Efecto del pH y temperatura en la clarificación del jugo de caña de azúcar (saccharum officinarum) por carbonatación

Abstract

Actualmente la industria azucarera es un mercado de gran demanda por lo que se ve en la obligación de mejorar y optimizar su tecnología de producción, debido a las estrictas normas de calidad azucarera, “CODEX para los azucares codex stan 212-1999” y “RM Nº 684-2005/MINSA”, siendo la etapa de clarificación una de sus etapas críticas en su proceso productivo debido a la utilización de SO2 llamado clarificación por el método de sulfitación, la cual ha presentado algunas restricciones en cuanto a su uso debido a las normas de seguridad alimentaria que exigen cada vez menores compuestos a base de azufre, a la vez ocasiona las pérdidas de sacarosa por inversión por los bajos valores de pH empleado en el proceso, en respuesta a las estrictas normas y parámetros de calidad se realizó esta investigación del proceso de clarificación por el método de carbonatación (CO2 gaseoso) del jugo de caña, ya que se han obtenido resultados positivos en otras investigaciones como Hamerski, (2009), con los objetivos de aportar parámetros óptimos para su empleo en la obtención de azúcar del jugo de caña variando los parámetros de pH (9, 11 y 13), temperatura de 50, 70 y 90ºC y tiempo de 20, 25 y 30 minutos, obtener sus características fisicoquímicas del jugo de caña y determinar el comportamiento de los ºBrix, sacarosa, turbidez y azucares reductores en función a los parámetros de temperatura , pH y tiempo durante el proceso de carbonatación. El jugo de caña de variedad Mexico-73, presento las características fisicoquímicas de 16 ± 0.3ºBrix, 60.8 ± 0.8 ºS, 0.73 ± 0.2 g/l de azucares reductores y 1830 ± 7.1 NTU; luego de obtener las cinéticas de los ºBrix, sacarosa, turbidez y azucares reductores se determinó modelo predictivo de cada variable respuesta, la cual se representa por el modelo Medilli: [𝑦=𝑎∗exp(−𝑘𝑡𝑛)+𝑏∗𝑡] ajustado con los valores [a=850, k=5, n=50 y b=1.5] para turbidez con R2: 0.79, [a=0.7, k=-0.5, n= 0.006 y b= 0.001] para azucares reductores con R2: 0.85, la cinética de sacarosa presentan el mismo modelo pero diferentes valores de sus constantes modelo 1(Anexo 3): [𝑦=𝑎∗exp(−𝑘𝑡𝑛)+𝑏∗𝑡] ajustado con los valores [a= 32.47, k= 0.19, n=0.007, b= 0.001] con R2: 0.89 y modelo 2 (Anexo 3) ajustado con los valores [a= 31, k= -0.2, n=0.09, b= 0.01] con R2:0.87; la cinética de ºBrix presentan el mismo modelo pero diferentes valores de sus constantes modelo 1: [𝑦=𝑎∗exp(−𝑘𝑡𝑛)+𝑏∗𝑡] ajustado con los valores [a= 7.996, k= 0.029, n= 0.192, b= 0.01] con R2:0.78 y modelo 2 (Anexo 3) ajustado con los valores [a= 8, k= -0.2, n=- 0.19, b= 0.019] con R2:0.82. Los valores óptimos del proceso de clarificación por carbonatación fueron a un pH de 10.64, tiempo de 27 minutos y temperatura de 90ºC predichos mediante el diseño factorial 3k (Design - DOE, (3k (k-p))), compuesto de 3k experimentos, siendo k = 3 (variables): mostrando resultados predichos por el diseño de 7.65 ºBrix, 47.09 ºS, 0.18 g/l de azucares reductores y 10.13 NTU, los cuales se validaron con los resultados obtenidos de 8.83 ºBrix con una desviación de 0.82%, 44.38ºS con desviación de 1.91%, 4.94 NTU con desviación de 3.67% y 0.21 g/l de azucares reductores, comprueban que el diseño estadístico aplicado es el adecuado con respecto a los datos obtenidos. Por último se demostró que por el método de carbonatación se obtienen mejores resultados de 2.04 ºBrix, siendo mayor en comparación con el método de sulfitación utilizado por san Jacinto, se obtuvo 34.7% más de contenido de sacarosa en el medio, un mínimo contenido 0.21 g/l de azucares reductores a diferencia del mínimo contenido que indica san Jacinto de 0.8 g/l de azucares reductores, a la vez se obtuvo 4.94 NTU el cual está debajo del mínimo presentado por san Jacinto de 2000 NTU en su proceso de clarificación por el método de sulfitación.