 500 cc, agregar aproximadamente 100
gramos de NaOH en 250 cc de agua destilada hasta
disolución total.

Transferir las dos soluciones a un frasco
volumétrico de 1000 cc cuidando de

lavar bien los dos vasos con agua
destilada.

Mezclar ambas soluciones, enfriar a temperatura
ambiente y
aforar a la marca con agua destilada, se usa
determinación de sustancias reductoras.

PROCEDIMIENTOS ANALÍTICOS

AZUCARES
REDUCTORES

Método de Lane
Eynon
- Aparatos
- - Bureta
  - cocina eléctrica
  - Pipeta
  - Pipeta de 10 cc para transferir
  - las soluciones fehling.
  - Matraz
  - Frasco volumétrico Kohlrausch de 100
    cc
- Reactivos
- - Solución azul de metileno al
    1%.
  - Solución de acetato de plomo
    neutro.
  - Solución deptomadora (precipitante
    del exceso de plomo soluble)
  - Solución Fehling "A".
  - Solución Fenling "B".
- Aplicaciones de
  método

El método volumétrico de Lane Eynon para
la determinación de azúcares reductores, es
aplicable a todos los jugos de caña, incluyendo aquellos
de caña de campos de los molinos, jugo clarificado y
también para jarabe diluido. La única
condición que se requiere es que la dilución a
que previamente se deje someter el jugo para su análisis
por el método estándar, sea hecha en tal
proporción, que su consumo, al
titularlo contra 10 cc de liquido Fehling (5 cc. De
solución "A" mas 5 cc de solución "B")

está comprendido entre 15 y 50 cc. Por lo
general, en la práctica, soluciones de un volumen de
jugo y 2 0 3 volúmenes de agua, darán al titular
consumos comprendidos dentro de los limites
indicados.

Procedimiento

En realidad el método implica efectuar dos
determinaciones sucesivas de azúcares reductores en cada
muestra de jugo. La primera determinación
podríamos llamarla de tanteo y se realiza con el jugo
puro, sin dilución.

Es un método rápido que da sólo
resultados aproximados.

Sin embargo, apañe de que da la pauta para el
método estándar el método rápido se
le considera, en ciertos casos de suficiente exactitud para
fines prácticos, como en el análisis de ciertos
jugos en los que no se requiere mayor precisión; por
ejemplo en jugos de caña de campo.

Método
Estándar

Se requiere que el consumo final de la
titulación sea de 1-50 cc del jugo preparado, ya que
éstos son los limites de la tabla, que se usará
para el cálculo
del azúcar reductor %.

Preparación y
Clarificación del Jugo