panela proceso

8/11/2019 Panela Proceso

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Panela Proceso

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ETAPAS Y EQUIPOS DEL PROCESO.

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A continuacin se mencionan las etapas y los equipos involucrados en cada etapa del proceso de la "Fabricacin de laPanela".

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Etapa1. CORTE Y TRANSPORTE DE LA CAA DE AZUCAR .

Descripcin.

Equipos.

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Descripcin Etapa1 :

La caa debe cortarse cuando llega a su estado ptimo de madurez. El tiempo que demora la caa en madurar desdeque es sembrada hasta el corte depende de la variedad, las condiciones climticas y la altura sobre el nivel del mar. Elperodo vegetativo en Colombia vara entre 10 y 36 meses ; sin embargo los ms frecuentes estn entre 16 y 20 meses.Generalmente despus de los 18 meses de sembrada se inicia la inversin de la sacarosa, ( hidrlisis o rompimiento dela molcula de sacarosa ),la cual origina los azucares reductores, como la glucosa y la fructuosa. Las caas faltas demadurez o sobremaduradas afectan la calidad de la panela.
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Los agricultores cuando no estn presionandos por el mercado, usan mtodos empricos para determinar la madurez y elmomento del corte de la caa. Los mtodos tcnicos para determinar el punto de madurez se basan en la uniformidad dela concentracin de los slidos solubles o Brix a lo largo del tallo de la caa, o mediante la determinacin del contenidode humedad en ciertos puntos especficos del tallo. Se utiliza un refractmetro para conocer el contenido de azcar en lacaa, en el cual se coloca una gota de jugo en el aparato y se lee en una escala graduada la cantidad de slidos solublesque hay en el jugo (Grados Brix).

Una vez cortada la caa inicia su descomposicin, la cual es acelerada por la alta temperatura y se transporta del lote altrapiche empleando mulas, camiones o carros caeros halados con tractor, aunque generalmente se utilizan las mulas

por la topografa del terreno. Esta caa debe molerse dentro de las 24 horas siguientes del corte. Si se requierealmacenar la caa, debe apilarse en montones en un lugar cubierto, se debe humedecer con agua dos veces al da, pararetardar la descomposicin y deshidratacin. De esta manera se puede conservar hasta por ocho das.

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Etapa 2. EXTRACCIN DE JUGOS.

Descripcin.

Equipos.



Descripcin Etapa2 :

La caa pasa a travs del molino y se obtiene un jugo o guarapo crudo como producto principal y el bagazo verde(hmedo), usado como combustible para la hornilla. Existen variados tipos de molinos. Ms del 60% de los trapiches delpas, tienen molinos con tres mazas de hierro distribudas triangularmente, en posicin vertical y son accionados poranimales. Estos trapiches aportan alrededor del 15% de la produccin nacional de panela. El 40 % restante

corresponden a molinos de hierro, de tipo horizontal y accionados mecnicamente. Estos trapiches son los que aportanla mayor parte de la produccin. El jugo o gurapo obtenido de la molienda presenta una composicin promedio de unjugo de caa panelera que se observa a continuacin.

Composicin promedio de un jugo de caa panelera.

INGREDIENTES

PORCENTAJES

Brix 19

Sacarosa 16.5

Azucares Reductores 1.9

Cenizas 0.3

Gomas y Pectinas 0.12

Albmina

0.03

Acidos libres 0.05

En las siguientes figuras, se encuentran los promedios de das de molienda tanto para un trapiche de traccin mecnica,como para uno de traccin animal. En estas figuras se observa que el mayor porcentaje de trapiches de traccin animal(68%), utilizan un da para moler, mientras que solo el 29% de los trapiches de traccin mecnica muelen un solo da;tambin se observa que los de traccin mecnica llegan a utilizar ms seis das.
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En la siguiente figura se observa una comparacin de la cantidad de moliendas que se realizan al ao de los trapiches detraccin mecnica y animal.

Frecuencia de moliendas al ao.

El porcentaje de extraccin en peso tiene un promedio nacional de 51%, y para la Hoya del Ro Surez del 54%. Sepuede decir que una extraccin en peso del 60 al 65% da buenos resultados en jugo y panela desde el punto de vistacuantitativo y cualitativo. Porcentajes superiores afectan la calidad del jugo por el aumento de pectinas, gomas, ceras,grasas, etc. porque dificultan la clarificacin y generan coloraciones indeseables.

El jugo que sale del molino contiene agua y azcar, est adems acompaado por partculas gruesas (tierra, bagazo ycera), iones (constituyentes minerales : Ca, P, K, Na, Mg, Fe, azcares, etc.) y coloides (partculas de tierra, ceras,grasas, protenas, vitaminas, gomas, pectinas, taninos y material colorante) con un porcentaje entre 0.05 a 0.3 %. Elcontenido de azcar en el jugo de la caa esta entre un 13 % para caas nuevas de primer corte y un 20 % para caasde varios cortes. Los slidos solubles, son los azcares totales (sacarosa, azcares reductores y otros carbohidratos),fluctan entre 15 y 24 Brix.

El porcentaje de sacarosa (Pol) y azcares reductores influyen en la calidad de la panela, los reductores no deben tenerporcentajes mayores a 1%. La relacin entre el porcentaje Pol y el porcentaje de slidos solubles da una idea de lacalidad del jugo. Si es cercano a uno, el contenido de azcares reductores es bajo y casi todos los slidos solubles sonsacarosa. El mnimo contenido de fosfatos para producir panela de buena calidad es 250 ppm. El Indice de Atenuacindetermina el color de los jugos y la turbiedad, el contenido de impurezas.

Del molino tambin sale el bagazo verde que en la mayora de los trapiches se usa como combustible y requiere unproceso de secado el cual generalmente se realiza en forma natural almacenndolo en cobertizos llamados bagaceras.El tiempo requerido para que el bagazo sea ptimo (30 % de humedad) para el uso en hornillas tradicionales est entre20 y 40 das dependiendo de la altura de arrume, condiciones climticas del sitio, humedad con que sale el bagazo delmolino y caractersticas de la construccin de la bagacera. La humedad del bagazo suministrado a la hornilla es un factorimportante en la eficiencia de la misma. Algunas hornillas aceptan bagazo con porcentajes de humedad entre 40 y 48%


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de humedad, disminuyndose el tiempo de almacenamiento y los costos de produccin, aumentando el nmero demoliendas en el ao.

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Equipos :

Molino :los molinos se clasifican segn la fuerza que los mueve, sta es determinada por la posicin de las mazas querealizan la molienda. Los molinos pueden ser de traccin animal y de traccin mecnica.

Molinos de traccin animal :estn constituidos por tres mazas de hierro, madera o piedra, colocadas en formavertical. Las mazas en piedra en ste momento estn sin uso. Los molinos de tres mazas en madera, funcionanpor medio de un madero acoplado a la maza central y a su vez va atado al animal que lo mueve. La maza centralrecibe el movimiento rotatorio y lo transmite a las otras dos mazas, que estn colocadas a lado y lado porpiones. Los molinos de tres mazas de hierro son accionados por la misma fuerza y sistema; pero las mazasestn colocadas formando un tringulo, quedando la caa mejor molida y sin necesidad de repasarla.

Molinos de traccin mecnica :las mazas van colocadas horizontalmente y pueden ser accionados pordiferentes tipos de fuerzas como tractores estacionarios, motores diessel, ruedas hidrulicas, turbinas pelton omotores elctricos. Con estos molinos se han encontrado capacidades superiores de molienda por hora.

Molinos de Madera:

De un madero vertical clavado en tierra: modelo muy primitivo, conocido en el Valle de Cauca como"vieja" y en los llanos y Huila como "quijada" o "cumbamba", generalmente se usa para obtener jugodirectamente o para la fabricacin de melados.

De dos maderos superpuestos : son los que siguieron a la "vieja", con extracciones muy bajas ; perosuperior al anterior. Accionados manualmente y requieren un constante esfuerzo humano, pues serepasa hasta tres veces el bagazo, extrayendo menos del 35% del jugo.

De tres mazas verticales: construidos de madera muy fuerte y movidos por animales de tiro y ruedashidrulicas.

Molinos de Hierro:

Verticales: el sistema de engranajes que transmiten el movimiento se encuentra en la parte superior delas tres mazas y son movidos por animales, mediante un madero horizontal que se fija en una planchaacanalada en la parte saliente del eje de la maza principal, sta es la que transmite el movimiento a lasotras dos. Este modelo es muy popular y empleado en la pequea industria panelera del pas.

Horizontales: Generalmente estos molinos son de tres mazas ; pero ahora se encuentran de cincomazas o ms. Las dos primeras son quebradoras o machacadoras para facilitar la extraccin del jugo enlas mazas siguientes. Estas se fabrican en diferentes tamaos y capacidades.

En los molinos se deben tener en cuenta parmetros para obtener una buena eficiencia como : la velocidad, ajuste ydimetro de las mazas y potencia necesaria para el molino.

La velocidad es un factor importante en el rendimiento de la molienda, pues est relacionada con la capacidad yextraccin del jugo de la caa, ya que al aumentar la velocidad aumenta la capacidad pero disminuye la extraccin. Elajuste consiste en determinar las posiciones ms favorables para los tres cilindros y a la cuchilla central, para obtenermejores resultados de alimentacin y extraccin. Comprende ajustar las aberturas de entrada y salida y el ajuste de lacuchilla central. El cilindro de entrada es un elemento de alimentacin y el de salida de presin, por sto, la abertura delelemento de entrada debe ser mayor a la de salida Se dice que cuando las mazas adquieren velocidades rotacionalesconstantes, los molinos que presentan dimetros mayores tienen ventajas en la extraccin y menores costos portonelada de caa molida. En la siguiente figura, se observa un molino de cinco mazas.
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Los parmetros para determinar la eficiencia de un molino son : la capacidad, extraccin y potencia.

La capacidad de un molino se determina por la cantidad de caa que pasa por unidad de tiempo y sta capacidad es

inversamente proporcional a la extraccin, para sto se busca un punto donde se pueda equilibrar la capacidad con laextraccin. Los factores que determinan la capacidad son la preparacin y contenido de fibra de la caa, dimensiones,velocidad, nmero y abertura de las mazas.

La extraccin, tiene dos definiciones ; es la cantidad de sacarosa que se recupera del total de la caa, dando una idea deeficiencia del proceso de panela; y la otra es la cantidad de jugo extrado de la caa, dando una idea de eficiencia delmolino.

La potencia es la fuerza necesaria para accionar el molino y depende de como se prepare la caa y de la variedad. Lapotencia del molino est integrada por potencia consumida por : la compresin del bagazo, friccin entre los muonez ycojinetes de las mazas, friccin entre el bagazo y la cuchilla central, friccin entre raspadores y las mazas, conductoresintermedios, por engranajes y poleas, etc.

Los molinos que trabajan con caas con altos porcentajes de fibra estn en desventaja, porque hay mayor prdida desacarosa en el bagazo.

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Etapa 3. PRELIMPIEZA DE LOS JUGOS DE CAA .

Descripcin.

Equipos.



Descripcin Etapa3 :

Eliminacin por medios fsicos de las impurezas con que sale el jugo de caa del molino. Algunos trapiches usan elpozuelo, tanque de tamao variable ubicado a la salida del molino. Los pozuelos eliminan pocas impurezas, favorecen ladegradacin microbiana causando prdidas de sacarosa y disminuyendo la calidad de la panela.
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El CIMPA dise unos prelimpiadores los cuales retienen las impurezas dispersas en el jugo, constituidas principalmentepor restos de bagazo, bagacillo, tierra, material flotante, lodos y agentes precursores de color. Su funcionamiento se basaen la separacin de material extrao del jugo, por la diferencia de la densidad existente entre las impurezas y el mismo.Al separarlas antes de empezar el proceso, se evita que las sustancias precursoras de color, se liberen en la presenciade calor dando un mal aspecto a la panela. Los prelimpiadores se deben colocar a la salida del molino, remplazando elpozuelo tradicional y conduciendo los jugos a la paila recibidora de la hornilla o tanque de almacenamiento, como seobserva en la figura .

Los prelimpiadores actan de la siguiente forma : el jugo llega del molino al prelimpiador 1, donde se remueven lasimpurezas gruesas y pesadas con diferencia de densidad respecto al jugo, luego pasa por debajo de una tablaretenedora de impurezas flotantes para continuar al prelimpiador 2, que remueve las impurezas con densidades cercanasa la del jugo ( lodos , partculas ms pequeas) por lminas retenedoras para las impurezas flotantes y las pesadas quevan por el fondo arrastradas por el jugo.

Limpieza y mantenimiento de los prelimpiadores :en la molienda las impurezas que flotan se deben retirarvarias veces al da, ste material se debe pasar nuevamente por el molino, para recuperar parte del jugoretenido. Cuando se realice esta operacin se le debe aadir 2 cucharadas de cal, sin tener en cuenta lacantidad, pues es para disminuir riesgos de fermentacin de los jugos. Cada 12 horas se deben lavar los

prelimpiadores, retirando primero el tapn del jugo residual y el jugo se recibe en un balde limpio y se depositaen la paila recibidora. Los prelimpiadores se lavan con agua limpia para que salga el lodo, arena y residuos de lamolienda. Luego se rocan las paredes internas con una lechada de cal para evitar deterioro por la fermentacinde los residuos.

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Equipos :

Prelimpiadores: El prelimpiador 1 tiene una lmina retenedora para las impurezas flotantes y las ms pesadas se van alfondo por decantacin, y por su forma en "v" fcilmente se pueden retirar posteriormente los lodos e impurezas mspesadas. El prelimpiador 2 tiene el mismo volumen que el prelimpiador 1 pero con menor altura y mayor longitud ygeneralmente tiene dos lminas retenedoras de impurezas.

Los prelimpiadores se construyen en ladrillo, lmina de hierro (cold rolled y galvanizada), lmina de acero, madera o fibrade vidrio. Si se construye en ladrillo, ste se pega en estampa o espandera y se paetan con cemento. Las paredesinternas deben pulirse para evitar filtraciones de los jugos y acumulaciones de residuos, se debe enchaparpreferiblemente con baldosn por presentacin e higiene. Los de lmina Cold Rolled se deben cubrir con una sustanciaanticorrosiva. Para la fabricacin de los prelimpiadores se debe tener en cuenta :


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Las lminas retenedoras de impurezas no deben tener movimiento.

Debe cubrirse la parte superior de los prelimpiadores para evitar que caigan ms residuos del molino.

Durante su uso los tapones deben estar completamente cerrados.

Las dimensiones del prelimpiador varan de acuerdo a la capacidad del molino :

Traccin Animal y capacidad de molienda inferior a media tonelada de caa por hora : se utiliza un prelimpiador 1con dimensiones

Largo = 0.80 metros

Alto = 0.35 metros

Ancho = 0.15 metros

Capacidad de molienda entre 0.5 y 1 tonelada de caa por hora: Prelimpiador 1 para caas limpias

Largo = 1.00 metros

Alto = 0.50 metros

Ancho = 0.30 metros

Para caas sucias: Se utiliza tambin el prelimpiador 2 con dimensiones :

Largo = 1.75 metros

Alto = 0.30 metros

Ancho = 0.30 metros

Capacidad de Molienda entre 1 y 2 ton/hora:

Dimensiones Prelimpiador 1 Prelimpiador 2Largo (m) 1.00 1.75

Alto (m) 0.50 0.30Ancho (m) 0.30 0.30

Capacidades de molienda superiores a 2 ton/hora: se aumenta el ancho del prelimpiador 1 en 10 cm por cada500 Kg. de caa adicionada o colocar un tercer prelimpiador de igual dimensiones que el segundo prelimpiador.

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Etapa 4. CLARIFICACION DE LOS JUGOS DE CAA .

Descripcin.

Equipos.



Descripcin Etapa4 :

Esta etapa se lleva a cabo en la hornilla panelera u horno, donde se suministra el calor necesario para evaporar ms del90% del agua presente en el jugo y as obtener como producto final la panela. Su funcin es eliminar los slidos ensuspencin, las sustancias coloidales y algunos compuestos colorantes presentes en los jugos.
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La clarificacin se lleva a cabo por flotacin, pues es imposible por sedimentacin ya que las pailas se encuentran aebullicin.La clarificacin se realiza mediante floculacin o aglutinamiento de las impurezas presentes en el jugo, debidoa un efecto combinado de temperatura, tiempo y accin de los agentes clarificantes (muclagos vegetales y/o polmerosqumicos). Esta operacin la podemos dividir en dos fases :

Calentamiento de jugos : al salir de la prelimpieza el jugo pasa a la paila recibidora a una temperatura cercana a la delambiente (2 - 3C por encima generalmente), para iniciar su calentamiento hasta 50 - 55

oC. El calentamiento del jugo

acelera la formacin de partculas de tamao y densidades mayores e incrementa su velocidad de movimiento facilitandosu separacin. Parte del material colorante y de las sustancias precursoras y generadoras de color permanecen en la

solucin, sin ser removidas debido a su tamao. En algunas ocasiones se agrega una cantidad de muclago durante elcalentamiento 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 monoclcico, a una temperaturapromedio de 40C, y despus de que se haya alcalinizado, a un pH = 5.8 ; se agita bien el jugo y se deja en reposo porveinte minutos, subiendo la temperatura hasta 60 - 65 C. Se aconseja agregar mximo 80 gramos de fosfatomonoclcico por cada 100 litros de jugo, esta cantidad se puede disminuir a medida que se conoce la calidad de losjugos por su contenido de fsforo, el que depende de la fertilizacin de la caa. E l fosfato se debe diluir primero en unpoco de jugo, porque si se adiciona directamente al jugo, se forman grumos y no se disuelve.

Adicin del Agente Clarificante :luego los jugos pasan a la paila clarificadora, donde se adicionan agentes clarificantespara aglutinar las impurezas que estn presentes en la solucin. Generalmente se utilizan muclagos vegetales, que seobtienen de las cortezas del balso, cadillo o gusimo, las cuales se maceran y se depositan en un recipiente con agua,

para que se forme una baba gelatinosa (Hoya del ro Surez) para luego adicionarla al jugo, o en otras regiones seadiciona el muclago directamente en la paila clarificadora. La cantidad de solucin mucilaginosa depende de laconcentracin de la misma, de la variedad de la caa, calidad de los jugos y condiciones climticas de la zona. Estasolucin se agrega cuando la temperatura sea superior a 50C, agregndose inicialmente partes de la cantidad de lasolucin necesaria y se deja en completo reposo, para que la capa de cachaza que se est formando no se rompa. En laHoya del ro Surez se utilizan aproximadamente entre 15 y 30 litros de solucin por cada 500 litros de jugo.

Cuando los jugos tengan una temperatura entre 75 y 82C se retiran las impurezas que flotan (cachaza negra) y seagrega el muclago restante. Antes que los jugos lleguen a ebullicin se remueve la segunda capa de impurezas ocachaza blanca (ms liviana que la anterior) ; esta es llevada a las cachaceras donde se deja un tiempo de residencia oreposo, aproximadamente una hora, donde se observan tres capas : una con jugo que es recirculado a la PailaRecibidora, otra que son lodos y otra que es la Cachaza fresca. La cachaza aproximadamente es un 2.5% del peso de lacaa molida y se utiliza en forma fresca como alimento para animales o en algunos trapiches se lleva a la paila

melotera o melacera para concentrarla hasta 40 - 50 Brix y poder tener un tiempo ms prolongado de almacenamientoy un alto valor nutricional para los animales bovinos y equinos. El exceso de muclago es perjudicial, pues en el batido sepresentarn problemas.

Al agregar balso directamente al jugo ofrece menor homogeneidad de la clarif icacin pero disminuye el consumo debagazo en la hornilla. Sin embargo en veranos fuertes es necesario adicionar agua al jugo sin clarificar para que suelte lacachaza totalmente. Una de las formas de adicionar los clarificantes (Valle del Cauca) es remover la cachaza negra conel gusimo y para la cachaza blanca con el cadillo. Otros agentes clarificantes son los polmeros qumicos que puedenremplazar a los muclagos vegetales. Se trabaja con poliacrilamidas aninicas (Mafloc 975), obtenindose resultados deturbiedad en jugos similares con dosis de 2 y 10 ppm de polmero a jugo.

Adicion de la cal : en esta etapa se realiza el proceso de encalado de los jugos ya sea en adicin total inicial o final. Laacidez de los jugos de la caa 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 inversin de la sacarosa, pues este disacrido es ms estable en medioalcalino. Este pH lo controlan algunos tcnicos, pero por lo general en los trapiches se agrega una cantidad establecidapor el dueo, teniendo como consecuencia un pH inferior o superior al ideal, con la posibilidad de que el producto pierdaun poco de valor nutricional.

No es aconsejable aadir cal slida debido a la formacin de grumos en el jugo. La cal debe ser de buena calidad, librede tierra, piedras y dems impurezas, para evitar reacciones adversas de este material extrao en la calidad final delproducto. La dosificacin de la lechada de cal, es decir suspencin 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 yagitado el jugo se toma nuevamente el pH y si se observa un pH de 5.8, no se adiciona ms lechada de cal, o en casocontrario, se adiciona hasta obtener el pH necesario.


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La cal tambin se puede usar como floculante. En la elaboracin de la panela, al agregar la cal en fro, segn estudiosdel CIMPA, la accin de los floculantes vegetales es mayor pues actan mejor cuando el pH de los jugos est cerca a 5.8; pero el inconveniente es que se forma cachaza menos densa y ms difcil de retirar de la paila. El proceso de encaladose debe realizar cuando el jugo ha alcanzado un porcentaje de slidos solubles superior a 40Brix o mximo al iniciarseel proceso de concentracin, punto donde la miel puede todava recibir la cal.

Factores a tener en cuenta para una buena clarificacin :

Concentracin de Fsforo : los jugos deben tener una cantidad de fsforo superior a 250 miligramos por cada

litro de jugo, para eliminar los compuestos polifenlicos de hierro que producen la coloracin oscura del jugo. Concentracin de Hierro : altas concentraciones de hierro, producen en la panela coloraciones oscuras, esto

depende del tipo de suelos y variedad de la caa.

Gradiente de temperatura con respecto al tiempo : es recomendable que la temperatura se eleve entre 1 y 1.5Cpor minuto durante la etapa de clarificacin para que se pueda efectuar la aglutinacin 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 clarificacin depende en gran parte el color y calidad final de la panela. Los jugos no sedeben almacenar por perodos de tiempos superiores a seis horas porque se presentan fermentaciones por la inversinde la sacarosa.

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Equipos :

Cachacera : tanque o filtro donde se le da un tiempo de residencia a la cachaza, aproximadamente de una hora, paraluego recircular el jugo a la paila recibidora. Los principales tipos de cachaceras son :

Cilndrica.

Casquete esfrico.

Prisma invertido.

Todas tienen buenos resultados y su eficiencia depende del tiempo requerido para una buena separacin de las capasformadas y una mayor recuperacin de jugo. La cachacera se debe ubicar entre las pailas recibidora y clarificadora, conuna buena capacidad para obtener tiempos de residencia suficientes.

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Etapa 5. EVAPORACIN DE LOS JUGOS DE CAA .

Descripcin.

Equipos.



Descripcin Etapa5 :
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El calor es aprovechado bsicamente en el cambio de fase del agua (lquido a vapor), eliminndose cerca del 90% delagua presente, lo cual aumenta el contenido inicial de slidos solubles entre 16 y 21Brix hasta el punto de la panela, auna temperatura de 120C. Esta etapa la realizan generalmente tres pailas, dos consecutivas que le siguen a la pailaclarificadora y la ltima paila de la hornilla.

En esta etapa se eleva el contenido de azcar en el jugo de 20 hasta un 86% en promedio. Este procedimiento es muyimportante porque incide sobre la textura final de la panela, llamada "grano". Si hay alto contenido de azcaresreductores, afectan la consistencia final de la panela hasta impedir su cristalizacin. En la elaboracin de la panela seadiciona clarol para eliminar coloraciones oscuras del jugo, pero sta sustancia en grandes cantidades es muy txica en

especial para la niez.

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Etapa 6. CONCENTRACIN DE LOS JUGOS DE LA CAA DE AZCAR .

Descripcin.

Equipos.



Descripcin Etapa6 :

Esta fase final del proceso se presenta a temperaturas superiores de 100C y se realiza en la paila concentradora opunteadora, que tiene una posicin anterior a la ltima paila evaporadora para evitar temperaturas demasiado elevadasque pueden quemar la panela. Esta etapa es crtica pues a temperaturas entre 100 y 125C se acelera la inversin deforma que los azcares reductores se duplican ; por esto la concentracin se debe realizar lo ms rpido posible y sedebe revisar que las mieles tengan un pH de 5.8.

Aqu se adiciona el agente antiespumante y lubricante, para evitar que los jugos durante la ebullicin rebosen la altura dela falca de la paila y evitar que las mieles se adhieran a las paredes de la paila evitando la caramelizacin y quemado.Los lubricantes y antiespumantes ms usados son el cebo de animal, el aceite de higuerilla, la cera de laurel y lamanteca vegetal. El hornero es el que aade antes de dar el punto de panela una porcin aproximada de una cucharitadel agente antiespumante y lubricante.

El punto de la panela se obtiene entre 118 - 125C con un porcentaje de slidos solubles entre 88 y 94 Brixdeterminndose por la consistencia, color y densidad de las mieles.

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Etapa 7. PUNTEO .

Descripcin.

Equipos.


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Descripcin Etapa7 :

El punto de panela se da cuando las mieles adquieren una serie de caractersticas que permiten retirarlas de la hornilla.Este punto depende principalmente de la concentracin de los slidos solubles (Brix) y de la pureza de las mieles(contenido de sacarosa). El hornero opera la paila punteadora, en donde se da el punto de panela y lo determina de tresmaneras :

Sobre el remelln , cuando la miel no corre y parece que hierve.

Al batir la miel con el remelln en el aire se forma una bomba o "pauelo".

Se hace una bola con la miel, y se arroja contra el suelo, si al chocar produce un sonido seco, ya est el punto.

En ocasiones se evalan propiedades como la viscosidad y adherencia de las mieles, mediante la velocidad deescurrimiento de estas sobre la falca de la paila.

La temperatura de ebullicin depende de la presin atmosfrica del lugar, del Brix y la pureza de las mieles. El CIMPA haencontrado que la temperatura de ebullicin de las mieles vara entre 116 y 122C para panela cuadrada y entre 122 -126C para panela redonda moldeada con "Coco", (Para lugares con altura sobre el nivel del mar superior a 1000 metros).

El punto de panela se obtiene cuando las mieles alcancen concentraciones entre 93 y 94Brix. Obtenido el punto, elhornero, con el remelln deposita la miel en una batea, donde se observa una ligera hinchazn de la miel y la formacinde una gran cantidad de burbujas de aire.

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Equipos :

Se aclara que la hornilla panelera se utiliza en las etapas de Clarificacin, Evaporacin, Concentracin de los Jugos yPunteo.

Hornilla Panelera : es la encargada de transformar la energa del combustible en energa calrica, para evaporar elagua de los jugos de la caa y obtener la panela. El principal combustible es el bagazo y algunas veces se adicionanotros combustibles como : lea, caucho de llanta usada, guadua, cizco de caf, carbn mineral. Las partes de la hornillapanelera son : Cmara de combustin, Ducto de Humos y Chimenea.

La Cmara de Combustin :espacio de la hornilla donde se realiza la combustin. Su forma vara de acuerdo ala calidad y tipo de bagazo o combustible a utilizar. Se ubica en la parte anterior de la hornilla y est conformadapor el cenicero, la puerta de alimentacin y la parrilla. La cmara se construye en ladrillo refractario que soportecambios de temperatura en rangos variables de acuerdo al tipo de cmara, para temperaturas bajas se utilizanladrillos semirefractarios con una composicin de arena 30%, arcilla 45%, cemento 15%, cal 10%. Paratemperaturas mayores a 950C, se usan ladrillos que soporten temperaturas entre 1.200 y 1.800C, segn laclase de ladrillo.

El cenicero : es un compartimiento ubicado debajo de la parrilla. Se encarga de almacenar las cenizasproducidas al quemar el combustible, y canalizar y precalentar el aire necesario para la combustin.

La puerta de alimentacin : es la abertura por donde se introduce el combustible, generalmente no poseeuna hoja que se abra o cierre. Se construye en general en fundicin de hierro gris para soportar altastemperaturas sin deformarse.

La parrilla : es un enrejado que sirve de techo para el bagazo, permite la entrada del aire y el paso de lascenizas al cenicero. Se fabrica tradicionalmente en hierro gris, con diferentes tamaos y formas. Algunostrapiches tradicionales la construyen en ladrillo o rieles de ferrocarril pero no es muy resistente, ademsdificulta la entrada de aire y dan paso al bagazo por los orificios, por sto se afloja el molino para sacarbagazo entero, perjudicando la extraccin.

Tipos de cmara de combustin de las hornillas paneleras :


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Tradicional : el rea de la parrilla es muy grande, permitiendo el ingreso de aire falso que enfra losgases causando temperaturas bajas de combustin ( 850C con bagazo de 30% de humedad), sepresentan porcentajes elevados de CO ( 6-7%).

Tradicional mejorada :la parrilla se disea para disminuir la entrada de aire falso, obtenindosetemperaturas de combustin ms altas (950C) y las pailas estn ms alejadas del lecho de bagazo,permitiendo una mayor combustin, con porcentajes de CO aproximados de 5%.

Cmara tipo Ward : se logran temperaturas promedios de 1.100C con bagazo de 30% de humedad enpromedio y se mejora la combustin con porcentajes de CO inferiores del 4%. En esta cmara se formauna pila de bagazo sobre la que cae bagazo fresco evaporndose el agua intersticial a 100C, luego a250C se van las partculas voltiles y a los 600C se inicia la combustin parcial ; por ltimo a 1.300Cocurre la combustin total. El 70% del aire necesario para la combustin (aire primario) entra por laparrilla para la primera combustin ; luego los gases de combustin con las partculas voltiles en lagarganta de la cmara se mezclan con el aire secundario o aire restante (30%), que entra por orificiosdispuestos para ello. El espacio entre la garganta y la primera paila se denomina segunda cmara decombustin donde se completa la combustin. Este tipo de cmara puede utilizar bagazo con unahumedad mxima de 45%, ya que por la forma, la radiacin del arco hace un presecado del bagazo.

Cmara Ward tipo CIMPA :es una subcmara de presecado de bagazo, donde se puede quemar conmayores porcentajes de humedad que el anterior.

Para seleccionar la cmara de combustin necesaria para una hornilla panelera, se tienen en cuenta : humedad ytamao del bagazo, temperaturas requeridas, capacidad de la hornilla, aspectos socioculturales regionales, aspectoseconmicos. La cmara tiene gran influencia sobre la temperatura de combustin. En la tabla, se pueden ver lastemperaturas de combustin en funcin del tipo de cmara de combustin y la humedad del bagazo.

Temperaturas de combustin en funcin del tipo de cmara de combustin y la humedad del bagazo.

HumedadBagazo

Temperatura (C)

(%) Tradicional Mejorada Ward CIMPA15 1000 1050 1200 1200

30 900 1000 1100 1100

40 750 800 1050 1050

45 - - 1000 1000

50 - - 900 950

55

-

-

-

850

Fuente: Manual para el diseo y operacin de hornillas paneleras, 1992.

Para un mismo tamao de hornilla la capacidad de produccin aumenta cuando la temperatura de combustin es mayor.Para la construccin de las cmaras de combustin tipo Ward y Ward tipo CIMPA hay un incremento de costos, pero seobtiene aumento en la capacidad de produccin.

El Ducto de Humos :llamado tambin conducto de gases, camino y buque, entre otros. Lleva los gases de lacombustin a la chimenea transfiriendo parte del calor a los jugos a travs de las pailas. Las partes son lasparedes y muros de soporte, piso, arcos y pailas. Los ductos varan de acuerdo con la forma y materiales deconstruccin, los ms tradicionales son escavaciones en el sitio de construccin de la hornilla y las pailas sonsoportadas por muros y arcos de adobe y las ms recientes con paredes, pisos, arcos y muros construidos en

ladrillo refractarios.

Los ductos pueden ser de seccin transversal semiesfrica, trapezoidal y rectangular. La seccin semiesfrica se utilizapara pailas en forma de casquete esfrico y las paredes laterales se construyen siguiendo la forma de la paila, creandoun espacio al final llamado "seno" donde se construyen los muros de soporte para sostener los arcos donde se colocanlas pailas. Para pailas semicilindricas y planas se usan ductos de seccin rectangular trapezoidal.o

Para la construccin de las paredes del ducto de humos en la zona prxima a la cmara de combustin (zona caliente),se utiliza ladrillo refractario que soporte temperaturas de 1.200C ; el espesor de las pegas de los ladrillos no deben sersuperiores a los 5 mm. En la zona fra de las paredes y el piso del ducto se utiliza ladrillo menos refractario que soportentemperaturas de 800C, con pegas a base de cemento, arcilla, cal y arena. El ducto debe aislarse trmica utilizandodoble pared y un doble piso. Entre las dos paredes y pisos se deja una cmara de aire estanco o cascarilla de arroz.


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El rea de transferencia de calor :Constituida por pailas, que son recipientes metlicos generalmente llamados fondosdonde se depositan los jugos, para llevar a cabo la evaporacin del agua en el proceso de la elaboracin de la panela.Estas generalmente se fabrican en cobre, aluminio o hierro por procesos de fundicin o deformado en caliente. Existenpailas en forma : semiesfrica, semicilindrica, trapezoidales, planas y planas aletadas.El tamao y la forma varan deacuerdo a las costumbres regionales y con la capacidad de la hornilla.

Se recomienda usar pailas semiesfricas o semicilndricas, cuando el paso de los jugos se hace manual ; cuando losjugos pasan por tubera se utilizan pailas planas o aleteadas para concentraciones menores a los 75 Brix. Para mayoresconcentraciones se dificulta el flujo en tubera, recomendndose pailas redondas. Las hornillas para trapiches de baja

capacidad, utilizan pailas semiesfricas, pues la relacin entre rea de transferencia de calor y el volumen de la paila esbaja y al trasladar los jugos manualmente no se requiere mayor esfuerzo humano y el costo de inversin es menor.

Para hornillas de capacidad alta se recomienda utilizar pailas planas o aleteadas por lo menos en sitios de concentracinbaja, para disminuir el esfuerzo humano. Las pailas aleteadas son ms eficientes por tener mayor relacin de rea detransferencia de calor, para obtener hornillas relativamente mas pequeas.

La Chimenea :conducto ubicado al final de la hornilla, empalmado con el ducto de humos y considerado comoun ventilador que trabaja a succin, su funcin es crear una diferencia de presin ( tiro) entre la presinatmosfrica y la de los gases de combustin dentro de la hornilla, necesario para la combustin del bagazo y eltransporte de los gases a travs del ducto. Tiene forma trapezoidal, cilndrica o cnica y sus dimensiones varande acuerdo al tamao de la hornilla.

Esta construido de ladrillo, metal o utilizando una combinacin de los anteriores. Su seccin transversal puede serconstante o variable con la altura y tener una forma circular, cuadrada o rectangular. Cuando las chimeneas son enladrillo el espesor de las paredes puede ser sencillo, doble o triple dependiendo de la altura. El ladrillo puede ser comnpues las temperaturas de los gases de chimenea son bajas.

Para chimeneas pequeas, stas generalmente se construyen solamente en ladrillo utilizando mortero como pegamento,de seccin transversal constante con la altura y una parte del espesor de las paredes doble y la otra parte sencilla. Enchimeneas altas, se construyen una parte en ladrillo y la otra en canecas metlicas con el fin de disminuir el peso, serecomienda que la seccin transversal disminuya con la altura, en forma de pirmide o de tronco de cono. El espesor delas paredes y las dimensiones de la base dependen de la altura de la chimenea, las velocidades de aire y el tipo desuelo. El aire para la combustin vara de acuerdo a la humedad del bagazo utilizado y por sto el tiro debe ser reguladopor una vlvula tipo mariposa.

Clasificacin de las hornillas :

Existen diferentes clases de hornillas por la forma, nmero y tamao de las pailas, pero la mayor diferencia radica en ladireccin de los jugos con relacin a la direccin del flujo de los gases de combustin. Con esta clasificacinencontramos hornillas de flujo en : contracorriente, paralelo o mixto. En la siguiente figura, se observan las diferentesclases de hornillas.

En flujo en contracorriente : los jugos y los gases circulan en direccin opuesta ; tiene el riesgo que se quemela panela por la ubicacin de la paila punteadora. Algunas de estas pailas se encuentran en Santander yCundinamarca.

En flujo paralelo :los gases circulan en la misma direccin que lo hacen los jugos y es caracterstico en lasregiones de Antioqua, Caldas, Risaralda y Nario. Su inconveniente es que la clarificacin se realiza en formamuy rpida obtenindose jugos muy opacos y turbios y las secciones de evaporacin y concentracin donde lastemperaturas deben ser altas, stas son bajas.

En flujo mixto :es la combinacin del paralelo y contracorriente, donde los jugos inicialmente siguen la direccinopuesta del flujo de gases y luego se mueven en el mismo sentido. Es tpico en las zonas de Cundinamarca yHoya del Ro Surez. Este manejo de jugos es utilizado por el CIMPA en la mayora de sus diseos.

Se presentan mayores ventajas con la calidad de la panela con los flujos a contracorriente y mixto que con flujo paraleloporque la etapa de clarificacin se realiza en el sector de menor temperatura de la hornilla, para que los agentesclarificantes puedan actuar por mayor tiempo, la evaporacin de agua y concentracin de mieles se realiza en un sectorde mayor temperatura disminuyendo el tiempo de residencia de las mieles, evitando la inversin de la sacarosa ycoloraciones oscuras de la panela.

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Etapa 8. BATIDO Y ENFRIAMIENTO .

Descripcin.

Equipos.



Descripcin Etapa8 :

Esta etapa se realiza en un recipiente llamado Batea, donde las mieles son agitadas, cuando se ha alcanzado el puntode panela y han sido sacadas de la hornilla, para cambiar la textura y estructura para hacerles perder su capacidad deadherencia.

La batea con la panela en estado lquido es atendida por dos obreros llamados batidores, quienes la agitanconstantemente mediante una especie de grandes esptulas llamadas "mecedores" y con el tiempo el producto se va

aclarando, luego parece que fuera a hervir y finalmente se seca. Este proceso es un agitado intensivo e intermitente delas mieles durante unos 10 a 15 minutos.

Al contacto con aire, los cristales de la sacarosa crecen en las mieles, adquiriendo porosidad y al enfriarse se conviertenen un slido compacto, llamado panela ; la densidad de las mieles baja de 1.5 a 1.34 g/cm

3en la panela.

En la mayora de los trapiches se le agrega agua a las mieles para acabar de enfriarlas, con un tiempo de batidoaproximado de cinco minutos ; sino se les agrega agua, el tiempo de batido es aproximadamente de quince minutos yalgunos trapiches tendran que frenar el proceso. El tiempo de batido y la altura alcanzada por las mieles estarelacionado con el Brix y la pureza.

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Equipos :

Batea :es un recipiente construido en madera o lmina metlica, en donde se agitan las mieles cuando se ha alcanzadoel punto de panela. Las formas y dimensiones de las bateas varan por regiones :

Canoas construidas con troncos de arboles de 2 metros de largo por 0.4 m de dimetro.

Cajas de 2 m de largo, por 0.7 m de ancho y 0.6 m de alto.

Bateas bajas en forma de cono invertido de pirmide rectangular, de aproximadamente un metro de largo por 0.7

m de ancho y 0.15 m de altura. Estas bateas trabajan tres pasando las mieles de una a otra durante el batido.

Bateas de lmina galvanizada o de hierro pintada y pocas veces de acero. Al desprenderse la pintura seoscurece la panela por la oxidacin del metal, por sto las ms adecuadas son las de acero inoxidable.

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Etapa 9. MOLDEO .
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Descripcin.

Equipos.



Descripcin Etapa9 :

La panela "remasada" la recibe un obrero, encargado de moldearla. Los moldes ms populares son divisiones hechas enmadera, llamadas "Gaveras", que se presentan en diferentes formas : cuadrada, rectangular, redonda, pastilla con crestaredonda, pastilla con cresta triangular. La panela remasada se deposita sobre las gaveras y un obrero se encarga dedistribuirlas a lo largo de ellas, para que tengan igual altura.

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Equipos :

Zona de Batido y Moldeo : en general consta de las mesas para las gaveras, mesn de enfriamiento, la batea y losdepsitos de lavado y escurrido de las gaveras.

De la batea las mieles pasan a las gaveras, donde se enfra y solidifica la panela. Las gaveras se colocan sobre mesasde madera o cemento y ambas se humedecen antes de depositar las mieles en ellas, para evitar que se peguen almolde. El gavero distribuye la panela en los moldes con la ayuda de palas de madera y lo que sobra se regresa a labatea.

Cuando la panela est lista se desarman las gaveras y se llevan a un deposito con agua, se lavan y se dejan escurrirpara la siguiente cochada. Las gaveras cambian de forma segn la forma en que se requiere la panela, si es cuadrada,rectangular, pastilla de cresta redonda o triangular, redonda o granulada.

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Etapa 10. EMPAQUE .

Descripcin.

Equipos.



Descripcin Etapa10 :

La panela se deja enfriar en las gaveras o sobre la mesa en caso de ser redonda y luego el empacador quita la armaznde las gaveras y la empaca. Los tipos de empaques utilizados generalmente son : cajas de madera, cajas de cartn,hojas de caa o de pltano para la panela cuadrada ; la panela de forma redonda se empaca en costal de fique ; para elempaque de varias panelas o panela molida se usan bolsas de polietileno transparentes; para panela rectangularenvolturas de celofn, colocadas a su vez en cajas de cartn.
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La panela se comercializa por bultos o cargas ; una carga son dos bultos o dos cajas. Se sabe que el 69% de losproductores empacan en bultos y el 31% en cajas. La carga de dos bultos de 96 unidades cada uno, pesa entre 80 y 100Kg. y la caja de 40 unidades entre 16 y 18 kg.

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Etapa 11. ALMACENAMIENTO .

Descripcin.

Equipos.



Descripcin Etapa11 :

Cuando la panela se conserva por perodos de tiempo largos se deben tener en cuenta tres factores : grado dehigroscopicidad del producto, temperatura y humedad relativa del ambiente en el cual se deposita.

Si la panela se va a almacenar por perodos inferiores a un mes, sta se puede guardar en cajas de cartn corrientes auna humedad relativa de 70%, a cualquier temperatura si el contenido de humedad inicial de la panela es inferior a 7%.Si el almacenamiento es superior a los tres meses, la humedad relativa de la bodega debe ser de 65% y entre ms altasea la temperatura (inferior a 30C), mejor se conserva la panela, se procura que la humedad de la panela sea del 5%.La manera adecuada para el almacenamiento de la panela es recubriendo el producto previamente empacado concarpas de polietileno negro de 0.003 pulgadas de espesor ; en bodegas con aire acondicionado. La carpa permiteconservar la panela, en buenas condiciones hasta ocho meses.

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panela proceso

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