Como optimizar los procesos y reducir los costos en la producción de azúcar

Las mediciones precisas en concentración de líquidos pueden aumentar considerablemente la rentabilidad del procesamiento de azúcar con el uso de refractómetros.

1. Aplicaciones en Azúcar: 

Optimizando procesos en la producción de azúcar.  Abajo, algunos ejemplos en procesos de molienda y refinación de la caña de azúcar:

● Extracción de jugo de caña de azúcar en el proceso de molienda: después de la molienda se puede utilizar un refractómetro para medir el contenido de azúcar del jugo extraído (calidad).
● Control de evaporación para maximizar la capacidad y eficiencia del evaporador: los refractómetros pueden ser colocados antes y después de los evaporadores para analizar el brix del jugo concentrado y su evolución en el proceso. 
● Cristalización/Tachos: supersaturación, siembra automática y control de cristalización (en todo el proceso) se pueden obtener con un algoritmo adicional. Esto garantiza una distribución de tamaño uniforme (CSD) con mayor calidad, eliminando la necesidad de un desordenado reprocesamiento y selección que reduce los costos de producción. 
● Centrifugación de la melaza final. 
● Intercambio iónico: control automático del proceso de decoloración y regeneración del licor.

El rendimiento de todas las etapas del proceso de molienda y refinación de la caña de azúcar puede optimizarse con mediciones en tiempo real, es decir, con el uso de refractómetros que miden el brix con mayor precisión.

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2. Refractómetro de Proceso Polaris PR53GP: La estrella del proceso de cristalización

Ayuda en el control de la sobresaturación en tiempo real para mejorar la calidad y obtener un cristal adecuado. Por eso, producir un cristal con tamaño y forma uniformes aumenta el rendimiento y disminuye la costosa reproducción de cristales irregulares. 
 

Con el PR53GP hemos conseguido tener control de vapor, de vacío, alimentación de mieles y control de la temperatura y siembra. 
 

En el dibujo de abajo, podemos ver que usamos el refractómetro junto con el sensor de microondas, sensor de presión, sensor de vacío y sensor de nivel. Los cálculos precisos de la sobresaturación requieren mediciones exactas de la concentración del licor madre y el contenido de sólidos de la masa cocida.

● El refractómetro de proceso Vaisala mide selectivamente el licor madre (fase líquida) en el proceso de cristalización. 
● El sensor de microondas mide los sólidos totales (fase líquida y no disuelta) de la masa cocida.

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Cuando se trabaja con supersaturación para tener una cristalización adecuada y de buena calidad, hay que saber el brix exacto - solo - del licor madre que se obtiene mediante el refractómetro. El sensor de microondas mide todo, pero en esta etapa no será necesario, solo en la fase final del proceso para saber la masa final obtenida.

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El proceso de cristalización afecta la calidad, costo de producción y rendimiento del producto. La sobresaturación excesiva resulta en una baja calidad del cristal y reproducción (baja calidad) y conglomerados (muy concentrado).

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Por lo tanto, tendrán que ser fundidos de nuevo, concentrados, reciclados y cristalizados, resultando en:

 
● Pérdida de tiempo y energía
● Reducción del rendimiento efectivo del azúcar producido
● Aumento del uso de recursos y el aumento del costo de producción 
 

Reprocesar siempre tiene un costo. En la planta no se ve, pues, la sobresaturación acaba siendo parte de su día a día y está integrada en el coste de producción. Pero, a partir del momento en que usted tiene un mayor control sobre el proceso usted tendrá reducciones significativas de ese costo.

3. La importancia del control de la sobresaturación

Cuando no se alcanza aun la zona metaestable, en los primeros niveles no hay crecimiento de cristales y tienes que aumentarla hasta alcanzar la zona metaestable, donde se produce cristal de buena calidad. En la figura, la zona metaestable se alcanza con 1,10. Si la sobresaturación es mayor, se produce una nucleación espontánea que causa la producción de conglomerados de cristales que posteriormente deberán ser reprocesados generando un incremento de recursos.
 

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4. Por qué necesitamos el control avanzado de la supersaturación 

La sobresaturación es una solución que contiene más material disuelto de lo que podría disolverse en condiciones normales: 

●    Temperatura
●    Pureza del azúcar
●    Concentración de azúcar
 

Supersaturación = azúcar en solución/azúcar en saturación 
Cálculos de sobresaturación fiables requieren medición fiable de la concentración de líquido (precisión de +/- 1% o mejor)
 

Función de cálculo de supersaturación = f (C, T, Q, m, b, c)

La sobresaturación debe ser calculada en línea considerando todos los parámetros de la función de sobresaturación. Solo el refractómetro de Vaisala puede ofrecer tal precisión (sensibilidad):
● C: concentración de jarabe/licor madre (%); sensible 0,0705 / Brix
● T: temperatura (oC), sensible 0,0143/ oC
● Q: pureza del jarabe/licor madre (%); sensible 0,009 / % de pureza
● m, b, c: parámetros de calidad del jarabe (-)
 

¡Importante! Otras tecnologías y equipos no pueden lograr resultados tan precisos como los refractómetros de Vaisala, lo que lleva a reprocesamiento del producto final.
 

5. Ejemplos de monitoreo y opciones de control

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Display:

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6. Tacho Automático

Sistema de protección, monitoreo y control

Para maximizar el desempeño del Tacho, el sistema debe ser implementado:

● Control de vacío
● Secuencia automatica del Tacho batch
● Control de vapor
● Control de nivel de masa cocida
● Sistema de monitoreo de temperatura
● Control de velocidad del agitador 
● La receta del lote
● Sistema de reparto totalmente automático (protección y monitoreo)
 

Benefícios:
 

● Disminución del tiempo de ebullición
● Reducción de sacarosa en la miel final 
● Mejora de CV/MA
● Reducción de la carga de trabajo (fácil de usar)
● Optimizacion del consumo de vapor (mucho más ahorro)

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Abajo, tenemos un ejemplo comparativo de control de sobresaturación y el del uso de vapor de una planta, antes y después de la aplicación de los refractómetros Vaisala:
 

(ANTES) 
Uso diario de vapor: 2 toneladas a un costo de $ 10/tonelada = $ 20/día
 

(DESPÚES) 
> Uso diario de vapor: 1,7 toneladas, ahorro de 300 toneladas o US$ 3.000/día
> Reducción de US$ 90.000 (se pagan los refractómetros)
> Y al año un ahorro de US$ 1.080.000

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7. Refractómetros de proceso Vaisala - Línea Polaris

Vaisala es una compañía global con la mayor experiencia en la producción de refractómetros de proceso. Polaris es nuestra línea digitalizada más moderna, de quinta generación, con mediciones no afectadas por contaminantes. Según la necesidad de la industria solicitante, es posible implementar algunos tipos de adaptaciones y soluciones para una mejor adecuación al proceso.

●    Calidad garantizada Vaisala
●    Fiabilidad de la quinta generación
●    Diseño robusto 
●    Medición sin deriva
●    La oferta más amplia y experiencia en el sector 
●    Personalización de conexión a proceso
●    Servicio y soporte global y local 
●    Entrega rápida

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8. Función del refractómetro en una línea de producción

El refractómetro de proceso en línea Polaris PR53 es un instrumento que mide la concentración de solidos disueltos en líquidos. La medición se realiza mediante refracción de luz en la línea de proceso, una forma precisa y segura de medir concentración en liquidos. El Polaris PR53 mide el índice de refracción (IR) y la temperatura del proceso. Por medio del uso de un modelo de concentración predefinido (curva química), el refractómetro utiliza los datos de medición para obtener la concentración de sólidos disueltos. Es decir, con esta tecnología, para saber el Brix de la solución, independientemente de los contaminantes sólidos presentes, logramos informar con precisión el azúcar disuelto en ese material, por ejemplo.

9. La esencia y el aumento de la producción 

Con el uso de los refractómetros Polaris PR53 hay una mejora significativa en la eficiencia de los procesos productivos. Proporcionan datos precisos y confiables que son esenciales para mantener la calidad del producto y optimizar el uso de recursos como: agua y energía eléctrica, entre otros. Esto resulta en una mayor productividad, menos desperdicio y, por consiguiente, en la reducción de los costes operativos. Mayor rentabilidad y salud financierara.

10. Medición de ángulo crítico: el punto clave del refractómetro 

¿Cómo funciona el refractómetro? Aquí tenemos una fuente de luz que incide sobre el medio de proceso que llega al objetivo (es decir, lo que queremos ver) y lleva esa luz reflejada de vuelta al detector de imagen óptica. No le afectan burbujas, partículas o colores. Se va a alcanzar en el caso de Brix, por ejemplo, el azúcar disuelto y la luz que se refleja regresa a un lector de cámara CCD, que se traduce a través de las curvas químicas implementadas en el equipo, en Brix. Las demás partículas son dirigidas a una zona de pérdida donde se calcula lo que debe ser omitido en el proceso.
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11. Medición sin deriva con estabilidad excepcional. ¿Cómo funciona? 

El equipo está construido con un diseño robusto para durar y medir en las condiciones y procesos más exigentes (alta temperatura, condiciones adversas). Su estructura es altamente resistente para, justamente, no perder su capacidad de lectura. La parte central del equipo (CORE-optics) tiene un blindaje que aísla los electrónicos de la temperatura del proceso, recibiendo solo la influencia del calor del sensor integrado. Toda la información trabajada internamente, tanto el índice de refracción de la fuente luminosa como la temperatura medida por el sensor, se lee en la cámara CCD con extrema precisión ya que está integrada y protegida en el CORE-optics.

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12. Vaisala Polaris en su sector: Que podemos ofrecer?

Productos: 
● Refractómetro PR53: puede o no tener sistema de lavado de prismas según necesidad y momento de uso

● Transmisor de datos INDIGO520: ayuda a recibir la información

● Insight PC software: ayuda en el mantenimiento del equipo

13. Productos Polaris para procesos higiénicos en plantas de azúcar

En todas las fases, desde extracción hasta miel final, pueden tener equipos diferentes dependiendo del objetivo y necesidad de lo que se está haciendo.

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Polaris PR53AC: Refractómetro de proceso compacto sanitario para evaporación y molienda

- Calidad, rendimiento y cumplimiento
- Certificado sanitario 3A y EHEDG
- Rango completo de 0-100 Brix (alta precisión)
- Digital, preciso, repetible
- Calibración rastreable ISO 9000
- Larga vida útil (robusto hecho para proceso)
- Sin mantenimiento (solo reemplazo de repuestos, si es necesario, por desgaste o tiempo de uso)
 

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Polaris PR53AP: Refractómetro de proceso compacto sanitario con sonda más larga para instalación en tanque o tubería amplia

- Calidad, rendimiento y cumplimiento
- Certificado sanitario 3A y EHEDG
- Rango completo de 0-100 Brix (alta precisión)
- Pre calibrado de fábrica
- Calibración rastreable ISO 9000
- Larga vida útil (robusto hecho para proceso)
- Fácil de instalar y listo para usar
- Resiste a CIP y condiciones de procesamiento estrictas
- Muy similar a PR53AC

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Polaris PR53GP: Refractómetro de proceso común en tachos Bach para el proceso de cristalización

- Refractómetro de con vástago para aplicaciones industriales generales en tubería amplia y tanque
- Materiales especiales para piezas húmedas disponibles
- Fácil de instalar y listo para usar
- Rango completo de 0-100 Brix (alta precisión)
- Pre calibrado de fábrica
- Calibración rastreable ISO 9000
 

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Lavado de prismas: 

Este equipo ofrece un lavado de prisma por medio de una válvula para agua caliente, agua a presión o vapor con el fin de retirar el residuo del azúcar, una especie de "caramelo". El caramelo puede cubrir el prisma comprometiendo o inactivando su lectura.

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Transmisor Vaisala Indigo520:

Con este transmisor se puede gestionar y visualizar toda la información, hace registros, hacer regulación y generar gráficos: 
- Gestión de datos moderna con vista e interfaz de usuario 
- Diagnóstico y análisis de imágenes ópticas de nueva generación 
- Control de lavado del prisma 
- Registro de datos y tendencias
- Robusto, IP66, NEMA 4

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