El balance energético, y como resultado, la cogeneración de energía eléctrica y el sobrante de bagazo en las fábricas azucareras se ven comprometidas por el comportamiento de un grupo de factores agroindustriales que por lo general no son controlados, o no se controlan adecuadamente durante la operación, dentro de estos factores uno de los más importantes es la cantidad de agua de imbibición a utilizar.
La cantidad de agua de imbibición a utilizar para un sistema de extracción por compresión dado, depende fundamentalmente de la composición de la caña y de la relación precio del azúcar/ precio del combustible; un incremento en la cantidad de agua de imbibición utilizada trae consigo ventajas desde el punto de vista de extracción de azúcar, disminuyendo el contenido de sacarosa en el bagazo (pol en bagazo) pero también conlleva a un descenso gradual del Brix del jugo mezclado lo que a su vez provoca considerables incrementos del vapor necesario para evaporar esa agua.
El uso del agua de imbibición estudiada con profundidad por Hugot, Honig y Jenkins citados por Hugot y más recientemente Gil, Castellanos y Romero citados por González, entre otros, concuerdan en utilizar una cantidad de agua de imbibición igual a dos veces la fibra en caña, incluso hay referencias que hablan de valores superiores, pero con el uso de mejoras tecnológicas en el área de fabricación que contrarresten el incremento del consumo de vapor en proceso; criterios obtenidos hace más de seis décadas aún cuando la relación precio del azúcar/precio del combustible ha disminuido grandemente (más de 100 veces desde 1970 hasta el año 2004).
Aún cuando el bagazo se someta a presiones considerables y repetidas, no cede jamás todo el jugo que contiene. Tiende hacia una humedad mínima, 50 % en general, 45 % en los casos más favorables, pero conserva siempre una fracción importante del jugo, que representa aproximadamente, la mitad de su peso.
Para extraer la mayor cantidad posible del azúcar contenido en ese jugo debe recurrirse a un artificio: si no es posible disminuir la humedad se hará lo posible por reemplazar el jugo que la constituye, por agua, este artificio lo constituye la “imbibición”. Cuando se trabaja a la presión seca, el límite de extracción se obtiene muy rápidamente, después de la desmenuzadora y el primer molino la humedad del bagazo se ha reducido ya a cerca del 60 %; después del segundo molino la humedad se aproxima a 50 y del tercero en lo adelante no baja más allá de 45 %; puede considerarse que se ha obtenido por simple presión la máxima extracción posible. Si en este momento se agrega agua, uniformemente, ésta se distribuye dentro del bagazo y diluye el jugo que contiene. El molino siguiente volvería a llevar al bagazo a la humedad límite, es decir, alrededor de 45 %. Sin embargo, esta humedad ya no estará constituida por jugo absoluto sino por jugo diluido, en esta forma se habrá extraído azúcar. La operación puede repetirse.
La imbibición puede ser simple o compuesta, es simple cuando se agrega agua al bagazo después de cada molino. Este sistema de agua de imbibición consume mucha agua, que es necesario evaporar más tarde, el jugo diluido obtenido del último molino es casi agua, debe tomarse, entonces, para enviarlo al molino penúltimo. En este caso se le llama imbibición compuesta, la que en este caso es doble.
La imbibición compuesta consiste en aplicar agua antes del último molino, retornando al jugo obtenido de éste, al penúltimo; el jugo del penúltimo al precedente, y así sucesivamente. El jugo obtenido del primer molino de presión húmeda va a la fabricación junto con el jugo de presión seca.
En la industria azucarera cubana el esquema de imbibición más utilizado es el de compuesta cuádruple como se muestra en la figura:
Si la fábrica consume combustible comprado o si obtiene alguna utilidad del bagazo, existe evidentemente una cantidad de agua que corresponde a un beneficio máximo, esta cantidad depende de la relación: precio del azúcar/precio del combustible y deberá calcularse en cada caso.
En cuanto a la temperatura del agua de imbibición las experiencias hechas al respecto concuerdan poco, pero pueden anotarse los siguientes puntos:
Fuente: Método para determinar la cantidad de agua de imbibición a utilizar en la industria de azúcar de caña. Félix González-Pérez, Juan A. Castellanos-Álvarez, Juan Francisco Puertas-Fernández. Enero-Abril 2010.
La cantidad de agua de imbibición a utilizar para un sistema de extracción por compresión dado, depende fundamentalmente de la composición de la caña y de la relación precio del azúcar/ precio del combustible; un incremento en la cantidad de agua de imbibición utilizada trae consigo ventajas desde el punto de vista de extracción de azúcar, disminuyendo el contenido de sacarosa en el bagazo (pol en bagazo) pero también conlleva a un descenso gradual del Brix del jugo mezclado lo que a su vez provoca considerables incrementos del vapor necesario para evaporar esa agua.
El uso del agua de imbibición estudiada con profundidad por Hugot, Honig y Jenkins citados por Hugot y más recientemente Gil, Castellanos y Romero citados por González, entre otros, concuerdan en utilizar una cantidad de agua de imbibición igual a dos veces la fibra en caña, incluso hay referencias que hablan de valores superiores, pero con el uso de mejoras tecnológicas en el área de fabricación que contrarresten el incremento del consumo de vapor en proceso; criterios obtenidos hace más de seis décadas aún cuando la relación precio del azúcar/precio del combustible ha disminuido grandemente (más de 100 veces desde 1970 hasta el año 2004).
Aún cuando el bagazo se someta a presiones considerables y repetidas, no cede jamás todo el jugo que contiene. Tiende hacia una humedad mínima, 50 % en general, 45 % en los casos más favorables, pero conserva siempre una fracción importante del jugo, que representa aproximadamente, la mitad de su peso.
Para extraer la mayor cantidad posible del azúcar contenido en ese jugo debe recurrirse a un artificio: si no es posible disminuir la humedad se hará lo posible por reemplazar el jugo que la constituye, por agua, este artificio lo constituye la “imbibición”. Cuando se trabaja a la presión seca, el límite de extracción se obtiene muy rápidamente, después de la desmenuzadora y el primer molino la humedad del bagazo se ha reducido ya a cerca del 60 %; después del segundo molino la humedad se aproxima a 50 y del tercero en lo adelante no baja más allá de 45 %; puede considerarse que se ha obtenido por simple presión la máxima extracción posible. Si en este momento se agrega agua, uniformemente, ésta se distribuye dentro del bagazo y diluye el jugo que contiene. El molino siguiente volvería a llevar al bagazo a la humedad límite, es decir, alrededor de 45 %. Sin embargo, esta humedad ya no estará constituida por jugo absoluto sino por jugo diluido, en esta forma se habrá extraído azúcar. La operación puede repetirse.
La imbibición puede ser simple o compuesta, es simple cuando se agrega agua al bagazo después de cada molino. Este sistema de agua de imbibición consume mucha agua, que es necesario evaporar más tarde, el jugo diluido obtenido del último molino es casi agua, debe tomarse, entonces, para enviarlo al molino penúltimo. En este caso se le llama imbibición compuesta, la que en este caso es doble.
La imbibición compuesta consiste en aplicar agua antes del último molino, retornando al jugo obtenido de éste, al penúltimo; el jugo del penúltimo al precedente, y así sucesivamente. El jugo obtenido del primer molino de presión húmeda va a la fabricación junto con el jugo de presión seca.
En la industria azucarera cubana el esquema de imbibición más utilizado es el de compuesta cuádruple como se muestra en la figura:
Si la fábrica consume combustible comprado o si obtiene alguna utilidad del bagazo, existe evidentemente una cantidad de agua que corresponde a un beneficio máximo, esta cantidad depende de la relación: precio del azúcar/precio del combustible y deberá calcularse en cada caso.
En cuanto a la temperatura del agua de imbibición las experiencias hechas al respecto concuerdan poco, pero pueden anotarse los siguientes puntos:
- Un ligero aumento de la extracción a favor del agua caliente, algunas veces difícil de cuantificar y frecuentemente desechable
- Los molinos toman con mayor dificultad el bagazo imbibido con agua caliente
- La imbibición con agua caliente tiene la gran ventaja de economizar agua fría y dar un excelente uso a las aguas de retorno de los últimos cuerpos del múltiple efecto. Por mucho tiempo se creyó que la imbibición con agua caliente tenía la desventaja de aumentar la proporción de ceras que pasaba al jugo mezclado, sin embargo, Honig en el 8vo International Society of Sugar Cane Technologists Congress. ISSCT da los resultados de experimentos en Java, los que no concluyen que la imbibición con agua caliente a 85 – 95 oC extraiga más cera que a 28 ºC. La proporción varía de 30 – 45 % en ambos casos, pero no se afecta notablemente con la temperatura del agua de imbibición. Mientras mayor sea la temperatura del agua de imbibición, con mayor temperatura llegará el jugo a los calentadores primarios, por lo que la temperatura a alcanzar por este en este intercambiador se obtendrá con menores consumos de vapor de escape.
- La temperatura conveniente del agua de imbibición es entre 80 – 85 o C. [4]
