etapa de Clarificacion de la panela artesanal Colombia PDF

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Acá se va a encontrar cierta información de las etapas de clarificación del jugo de caña de azúcar para la producción de panela o raspadura 2020...

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Presentación de informe "Etapas de la producción de panela"

El Proceso de Clarificación de la Panela

Jesús Antonio Moreno Eduar Andrés Orozco Titulado Correo-e: [email protected] Abstract. The next step is to clarify the juices that are made in order to remove impurities suspended, colloidal substances and some compounds color by means of agglomeration (coagulation ng) initially and then by flocculation through addition of mucilaginous substances such as cocklebur, the guácimo balsa or diluted in water. The cocklebur is divided into two parts for addition: the first part is added during heating to temperature between 60 and 70 ° C. immediately after finished the first descachazada (75 to 85 ° C), I added the second part, the resulting filter cake is clearer. If noting the juice is not clear, it apply another small amount of cocklebur to remove impurities completely. The Cadillo belongs to the family of Tiliaceae (Triumfetta lappula L), popularly known as pegapega as it contains a mucilage found in the stem and leaves

1 Clarificación de los jugos de caña Esta etapa se lleva a cabo en la hornilla panelera u horno, donde se suministra el calor necesario para evaporar más del 90% del agua presente en el jugo y así obtener como producto final la panela. Su función es eliminar los sólidos en suspensión, las sustancias coloidales y algunos compuestos colorantes presentes en los jugos (Ver fig. 1).

Fig. 1 Labores de limpieza de las mieles mediante la adición de clarificantes naturales en las pailas.

La clarificación se lleva a cabo por flotación, pues es imposible por sedimentación ya que las pailas se encuentran a ebullición. La clarificación se realiza mediante floculación o aglutinamiento de las impurezas presentes en el jugo, debido a un efecto combinado de temperatura, tiempo y acción de los agentes clarificantes (mucílagos vegetales y/o polímeros químicos). Esta operación la podemos dividir en dos fases:

1.1 Calentamiento de jugos Al salir de la prelimpieza el jugo pasa a la paila recibidora a una temperatura cercana a la del ambiente (2 - 3°C por encima generalmente), para iniciar su calentamiento hasta 50 - 55 oC. El calentamiento del jugo acelera la formación de partículas de tamaño y densidades mayores e incrementa su velocidad de movimiento facilitando su separación. Parte del material colorante y de las sustancias precursoras y generadoras de color permanecen en la solución, sin ser removidas debido a su tamaño. En algunas ocasiones se agrega una cantidad de mucílago durante el calentamiento para aglutinar las impurezas y llevarlas a la superficie permitiendo una limpieza inicial. En esta paila se toma el pH de los jugos para conocer su acidez y se adiciona el fosfato monocálcico, Este agente es más eficaz para elevar el contenido de fósforo en el jugo hasta los niveles que permiten obtener una buena clarificación y es indispensable que el fosfato monocálcico que se utilice sea de buena calidad "grado alimento humano", cuyo análisis típico es el que se muestra a continuación. Debe tener de fosfato monocálcico 99,4% de pureza. Este sulfato se adiciona a una temperatura promedio de 40°C, y después de que se haya alcalinizado, a un pH = 5.8; se agita bien el jugo y se deja en reposo por veinte minutos, subiendo la temperatura hasta 60 - 65 °C. Se aconseja agregar máximo 80 gramos de fosfato monocálcico por cada 100 litros de jugo, esta cantidad se puede disminuir a medida que se conoce la calidad de los jugos por su contenido de fósforo, el que depende de la fertilización de la caña. El fosfato se debe diluir primero en un poco de jugo, porque si

Al agregar balso directamente al jugo ofrece menor homogeneidad de la clarificación pero disminuye el consumo de bagazo en la hornilla. Sin embargo en veranos fuertes es necesario adicionar agua al jugo sin clarificar para que suelte la cachaza totalmente. Una de las formas de adicionar los clarificantes (Valle del Cauca) es remover la cachaza negra con el guásimo y para la cachaza blanca con el cadillo. Otros agentes clarificantes son los polímeros químicos que pueden remplazar a los mucílagos vegetales. Se trabaja con poliacrilamidas aniónicas (Mafloc 975), obteniéndose resultados de turbiedad en jugos similares con dosis de 2 y 10 ppm de polímero a jugo.

se adiciona directamente al jugo, se forman grumos y no se disuelve (ver fig. 2)

1.3 Adición de la cal Fig. 2 Calentamiento de jugos

1.2 Adición Clarificante

del

En esta etapa se realiza el proceso de encalado de los jugos ya sea en adición total inicial o final. La acidez de los jugos de la caña oscila entre valores de pH de 5.2 a 5.4. Cuando el pH de los jugos sea inferior a 5.6 se debe agregar una lechada de cal para evitar la inversión de la sacarosa, pues este disacárido es más estable en medio alcalino. Este pH lo controlan algunos técnicos, pero por lo general en los trapiches se agrega una cantidad establecida por el dueño, teniendo como consecuencia un pH inferior o superior al ideal, con la posibilidad de que el producto pierda un poco de valor nutricional.

Agente

Luego los jugos pasan a la paila clarificadora, donde se adicionan agentes clarificantes para aglutinar las impurezas que están presentes en la solución. Generalmente se utilizan mucílagos vegetales, que se obtienen de las cortezas del balso, cadillo o guásimo, las cuales se maceran y se depositan en un recipiente con agua, para que se forme una baba gelatinosa (Hoya del río Suárez) para luego adicionarla al jugo, o en otras regiones se adiciona el mucílago directamente en la paila clarificadora. La cantidad de solución mucilaginosa depende de la concentración de la misma, de la variedad de la caña, calidad de los jugos y condiciones climáticas de la zona. Esta solución se agrega cuando la temperatura sea superior a 50°C, agregándose inicialmente ¾ partes de la cantidad de la solución necesaria y se deja en completo reposo, para que la capa de cachaza que se esté formando no se rompa. En la Hoya del río Suárez se utilizan aproximadamente entre 15 y 30 litros de solución por cada 500 litros de jugo.

No es aconsejable añadir cal sólida debido a la formación de grumos en el jugo. La cal debe ser de buena calidad, libre de tierra, piedras y demás impurezas, para evitar reacciones adversas de este material extraño en la calidad final del producto. La dosificación de la lechada de cal, es decir suspensión de cal apagada en agua, en concentraciones de 100 150 gr. de cal por litro de agua, se hace de acuerdo con el pH inicial del jugo. Luego de adicionarse la lechada de cal y agitado el jugo se toma nuevamente el pH y si se observa un pH de 5.8, no se adiciona más lechada de cal, o en caso contrario, se adiciona hasta obtener el pH necesario. La cal también se puede usar como floculante. En la elaboración de la panela, al agregar la cal en frío, según estudios del CIMPA, la acción de los floculantes vegetales es mayor pues actúan mejor cuando el pH de los jugos está cerca a 5.8; pero el inconveniente es que se forma cachaza menos densa y más difícil de retirar de la paila. El proceso de encalado se debe realizar cuando el jugo ha alcanzado un porcentaje de sólidos solubles superior a 40°Brix o máximo al iniciarse el proceso de concentración, punto donde la miel puede todavía recibir la cal.

Cuando los jugos tengan una temperatura entre 75 y 82°C se retiran las impurezas que flotan (cachaza negra) y se agrega el mucílago restante. Antes que los jugos lleguen a ebullición se remueve la segunda capa de impurezas o cachaza blanca (más liviana que la anterior); esta es llevada a las cachaceras donde se deja un tiempo de residencia o reposo, aproximadamente una hora, donde se observan tres capas: una con jugo que es recirculado a la Paila Recibidora, otra que son lodos y otra que es la Cachaza fresca. La cachaza aproximadamente es un 2.5% del peso de la caña molida y se utiliza en forma fresca como alimento para animales o en algunos trapiches se lleva a la paila melote rao melacera para concentrarla hasta 40 - 50° Brix y poder tener un tiempo más prolongado de almacenamiento y un alto valor nutricional para los animales bovinos y equinos. El exceso de mucílago es perjudicial, pues en el batido se presentarán problemas.

1.4 Factores a tener en cuenta para una buena clarificación: 1.4.1

2

Concentración de Fósforo: Los jugos deben tener una cantidad de fósforo superior a 250

1.4.2

1.4.3

1.4.4

miligramos por cada litro de jugo, para eliminar los compuestos polifenólicos de hierro que producen la coloración oscura del jugo. Concentración de Hierro: altas concentraciones de hierro, producen en la panela coloraciones oscuras, esto depende del tipo de suelos y variedad de la caña. Gradiente de temperatura con respecto al tiempo: es recomendable que la temperatura se eleve entre 1 y 1.5°C por minuto durante la etapa de clarificación para que se pueda efectuar la aglutinación de impurezas. Grado de Acidez del jugo: el pH es un factor importante a controlar, pues cuando le falta cal produce panela "Falta de Grano" (blanda y melcochuda) y en el caso en que el pH sea superior a 6.5 oscurece el producto.

De la eficiencia de la etapa de clarificación depende en gran parte el color y calidad final de la panela. Los jugos no se deben almacenar por períodos de tiempos superiores a seis horas porque se presentan fermentaciones por la inversión de la sacarosa.

2 Mecanismos de la clarificación Para comprender la función del calor y las sustancias que se adicionan durante la fase de clarificación es necesario conocer la teoría de la coagulación y la floculación, es decir, el proceso por el cual las partículas se aglutinan en pequeñas masas que tienen un peso específico superior al de la solución, y que son llamadas “fóculos” (floc). La floculación es la formación de tales copos causados por el choque de las partículas, que se hallan emulsionadas o en solución coloidal. Precede a la coagulación y consiste en la precipitación de las partículas sólidas las cuales, sin fundirse unas en otras, permanecen aprisionadas en la masa. Puede ser de dos tipos: ortocinética y pericinética. La primera le debe su movimiento a la agitación que las partículas tienen dentro del líquido (movimiento browniano) mientras el segundo debe su movimiento a la energía comunicada al líquido por fuerzas externas como el calor o el remellón (ver fig. 3)

Fig. 3 floculación

La coagulación es un cambio físico por la acción de un agente físico como el calor o químico como una sal mineral, ácido o alcohol, en virtud de la cual una sustancia coloidal se agrega y solidifica. Consiste en una serie de reacciones físicas y químicas entre la sustancia adicionada denominada coagulante o aglutinantes y la solución, que dan como resultado la remoción o desestabilización de las fuerzas que mantienen unidas las partículas; se distingue de la floculación en que no es reversible como está. Las disoluciones de coloides o liófilos, son coaguladas por adición de un líquido soluble en el disolvente pero que no es absorbido por el coloide y las disoluciones acuosas de coloides o liófobos son coaguladas por adición de pequeñas cantidades de sales minerales. Los coagulantes o floculantes son de dos tipos polilectrólitos o ayudantes de coagulación y coagulantes metálicos. Los primeros son polímeros de alto peso molecular conformados por uno o varios tipos de monómeros unidos en cadenas lineales o ramificadas que poseen un gran número de sitios activos por cadena y forman macromoléculas de tamaño coloidal; se clasifican de acuerdo con la polaridad de los grupos ionizables en aniónicos, catiónicos e iónicos o neutros (cuando no poseen radicales ionizables). Por su parte, los coagulantes metálicos se clasifican en tres grupos: sales de aluminio, sales de hierro y compuestos varios; entre los últimos, los más importantes son la cal, el carbonato de sodio, el carbonato de magnesio, el ácido fosfórico, el fosfato monocálcico y el bióxido de carbono. El uso de la cal es tan extendido en la agroindustria panelera que merece un numeral aparte. Aun cuando los jugos de caña poseen en su composición los agentes químicos para que por efecto del calor se presente la floculación y coagulación de algunas de las impurezas, se hace necesario mejorar el proceso de clarificación con la adición de un agente aglutinante. Así se consigue eliminar un alto porcentaje de los sólidos dispersos mediante la coagulación-floculación de las impurezas presentes en el jugo, por el efecto combinado de la temperatura, el tiempo y el aglutinante. Los agentes clarificantes pueden ser de origen vegetal (mucílagos vegetales) o sintético (polímeros químicos); por su importancia en el proceso, se tratarán con algún detalle. Un buen manejo agronómico de la caña es uno de los puntos fundamentales en la clarificación de los jugos, pues aun cuando la hornilla nos brinde las mejores condiciones de procesamiento, cómo una velocidad de calentamiento superior a 1°C/min, caña con un índice de madurez apropiado y buen manejo en el acopio y la prelimpieza, un mal manejo agronómico interfiere en el equilibrio de los componentes, lo cual se ve reflejado en un pH inicial de jugos inferior a 5.2. Otro de los puntos importantes a tener en cuenta es no adicionar el mejorador de pH antes de la clarificación.

ubicadas por debajo de los 1.200 metros sobre el nivel del mar.

3 Mucílago vegetales como agentes clarificantes en la producción de panela

Su propagación es por semillas provenientes del tallo principal, como en el caso del balso, debe tenerse la precaución de no pelar todo el tallo y fertilizarlo también. La parte que se aprovecha en clarificación es corteza (ver fig. 5).

La práctica más común para la clarificación de jugos en el proceso de elaboración de PANELA, es el uso de los mucílagos vegetales, aditivos naturales inocuos que, al contacto con el agua y por efecto del calor, desprenden de sus hojas y/o tallos sustancias de consistencia babosa y alta viscosidad que tiene la propiedad de aglutinar las impurezas presentes en los jugos, formando una torta oscura, gruesa y consistente denominada cachaza, que al ser eliminada asegura la limpieza de los jugos y de la panela; estos mucílagos son de peso molecular elevado, llegando a 200.000g/gmol y están constituidos básicamente por polisacáridos celulósicos.

Fig. 5 guásimo

Cadillo: Arbustos espinosos muy utilizados en la producción de PANELA, de los cuales existen tres variedades ampliamente difundidas en nuestro país: Cadillo blanco (Triumfetta mollissima L.) Cadillo Negro (Triumfetta lappula L) y Cadillo de mula (Pavonia spinfex Cav.), los dos primeros taxonómicamente pertenecientes a la familia Tiliaceae y el último a la Malvaceae. Como agente clarificante se aprovecha toda la planta, a pesar de ser su fruto la parte más mucilaginosa, ya macerado y/o molido y amarrado se introduce en un costal, con el que se hace inmersión en agua. Por su fácil propagación el cadillo blanco es el más aprovechado agroindustrialmente (ver fig. 6).

En Colombia los mucílagos más empleados con ese propósito, son los obtenidos de la maceración del balso, el cadillo y el guásimo y en menor proporción el San Joaquín y el Juan Blanco; su uso depende de la disponibilidad de los mismos y de las costumbres de la zona, a continuación se describen algunas de sus características generales y taxonómicas. Balso: Árbol muy común en los climas templados de nuestro país, su nombre científico es Heliocarpus americanus L., pertenece a la familia Tiliaceae y es el más utilizado para clarificación de jugos en la producción de PANELA, lastimosamente la falta de políticas ambientales que obliguen a su reforestación o siembra de bancos de preservación y la carencia de conciencia ecológica de quienes lo aprovechan, tienen en la actualidad calificadas a estas especies como en peligro de extinción. Para su aprovechamiento y sostenibilidad, no se debe pelar totalmente el tallo, sino por partes y en forma alternada, después de haberlo hecho es recomendable fertilizar el árbol con materia orgánica (ver fig.4).

Fig. 6 cadillo

San Joaquín: Es también un arbusto muy difundido en el continente Americano, de nombre científico Malvaviscus penduliflorus OC, pertenece a la familia Malvaceaey la parte que se aprovecha en la industria panelera es el follaje. Juan Blanco: Mucílago de utilización regional, específicamente de la zona cafetera Colombiana, del que se aprovecha la corteza de los tallos macerada e inmersa en agua, su nombre científico es Hemistylis macrostachys Wedd, de la familia Urticaceae. Cacao: Se utiliza su cáscara después de haber cosechado su semilla, la que se macera, se embolsa en un costal y se utiliza haciendo su inmersión en agua, su nombre científico es Theobroma cacao Linneuslo y pertenece a la familia de las Sterculiaceae

Fig. 4 balso

Guásimo: Mucílago ampliamente distribuido en toda América, su nombre científico es Guázuma ulmifolia Lamacrk, familia Sterculiaceae, se utiliza en casi todas las regiones paneleras Colombianas, especialmente en el departamento de Cundinamarca, zona panelera más extensa del país y en aquellas 4

Cadillo

Guásimo

Balso

pH

6,8

6,5

5,9

Saponinas

6,8

6,5

5,9

Alcaloides

6,8

6,5

5,9

Taninos y fenoles

6,8

6,5

5,9

Esteroides y triterpenos

6,8

6,5

5,9

Compuestos

6,8

6,5

5,9

nitrogenad os Fructosanos

6,8

6,5

5,9

Lactosas

6,8

6,5

5,9

Almidones

6,8

6,5

5,9

FUENTE: Información CI Corpoica-Cimpa, Barbosa, Santander, Colombia .En la Tabla 1 se observa la composición cualitativa de los tres mucílagos vegetales de mayor utilización en la industria panelera, suministrada por el CI Corpoica-Cimpa, Barbosa, Santander, Colombia. FUENTE: Datos obtenidos experimentalmente, C.I. CIMPA, 1992. Tabla 2 Composición física del balso y el cadillo.

pH: Es una unidad de medida aceptada y común Propiedades

Balso

Cadillo

Viscosidad

Ligeramente superior a la del agua.

Igual a la del agua.

Densidad estabilidad

g/c.c g/cc 1.007 igual a la del promedio. balso. Se fermenta de 1.0023

o no es suficiente decir en ciertos casos que el jugo de limón es ácido, al saber que su pH es 2,3 nos dice el grado exacto de acidez. Necesitamos ser específicos. Al decir que el agua está en 91° C o 196°F expresamos exactamente lo caliente que está. Las saponinas: son glucósidos de esteroides o de triterpenoides, llamadas así por sus propiedades como las del jabón: cada molécula está constituida por un elemento soluble en lípidos (el esteroide o el triterpenoide) y un elemento soluble en agua (el azúcar), y forman una espuma cuando son agitadas en agua. Las saponinas son tóxicas, se cree que su toxicidad proviene de su habilidad para formar complejos con esteroles: Las saponinas podrían interferir en la asimilación de esteroles por el sistema digestivo, o romper las membranas de las células luego de ser absorbidas hacia la corriente sanguínea. Tanino: El término tanino fue originalmente utilizado para describir ciertas sustancias orgánicas que servían para convertir a las pieles crudas de animales en cuero, proceso conocido en inglés como tanning ("curtido" en español). Se extraen de las plantas con agua o con una mezcla de agua y alcohol, que luego se decanta y se deja evaporar a baja temperatura hasta obtener el producto final. Los taninos tienen un ligero olor característico, sabor amargo y astringente, y su color va desde el amarillo hasta el castaño o...