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Derivados de la caña de azúcar

Derivados de la caña de azúcar
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Caña Cubana.JPG
Concepto:Otros importantes productos que se obtienen de la caña de azúcar.

Derivados de la caña de azúcar. Aunque el principal producto que se obtiene de la caña es el azúcar, hay muchos otros que tienen gran importancia económica.

Antecedentes

Desde la época colonial la producción cañera y su transformación en azúcar ha sido el principal rubro económico de nuestro país. La caña de azúcar es una planta de características excepcionales, capaz de sintetizar carbohidratos solubles y material fibroso a un ritmo muy superior al de otros cultivos comerciales. Estas propiedades le abren una posibilidad prácticamente infinita de aprovechamiento para la producción de cientos de derivados y subproductos, en la mayoría de los casos de mayor valor agregado e importancia económica que el azúcar. Ningún otro cultivo en nuestras condiciones produce, con buenas prácticas agrotécnicas, volúmenes superiores a las 100 t/ha de materia vegetal. Esta alta productividad se explica por su elevada eficiencia fotosintética que le permite una mayor utilización de la energía solar.

Cuba fue durante muchos años el principal exportador de azúcar y contó hasta hace poco con alrededor de 160 ingenios que en las décadas de '70 y '80 del siglo pasado produjeron de forma estable en el entorno de 7 millones de toneladas de azúcar cuyo destino fundamental era la Unión Soviética y otros países de la llamada Europa del Este.

Este volumen de azúcar producida generaba una cantidad apreciable de bagazo y melaza que podían ser convertidos en derivados como alcohol, proteína unicelular (levadura torula), aglomerados de bagazo, furfural y sus derivados, etc., que también contaban con demanda en estos países y que eran intercambiados por petróleo, alimentos, equipos y materias primas, fundamentalmente miel final, mezclas de bagacillo, melaza y urea. En menor medida bagacillo predigerido, miel proteica y residuos de centros de acopio de caña procesados.

Muchos centrales azucareros tienen anexas plantas para producción de diversos derivados de la caña de azúcar, por lo que estas industrias con propiedad pueden considerarse también dentro de las actividades agroindustriales.

Azúcar

Aunque el azúcar siempre ha sido reconocido como el principal derivado de la caña de azúcar, en realidad actualmente en el mundo solo una tercera parte de los casi 250 millones de toneladas de caña que se procesan se destinan a la síntesis de la sacarosa, y el resto se emplea en otros usos, como la producción de alcohol. Aproximadamente un 11 % del peso de la caña cortada puede transformarse en azúcar en el central. Los azúcares solubles, principalmente sacarosa, glucosa y fructuosa, pueden extraerse en solución acuosa mediante molinos o difusores, y éstos a su vez pueden transformarse en otros productos por vía química o biotecnológica.

Cachaza

La cachaza es una masa de espuma e impurezas que quedan como sedimento en los filtros de guarapo, y constituye un excelente fertilizante para el mejoramiento de los suelos. Se emplea sola o mezclada con las cenizas de la quema de bagazo.

Levadura torula

Los subproductos de la industria azucarera tienen un contenido de proteína de casi 0 %. Sin embargo, los carbohidratos presentes en las mieles o en el jugo pueden transformarse en instalaciones especializadas en proteína unicelular mediante tecnologías de fermentación utilizando la melaza como materia prima.

La levadura torula, producida a partir de las mieles finales, es un excelente alimento animal, empleado en estado sólido o líquido para la cría de cerdos, ganado y aves.

En 1965 se puso en marcha en Cuba la primera Planta de Levadura Torula en el CAI Ciro Redondo, en la actual provincia de Ciego de Ávila, siguiendo la política de diversificación, impulsada desde los primeros años de la Revolución por el Che Guevara. Durante varios años fue la única existente en el país, hasta que a finales de la década de los 70 se desarrolló un proceso inversionista por el que se crearon seis nuevas plantas, todas de tecnología francesa: Antonio Sánchez (1977), Venezuela, y Esteban Hernández (1978), y Perucho Figueredo, Simón Bolívar y 1ro de Enero (1979).

Posteriormente se construyeron otras cuatro de tecnología austriaca: Guiteras y J. M. Márquez (1979), Guatemala y Julio A. Mella (1990). En 1985 se produjeron 58,4 miles de t de torula, cifra que aumentó a 79,1 Mt en 1990. El «período especial» hizo que las mieles se destinaran fundamentalmente a la exportación, por lo que la producción de torula cayó a 12,0 Mt en 1995 y en 2005 a unas 8,4 Mt.

Actualmente se trabaja para recuperar algunas de las capacidades productivas, y desde hace algunos años una parte importante de la capacidad instalada se viene utilizando para obtener un producto denominado miel proteica, con un contenido de proteína del 15 % base seca, en forma de crema mezclada con mieles intermedias del proceso azucarero.

Otro tipo de levadura, la de recuperación en las fábricas de alcohol, es también utilizada en la cría de cerdos.

Sorbitol

El sorbitol es un sólido higroscópico que se utiliza en la industria como humectante para mantener diversos productos con un grado de humedad apropiado, y como emulsionante en la fabricación de pasteles y dulces para impedir que se separen la fase acuosa y la fase grasa en estos alimentos. También entre sus características se destaca el hecho de que tiene mayor poder edulcorante que el azúcar.

Dextrana

La dextrana o dextrina es un hidrato de carbono soluble y amorfo que se emplea en la elaboración de cerveza y como sustituto de la goma arábiga para estampados en tejidos de algodón. También se utiliza comercialmente como adhesivo. La industria de los derivados de la dextrana ha tenido en los últimos años un desarrollo vertiginoso en el mundo, fundamentalmente debido a la utilización de estos productos en el tratamiento clínico-terapéutico de animales y humanos. Los elevados precios en el mercado internacional convierten a estos productos en una línea importante cuyo principal objetivo es el desarrollo de tecnologías de síntesis que permitan la producción dirigida y controlada de dextranas de pesos moleculares preestablecidos.

Furfural

El furfural, o furfuraldehído, es un aldehído orgánico líquido, que se obtiene por la destilación con ácido clorhídrico o sulfúrico del bagazo de la caña, aunque también puede obtenerse del salvado, cascarilla de arroz y otros productos ricos en pentosas. El grupo de compuestos al que pertenece el furfural se denominan furanos. Industrialmente se emplea para refinar el disolvente utilizado en la elaboración del caucho o hule sintético y el nylon, y en la fabricación de resinas para plásticos y revestimientos metálicos. También es un componente de los insecticidas, de los embalsamamientos y de los líquidos desinfectantes. Ciertos furfurales sensibles a la luz se usan en litografía.

Saccharina

La saccharina se obtiene a través de la fermentación en fase sólida de los carbohidratos contenidos en la caña molida, con adición de urea. En este proceso se logra un producto con contenido de proteína de 6-8 %. Se emplea para alimento animal.

Caña como alimento animal

La caña triturada, sin procesamiento ulterior, se utiliza con muy buenos resultados como alimento en la ganadería y en la porcinocultura, especialmente como fuente de calorías y fibras. Es muy importante que los ganaderos dispongan de suficiente reserva de caña para su uso en período de sequía, pues mientras los pastos prácticamente desaparecen, la caña se mantiene con todo su poder alimenticio.

Guarapo

El guarapo (jugo de la caña) es un excelente alimento rico en calorías, que tiene gran demanda como alimento humano, y que igualmente se utiliza para la nutrición de los cerdos.

Paja y cogollos de la caña

La paja y cogollos separados en el proceso de cosecha quedan sobre el suelo en forma de una cubierta protectora que realiza una importante función de conservación de la humedad, evita la erosión, contribuye a la protección contra el enyerbamiento de los campos y su descomposición es un sustancial aporte de materia orgánica y minerales.

Sin embargo, la caña que se procesa en los centros de limpieza (centros de acopio) deja como promedio 40 t por día de residuos (paja y cogollos) en cada centro, cuyo valor alimenticio, cuando se consumen frescos es aún superior al de otros materiales lignocelulósicos (bagazo y bagacillo), y son susceptibles de su tratamiento para aumentar su digestibilidad. También pueden utilizarse para producir compost.

Melaza (mieles)

Para obtener la melaza de caña, básicamente la técnica consiste en la concentración del jugo obtenido directamente de la molturación de la caña de azúcar, sometido luego a un proceso de inversión ácida y evaporación al vacío, es decir, mediante la molienda de la gramínea utilizando unos rodillos o mazas que la comprimen fuertemente, obteniendo un jugo que después se cocina a fuego directo para evaporar el agua y obtener su concentración.

Durante la evaporación del agua salen hasta la superficie las impurezas que contienen este jugo. Hay que sacar toda esa impureza, llamada cachaza, para que resulte una melaza clara, transparente y homogénea, El desecho sobrante puede servir de materia prima para fermentaciones. El producto final tiene una textura parecida a la miel de abeja y de sabor muy agradable. Según los expertos, cuanto más oscura sea, más sabor y nutrientes tendrá.

La fuente más difundida de empleo de carbohidratos solubles en la alimentación animal es el uso de la miel final. Generalmente, la melaza es relacionada como un suplemento energético para la alimentación de ganado por su alto contenido de azúcares y su bajo costo.

La melaza también puede utilizarse en la alimentación humana, empleándola como ingrediente culinario. Contiene proteínas, vitaminas del grupo B y minerales: hierro, calcio, magnesio, sodio, potasio, manganeso, fósforo, zinc, boro, molibdeno, yodo, silicio, y vanadio. Es ideal para deportistas, niños, el combate de anemias, tratamiento de la fatiga o como suplemento dietético en pospartos. Son oligoelementos que activan y contribuyen a desarrollar el sistema glandular y enzimático, básico para alcanzar el metabolismo completo del cuerpo. Según diversos estudios, ayuda en la formación de los huesos y el crecimiento en la etapa infantil.

La melaza constituye también la materia prima fundamental para producción de alcoholes y muchos otros derivados.

Biodiesel

Una gran parte de la producción cañera en el mundo se emplea actualmente para la fabricación de biodiesel, un carburante para vehículos que sustituye a los derivados del petróleo. Se obtiene tomando como materia prima las mieles finales o el azúcar y procesándola por medios biotecnológicos. Los ambientalistas se oponen a que se desvíen productos alimenticios para la producción de combustible.

Alcoholes

En las destilerías se procesan las mieles para la obtención de alcohol, que se comercializa a granel o se convierte en ron y otros licores. El alcohol etílico o etanol es el resultado de la fermentación alcohólica realizada por bacterias anaerobias luego de que metabolizan las azúcares en su organismo bacteriano, generalmente se puede obtener alcohol a partir del añejamiento de alimentos ricos en monosacáridos como frutas, la caña de azúcar, u otros en condiciones anaeróbicas, es decir sin aire.

El alcohol etílico, es un componente fundamental de los disolventes, limpiadores, combustibles, en la fabricación de perfumes, acetaldehído, pinturas, barnices y explosivos, y como intermedio en síntesis orgánica de diversos compuestos (ácido acético, éter, butadieno, etc.). Debido a que la molécula de etanol contiene oxígeno, se crea una combustión más completa en los motores de los autos, emitiendo menos contaminantes a la atmósfera. Además de su obtención a partir de las mieles de la caña de azúcar, también se produce por fermentación de otros productos naturales ricos en hidratos de carbono tales como papa, maíz, sorgo, arroz, trigo y otros productos con altos niveles de almidón.

Los mostos de las destilerías contienen una gran cantidad de nutrientes orgánicos e inorgánicos que permiten su reciclaje en forma de abono, alimento animal, etc.

Bagazo

El bagazo de caña de azúcar es un residuo fibroso que constituye, con el etanol gaseoso, un desecho importante de la industria azucarera. Una parte de la producción de este desecho es reciclada como fuente de materia prima para la fabricación del papel, pero los tratamientos industriales de deslignificación y de blanqueo de la pasta de papel pueden resultar nefastos para el medio ambiente. Generalmente puede obtenerse 27,5 t de bagazo (50 % de humedad) por cada 100 t de caña, y esto puede equivaler a 5 t de fuel oil.

En las fábricas de azúcar y alcohol se emplea actualmente el bagazo de la caña como combustible en las calderas que generan el vapor que necesitan las turbinas para el accionamiento de generadores eléctricos, molinos de trapiches, bombas centrífugas, ventiladores, etc., y el vapor de escape se destina a los procesos de fabricación. Las presiones y temperaturas del vapor generado en estas calderas son relativamente bajas pero suficientes para lograr un equilibrio energético entre fuerza motriz y vapor para procesos. Con calderas de presión y temperatura de vapor más altas y mejor rendimiento se puede accionar una turbina con un generador eléctrico de mayor potencia, que cubre las necesidades propias de la fábrica y queda un importante excedente que se podría vender a la red de distribución pública sin que haya incremento de costos en combustible. Esta energía eléctrica generada por un combustible renovable, que se entregaría a la red de distribución pública, reemplazaría a la generada en centrales térmicas que consumen combustibles fósiles, con un impacto ambiental favorable. En este artículo se muestra la factibilidad técnica de lograrlo y se analizan criterios de optimización y de asignación de precio.

Con el bagazo se suplen las necesidades energéticas de los centrales en época de zafra, e incluso aportando energía eléctrica a la red comercial, constituyendo la caña el único cultivo con estas capacidades de producción de energía. Los centrales cubanos más avanzados tecnológicamente están diseñados para operar a presión de vapor de 400 lb/pulg2, y entregar cada zafra 40-50 mil t de bagazo y 7-8 mil MW•h de electricidad excedente. También el bagazo es una buena materia prima para la producción de tableros aglomerados, pulpa de celulosa para papel y otros usos, etc.

Tableros y papel

Aunque el porciento fundamental del bagazo obtenido se quema en las calderas de los ingenios, algunas cantidades se destinan a otros usos, como la elaboración de papel o de tableros de bagazo aglomerado, con gran demanda para trabajos de carpintería. La celulosa obtenida del bagazo puede servir para obtener celofán, acetatos, rayón, carboxi-metil-celulosa (CMC), celulosa micocristalina, etc.

En Cuba a comienzos de la segunda mitad del siglo pasado se hicieron inversiones para fabricar papel y tableros a partir del bagazo, para lo cual se crearon compañías como la Técnica Cubana, la Papelera Pulpa Cuba y la planta de Productos Cubanos de Bagazo, con financiamiento del Banfaic, pero el desarrollo de éstas no fue sensible. En la década del ochenta se ampliaron y perfeccionaron grandemente esos renglones, pero después decayó su fabricación hasta casi cero. Actualmente se están recuperando algunas de estas plantas.

Bagacillo

El bagacillo es la fracción más fina que resulta de tamizar el bagazo o cuando se desmedula antes de enviarlo a la fábrica de tableros. La mezcla de bagacillo, miel y urea se emplea en Cuba con buenos resultados para la alimentación animal. Se le puede adicionar también hidróxido de sodio o cal (hidróxido de calcio) para el aumento de la digestibilidad del producto desde un 30-35 % hasta valores cercanos al 60 %.

Fuentes

  • Arcadio Ríos. La ingeniería agrícola del productor cubano. (Libro en edición). Editorial INFOIIMA, La Habana, 2015.
  • Cámara de Comercio de la República de Cuba. 2003. Panorama de los Productos Básicos en Cuba. Suplemento “El Asociado” 10 de noviembre 2003*.
  • Comité Estatal de Estadísticas. 2013. Anuario Estadístico de Cuba. Tabla IX-3, Indicadores*.