El jugo crudo por su composición es de naturaleza ácida pH = 5.0 – 5.5., los cuales pueden destruir la sacarosa por inversión. Además si con este pH se lleva el jugo a los evaporadores, también ocurrirá la destrucción de la sacarosa por inversión (pH bajo y temperaturas altas) según la siguiente reacción.
C12H22O11 + H2O H C6H12O6 + C6H12O6 (ec. a) CALOR
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La ecuación (ec. a) es una reacción indeseable por lo que para evitar la inversión, antes de aumentar la temperatura en el jugo crudo se debe de elevar su pH, esto se logra agregando la lechada de cal; el objetivo es obtener jugos clarificados neutros pH = 7.0, en la práctica se consigue esto encalando los jugos crudos hasta pH = 7.5 – 8.2.
En Casa Grande la alcalización se hace en dos pailas de encalado conectadas por rebose, pero solo en una de ellas se le agrega la lecha de cal de 5º Brix, el valor de pH se controla con el speedomax el cual debe de registrar valores 7.5 – 8.2, a esta paila de encalado también se le agrega el jugo proveniente de los filtros Oliver (jugo filtrado).
La paila principal de encalado contiene un tanque concéntrico pequeño que tiene por función evitar la turbulencia ácida hacia las paredes de está paila, que traería como resultado la merma de su vida física.
La forma de encalado es contínuo donde la dosificación de lechada de cal a la paila principal es controlada automáticamente por una válvula neumática que trabaja por acción de aire a presión. Si el pH del jugo que se está encalando está por debajo de 7.5 la válvula se mantiene abierta y si el pH del jugo que se está encalando registra un valor de 8.2 la válvula se sierra automáticamente y el jugo de deja de encalarse.
El jugo encalado continuo con su recorrido pasará a los calentadores.
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a) pH del jugo alcalizado
Lo más práctico es guiarse por el pH del jugo clarificado que debe
de estar entre 6.8 – 7.2, para evitar destrucción de azucares. Para
lograr estabilizar el pH a 6.8 -7.2 en el jugo clarificado, es necesario llevar el jugo alcalizado a un pH de 7.5 – 8.2.
* Cuando se agrega exceso de lechada de cal el pH del jugo encalado será mayor de 8.5 produciendo.
- Descomposición de los azúcares reductores con el
consecuente aumento del color.
- Presencia de una cantidad excesiva de sales solubles de calcio,
lo que conlleva a un exceso de incrustaciones en las tuberías de los evaporadores.
- Baja calidad del jugo clarificado, por el exceso de color.
- Aumento de producción de mieles.
- Aumento en los costos de producción.
* Cuando se agrega deficiente lechada de cal el pH del jugo encalado es menor de 7.5 produciendo.
- Perdidas de sacarosa por inversión.
- Deficiente clarificación.
- Por inversión se forma glucosa y fructuosa, las cuales no
cristalizan, incrementando la producción de mieles.
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b) Cal.
La cal no se agrega en forma sólida pulverizada a los jugos porque no lo permite su baja solubilidad, por el contrario la cal en terrones se hidrata en un apagador especial de tipo giratorio en el que la cal y el agua se agregan en proporciones adecuadas para primero apagar la cal. Luego se sigue agregando agua hasta formar una lechada de cal de 5º Brix; los trozos insolubles y piedras (granito) son separados antes de que la lechada de cal pase a los dos tanques de almacenamiento, los cuales están provistos de su respectivo agitador. De acá la lechada de cal se bombea para ser agregada al jugo de caña en la paila del encalado. La cantidad de cal usada varía de 0,6 a 1,0 Kg. por tonelada de caña molida.
El apagado de la cal (CaO) con agua caliente (H2O) para obtener
una lechada de cal [Ca(OH)2] se logra mediante la siguiente
reacción:
CaO + H2O Ca(OH)2
Cal viva agua caliente cal apagada
El Brix apropiado de la lechada de cal (5º Brix) es muy importante para obtener una suspensión adecuada del hidrato de calcio
(Ca(OH)2, lo que permitirá mejor dispersión de la cal al añadirse a
jugo y así logran mayor rapidez en las reacciones químicas.
A un Brix mayor de 5 la suspensión de las partículas de cal será menor y su tendencia a sedimentarse aumentará por lo que las posibilidades de obstrucción en tuberías, válvulas y bombas también aumentarán.
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A un Brix menor de 5 la cantidad de agua que se introduce al proceso será mayor, recargando el trabajo a los evaporadores y teniendo que preparar lechada de cal con más frecuencia.
c) Reacciones durante el encalado.
* Función del Fosfato.
Las pruebas acumuladas indican que el contenido de fosfato en el jugo es el factor más importante para una clarificación eficiente. Solo los iones fosfato libres toman parte en la clarificación de jugo por lo tanto los jugos con una cantidad adecuada de fosfatos inorgánicos son los más deseables; por otra parte, está bien comprobado que si el nivel de fosfatos inorgánicos en el jugo crudo es menor de 300 ppm (P/V) no se podrá clarificar adecuadamente el jugo y es probable que se requiera la aplicación de fosfatos. La cal con el ácido fosfórico de los jugos forma un precipitado de fosfato tricálsico que envuelve y arrastra las impurezas, dando lugar a la formación de la cachaza (sedimentos – barro).
Las reacciones que ocurren en la clarificación del jugo son las siguientes, pero cabe recalcar que se dan en el clarificador que es donde se forma la cachaza.
2H3PO4 + 3Ca(OH)2 Ca3(PO4)2 + 6H2O
2PO43- + 3Ca2+ Ca3(PO4)2 (ec. Iónica)
d) Sistema de alcalización.
En Casa Grande tenemos el siguiente sistema:
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- Alcalización en frío.
- Alcalización en caliente
- Alcalización fraccionada
- Alcalización fraccionada y doble calentamiento.