ADSORBENTE Y MÉTODO PARA L? PURIFICACIÓN DE JUGOS DE AZÚCAR CRUDOS DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN Esta invención se relaciona con un método para la purificación de jugos de azúcar crudos obtenidos por extracción de plantas que contienen azúcar y un adsorbente el cual es particularmente apropiado para la purificación del jugo de azúcar crudo. El azúcar se produce en escala industrial a partir de remolachas de azúcar y azúcar de caña. Para extraer el azúcar las cañas se muelen de manera que las células de la planta de caña se rompen mediante presión para liberar el jugo que contiene azúcar. Se puede agregar agua caliente a la caña machacada para mejorar la extracción de los compuestos de azúcar. Para liberar el azúcar de las remolachas de azúcar, las remolachas se parten en pedazos pequeños que después se cosen con una cantidad pequeña de agua. El jugo de azúcar crudo entonces es liberado mediante presión de la mezcla a través de un molino. Los jugos de azúcar crudos obtenidos de la caña de azúcar y las remolachas de azúcar son similares en composición y, por lo tanto, pueden ser purificados además básicamente en la misma forma. El jugo de azúcar crudo es turbio y sucio, verdoso en color y acético. Contiene, además del azúcar requerida (sucrosa) , otros componentes que tienen que ser eliminados No. Ref. : 189570 durante la refinación de azúcar. Los llamados componentes sin azúcar (compuestos NS) comprenden compuestos orgánicos, por ejemplo azúcar invertida, rafinosa y cetosas, ácidos orgánicos, proteínas, polipéptidos, aminoácidos, enzimas etc., así como compuestos inorgánicos, por ejemplo sales de potasio, sodio, calcio y magnesio con aniones cloruro, fosfato, sulfato y nitrato. Los fosfatos en el jugo crudo están presentes en dos formas, como fosfatos inorgánicos y como fosfatos orgánicos. El origen de los fosfatos inorgánicos es debido a la adición de fertilizantes en el tratamiento de los suelos de cultivo. Su concentración en el jugo de azúcar crudo es abajo de 0.4 % en peso. Los fosfatos orgánicos están contenidos en el jugo crudo como gomas en una cantidad de aproximadamente 0.30 - 0.60 % en peso y en la forma de otros fosfatidos en una cantidad de aproximadamente 0.03 - 0.05 % en peso. Además de los iones a.m. del jugo de azúcar crudo contienen iones de oxalato, o bicarbonato y carbonato. El jugo crudo reacciona ácidico y el los valores de pH bajo catalizan la hidrólisis de la sucrosa, de este modo reduciendo la producción de azúcar sólida. Para la purificación el jugo crudo primero se mezcla con hidróxido de calcio (cal) para aumentar el pH a un valor desde aproximadamente 6.0 hasta 8.0. Los iones de calcio introducidos reaccionan con iones de carbonato, iones de oxalato y otros compuestos NS presentes en el jugo de azúcar cruda para formar un precipitado. Para mantener la precipitación de componentes coloidales, los polímeros orgánicos son agregados frecuentemente al jugo de azúcar crudo para actuar como floculantes. Estos precipitados forman frecuentemente sarro/incrustaciones muy duras que se adhieren bastante firmemente a las superficies metálicas de los recipientes utilizados en la purificación de jugo de azúcar y son difíciles de quitar. Para producir una plantación de azúcar blanca, después o simultáneamente con el tratamiento de cal el exceso de hidróxido de calcio es precipitado como CaS03 insoluble, mediante la introducción de S02 gaseoso en el jugo crudo. Este tratamiento es llamado sulfitación. Los precipitados formados durante la sulfitación actúan como gérmenes cristalinos y como superficie para la adsorción de otros productos de precipitación. El dióxido de sulfuro necesario para este paso es producido en plantas afiliadas por la combustión de sulfuro. La efluencia gaseosa formada durante la combustión así como por la liberación de gases no adsorbidos durante el tratamiento de jugo de azúcar hace hostil el proceso ambiental . El lodo formado durante la sulfitación tiene que ser filtrado para separar el jugo de azúcar purificado de la materia precipitada. El producto de filtración contiene cantidades significativas de jugo de azúcar y por lo tanto tiene que ser lavado y deshidratado. El producto de filtración deshidratado puede ser utilizado como fertilizante de cal. Para el uso sin problemas de este fertilizador de cal, el contenido de humedad tiene que ser reducido para obtener un polvo que fluye libre después de ser molido. El jugo ligero obtenido después de estos pasos de purificación es concentrado por la evaporación de agua. Un colorante marrón del jugo espeso es frecuentemente observado debido a la caramelización del azúcar y otras reacciones. El azúcar sólida entonces es recuperada del jugo espeso por cristalización. Una cantidad residual pequeña del jugo espeso, que no puede ser cristalizado, es utilizado como azúcar líquida de bajo grado. La Patente Norteamericana 5,262,328 describe una composición no tóxica para la clarificación de jugos crudos que contienen azúcar, en particular jugo de caña de azúcar, y productos relacionados. El jugo purificado entonces puede ser analizado para su contenido de sucrosa. La composición consiste de A) hidróxido de cloruro de aluminio, B) cal y C) bentonita activada. La bentonita contiene silicato de aluminio de calcio. Preferiblemente la composición también contiene un agente de floculación polimérica. Se mezclan los componentes A) y B) , uno con el otro en las concentraciones suficientes, cuando se agregan al jugo que contiene azúcar crudo, para neutralizar su carácter acético. El componente C) , en una forma seca, se agrega a la mezcla de A) y B) . Después de la adición de los componentes A) y B) al jugo crudo el pH de la solución se encontrará en el intervalo desde aproximadamente 6 hasta aproximadamente 8, y preferiblemente será aproximadamente 7. El componente C) es una bentonita activada que introduce en la bentonita cruda una cantidad apropiada de una solución de activador, por ejemplo una solución de carbonato de sodio, y después secar el material. Además, una bentonita activada con ácido puede ser utilizada en donde un ácido mineral, tal como ácido clorhídrico o ácido sulfúrico se agrega a una suspensión de la arcilla cruda en agua y la mezcla es calentada hasta aproximadamente 100°C por varias horas. La mezcla calentada se diluye con agua fría y se lava, por ejemplo en una prensa de filtro, para quitar el exceso de ácido casi completamente. La bentonita activada se seca hasta un contenido de humedad apropiado, por ejemplo 8% hasta 15% en peso, y después se pulveriza a un tamaño apropiado. El tratamiento con ácido elimina los metales álcali y el calcio reduce el contenido de magnesio, hierro y aluminio. Además, las bentonitas, particularmente aquellas bentonitas que se encuentran naturalmente las cuales ya comprenden iones álcali unidos sustituibles, pueden ser activadas por el tratamiento con sales de magnesio, por ejemplo sulfato de magnesio, o sales de magnesio en combinación con sales álcali. Los contaminantes contenidos en el jugo de azúcar crudo se absorben en la bentonita que contiene silicato de aluminio y calcio. Los contaminantes absorbidos después pueden ser encapsulados por una reacción de bentonita con la cal. La composición, en la adición al jugo de caña cruda, reacciona muy rápidamente simplemente agitando o revolviendo para formar un precipitado plumoso o gelatinoso que sea separado fácilmente de la solución que contiene azúcar por filtración. Se obtiene una solución ópticamente clara con color bajo que puede ser leída directamente en un polarímetro para determinar el contenido de sucrosa. En la Patente DE 197 48 494 Al se describe un método para la purificación de jugos crudos obtenidos en la refinación de azúcar. El jugo crudo es tratado con una mezcla de hidróxido de calcio y un material de arcilla seleccionado del grupo de esmectitas y caolinas, en donde la cantidad de hidróxido de calcio en la mezcla es menos de aproximadamente 70 % en peso. El mineral de arcilla, el hidróxido de calcio residual y las sales de calcio precipitados del jugo de azúcar entonces son separados del jugo ligero purificado. La bentonita utilizada puede ser activada por ácido, por ejemplo rociando 3 % en peso de ácido sulfúrico concentrado en una bentonita de calcio. La adición de hidróxido de calcio para la neutralización del jugo crudo puede ser realizada antes, junto con, o después de la adición (ácido activado) de la bentonita. En un ejemplo el jugo crudo es neutralizado por adición de una solución de Ca(0H)2 para dar un pH de 8.0. Se agrega una bentonita activada por ácido seguida por la separación del jugo purificado de la materia sólida. En un ejemplo adicional el jugo crudo se trata al principio con una bentonita activada con ácido y la mezcla entonces es neutralizada por la adición de la solución de Ca(0H)2 para ajustar un pH de 7. El jugo purificado entonces es separado de la materia sólida. Es un objetivo de esta invención proporcionar un método mejorado para la purificación de los jugos de azúcar crudos obtenidos por la extracción de plantas que contienen azúcar que se pueda realizar en una manera de escaso impacto ambiental y que permita realizar una purificación rápida y eficiente del jugo de azúcar crudo. Este objetivo es solucionado por un método de conformidad con la reivindicación 1. Las modalidades preferidas se definen en las reivindicaciones dependientes . De conformidad con la invención se proporciona un método para la purificación de jugos de azúcar crudos obtenidos por la extracción de plantas que contienen azúcar en donde: - se proporciona un jugo de azúcar crudo; - el jugo de azúcar crudo se mezcla con un adsorbente obtenido activando una arcilla mediante el deposito sobre la arcilla:
- un ácido; - una sal de hierro; - y una sal de aluminio;
para obtener una mezcla; - el pH es ajustado dentro de un intervalo de 6.0 hasta 8.0 por la adición de Ca(0H)2; y - un jugo de azúcar purificado es separado de la mezcla. En el método de conformidad con la invención se utiliza un adsorbente que tiene una capacidad de adsorción excepcionalmente alta para los contaminantes del jugo de azúcar crudo debido a la alta superficie de la arcilla y los iones depositados en su superficie. De conformidad con la invención, primero se proporciona un jugo de azúcar crudo. El término "jugo de azúcar crudo" de acuerdo a lo utilizado con respecto al método de la invención debe ser entendido como cada jugo de azúcar que tiene un color más intenso o un contenido más alto de contaminantes que el jugo de azúcar purificado. El jugo de azúcar crudo puede ser obtenido directamente por extracción de las plantas que contienen azúcar. Sin embargo, el azúcar cruda pudo haber sido purificada ya pero todavía tiene una intensidad de color insuficiente o contiene una cantidad inaceptable de contaminantes. El jugo de azúcar crudo preferiblemente tiene un contenido de sucrosa de más de 10 g/1, en particular más de 14 g/1, particularmente preferido 15 g/1 hasta 50 g/1, lo más preferido de 15 g/1 hasta 20 g/1. El jugo de azúcar crudo es preferiblemente obtenido de caña de azúcar.
El jugo de azúcar crudo es coloreado y contiene contaminantes que serán eliminados por el método de conformidad con la invención. El color del jugo de azúcar crudo es principalmente debido a clorofilas, anto-cianinas, polifenoles, cauchos, ceras, fosfátidos y otros compuestos, como aniones acíclicos y aromáticos, los cuales se hidratan altamente y de peso de molecular elevado. La mayoría de los contaminantes coloreados así como los coloides y las proteínas contenidos en el jugo de azúcar crudo, son de naturaleza aniónica. En el adsorbente son depositados los cationes, en particular protones del ácido, iones de aluminio e iones de hierro. Con la adición del adsorbente los cationes presentes en la superficie de la arcilla pueden reaccionar con los componentes aniónicos coloreados del jugo de azúcar crudo, por ejemplo por formación compleja, de tal modo produciendo compuestos insolubles de peso molecular elevado. Los iones de aluminio depositados en la superficie de la arcilla forman complejos absolutamente estables con los grupos hidróxido de polifenoles e hidroxicetonas . Además, los polifenoles reaccionan con los cationes de hierro (Fe2+) presentes en la arcilla activada. Los contaminantes se precipitan en la superficie de la arcilla y además pueden reaccionar con iones de calcio introducidos con la solución Ca(0H)2. La Ca(0H)2 se agrega preferiblemente como solución acuosa que tiene una concentración de por lo menos 4 g/1, preferiblemente 5 - 6 g/1. El ajuste de pH del jugo de azúcar crudo por adición de hidróxido de calcio puede ser realizada antes, junto con, o después de la adición de la arcilla activada. El adsorbente utilizado en el método de conformidad con la invención tiene una alta capacidad de adsorción y por lo tanto puede unir grandes cantidades de contaminantes a su superficie. El adsorbente actúa como una floculación para partículas finas dispersadas en el jugo de azúcar crudo y por lo tanto esas partículas finas se pueden eliminar por filtración simple o sedimentación. Además, el adsorbente adsorbe el exceso de hidróxido de calcio por adsorción tan bien como las sales de calcio precipitado formadas durante el refinamiento. La cantidad de hidróxido de calcio agregada al jugo de azúcar crudo puede ser disminuida con respecto al proceso de sulfitación conocido. Además, la adición del adsorbente mejora la sedimentación del precipitado formado durante la purificación del jugo de azúcar crudo de manera que una reducción de turbidez de hasta 98% puede ser lograda. Como una ventaja adicional del método de conformidad con la invención, la velocidad de sedimentación aumenta y por lo tanto la purificación del jugo de azúcar crudo requiere menos tiempo en el tanque de clarificación. El precipitado formado puede entonces ser separado para formar el jugo de azúcar por métodos convencionales, por ejemplo filtración, sedimentación o decantación. El producto de filtración puede ser lavado con agua para retirar el jugo de azúcar retenido en el producto de filtración. El producto de filtración después puede ser secado y molido para ser utilizado como fertilizante. Ventajosamente, el producto de filtración no contiene los contaminantes hostiles al medio ambiente. Por el método de conformidad con la invención la intensidad de color del jugo de azúcar crudo puede ser reducida hasta aproximadamente 20 hasta 25% de la intensidad del jugo de azúcar crudo. De conformidad con una modalidad preferida, el adsorbente es obtenido mediante la activación de la arcilla por un ácido seleccionado del grupo de ácido fosfórico y ácido sulfúrico. Otros ácidos pueden ser utilizados también. Pero, como el azúcar refinada es prevista para consumir por el hombre, el uso de ácido sulfúrico y ácido fosfórico no plantea ningún problema de salud. La activación puede ser realizada solamente con el uso de ácido sulfúrico o ácido fosfórico o con el uso de una mezcla de ácido sulfúrico y ácido fosfórico. De conformidad con una modalidad preferida, por lo menos parte del ácido utilizado para activar la arcilla es formado por ácido fosfórico. El jugo de azúcar crudo contiene aniones de bicarbonato, carbonato y oxalato que pueden reaccionar con los iones de calcio introducidos por la adición de Ca(0H)2 durante la neutralización del jugo de azúcar crudo para formar un precipitado que se adhiera a las paredes del recipiente en la forma de sarro duro. El adsorbente utilizado en esta modalidad contiene aniones de fosfato unidos indirectamente a su superficie. Los iones de fosfato tienen una afiliación más alta para el calcio contenido en el jugo que el bicarbonato respectivo, los aniones de carbonato u oxalato y la velocidad de formación del fosfato de calcio (Ca3(P0 )2) es más alta que la velocidad de formación de carbonato de calcio y oxalato de calcio. Por lo tanto, el fosfato de calcio es formado en lugar de oxalato de calcio o carbonato de calcio y las incrustaciones duras en las paredes de los recipientes se evitan totalmente o la cantidad de su formación por lo menos puede ser reducida. Como una ventaja adicional, el fosfato de calcio forma un complejo fangoso suave que puede ser eliminado fácilmente por agitación o alto flujo. El sarro/las incrustaciones formadas eventualmente en la superficie metálica del recipiente por lo tanto pueden ser eliminadas fácilmente. De conformidad con una modalidad adicional del método de la invención el ajuste de pH es realizado en una manera escalonada. El jugo de azúcar crudo primero es ajustado a un pH de 5.0 hasta 7.0, preferiblemente 5.5 hasta 6.5 por la adición de una base apropiada, preferiblemente hidróxido de calcio. Después, el adsorbente es agregado seguido por el ajuste del pH dentro de un intervalo de 6.0 hasta 8.0 mediante la adición de Ca(0H)2. El nivel de pH en el primer paso de alcalización es más bajo que en el segundo paso de alcalización, en este caso más ácidico. De conformidad con una modalidad adicional del método de conformidad con la invención el adsorbente es obtenido depositando adicionalmente los iones de calcio en la arcilla. Los iones de calcio forman precipitados con muchos aniones orgánicos y, por lo tanto, pueden mejorar además la eliminación de contaminantes del jugo de azúcar crudo. El adsorbente utilizado en el método de conformidad con la invención es obtenido por lo menos depositando un ácido, iones de aluminio y hierro y opcionalmente iones de calcio sobre la superficie de una arcilla. La arcilla puede ser una tierra decolorante de alto rendimiento (HPBE) . Tal HPBE es producida mediante ebullición de una arcilla obtenida de una fuente natural y purificada de forma usual para quitar partículas gruesas con ácido. Mediante ebullición de la arcilla con el ácido, los iones de aluminio son extraídos de la arcilla. La HPBE tiene poros más grandes que las arcillas naturales y el volumen del poro es formado principalmente por poros que tienen un diámetro de poro de aproximadamente 10 hasta 100 nm (D50) . Tal HPBE puede ser obtenida de fuentes comerciales. Además de las arcillas naturales de HPBE pueden ser utilizadas las que son activadas por ácido depositado sobre su superficie. Tales arcillas son designadas SMBE (tierra decolorante de superficie modificada) . La SMBE es preferida en el método de conformidad con la invención. Las arcillas para producir el adsorbente, en particular las arcillas naturales usadas en la modalidad de SMBE, preferiblemente son seleccionadas del grupo de minerales de arcilla de esmectita y minerales agrupados de caolín. Preferiblemente, la bentonita es utilizada como la arcilla de partida. La bentonita comprende principalmente montmorillonita. La montmorillonita pertenece al grupo de arcillas esmectíticas y tiene la fórmula (Al3.2Mg0.s) (Sis)020 (0H) (C03)o.8- Otras esmectitas apropiadas son hectorita, nontronita, vermiculita e ilita. Debido a su capacidad de intercambio iónico y debido a su área de superficie grande, los minerales de arcilla de esmectita y minerales agrupados de caolín pueden romper los coloides contenidos en el jugo de azúcar crudo y simultáneamente adsorber el precipitado así formado. La bentonita activada por lo tanto actúa de una manera similar como el sulfito de calcio en el proceso de sulfitación conocido . La arcilla es activada depositando sobre su superficie por lo menos un ácido, iones de aluminio y hierro y opcionalmente iones de calcio. La activación puede ser realizada mezclando simplemente la arcilla con una solución de un ácido apropiado, sal de hierro y sal de aluminio. Sin embargo, el adsorbente también puede ser obtenido por ejemplo rociando una solución que contiene el ácido, la sal de hierro, la sal de aluminio y opcionalmente la sal de calcio sobre la arcilla. Convenientemente, una solución acuosa es utilizada para depositar el ácido, la sal de hierro, la sal de aluminio y opcionalmente la sal de calcio sobre la arcilla. La arcilla activada después puede ser secada y molida de conformidad con procedimientos conocidos para obtener el adsorbente. El tamaño de partícula de la arcilla activada es seleccionado preferiblemente dentro de un intervalo de 10 hasta 200 µm (D50) . Basado en el peso del adsorbente la sal de hierro, calculada como Fe203, preferiblemente es aplicada en una cantidad de 0.1 hasta 2 % en peso, en particular en una cantidad de 0.2 % peso hasta 1.0 % peso, más preferido en una cantidad de 0.4 hasta 0.7 % en peso. La cantidad de aluminio, calculada como Al203, es seleccionada preferiblemente dentro de un intervalo de 1 hasta 8 % en peso, en particular 2 hasta 6 % en peso, más preferido 3 hasta 5 % en peso. La cantidad de calcio aplicado en la arcilla, calculada como CaO, preferiblemente es seleccionada dentro de un intervalo de 0.1 hasta 2 % en peso, en particular 0.2 hasta 1.5% en peso, más preferido 0.8 hasta 1.2 % en peso. El adsorbente y el jugo de azúcar crudo son mezclados preferiblemente a una temperatura de 10 °C hasta 50°C, preferiblemente 25 °C hasta 35 °C, en particular preferido a aproximadamente temperatura ambiente. Después de mezclar el adsorbente y ajustar el pH la mezcla es agitada por preferiblemente 10 hasta 30 minutos. Para mejorar la clarificación del jugo de azúcar crudo, la mezcla preferiblemente es calentada a una temperatura entre 80 °C y el punto de ebullición de la mezcla. La duración del calentamiento depende del grado de colorización del jugo de azúcar crudo y la cantidad de arcilla activada agregada a la mezcla. Preferiblemente, el calentamiento se realiza por un período de 5 minutos hasta 2 horas, en particular 15 hasta 45 minutos . Para una purificación del jugo de azúcar crudo no es necesario agregar cantidades grandes del adsorbente y por lo tanto las pérdidas causadas por el azúcar retenida en el producto de filtración pueden ser minimizadas. Generalmente, la cantidad de adsorbente agregado a la mezcla es seleccionada dentro de un intervalo de 0.05 % en peso hasta 1 % en peso, preferiblemente 0.15 hasta 0.5 % en peso, basado en el jugo de azúcar crudo. Preferiblemente, las arcillas con un área superficial específica de por lo menos 30 m2/g, preferiblemente aproximadamente 50 hasta 200 m2/g y una capacidad de intercambio catiónico por lo menos de 20 meq/100 g, preferiblemente 30 hasta 100 meq/100 g, se utilizan para la preparación del adsorbente. Después de la activación la superficie específica de la arcilla es reducida por aproximadamente 3 hasta 8%. El adsorbente utilizado en el proceso de conformidad con la invención elimina los contaminantes contenidos en el jugo de azúcar crudo muy eficientemente. Un tratamiento adicional de la mezcla con S02 o C02 como en los métodos de conformidad con el estado del arte previo por lo tanto no es necesario para eliminar el exceso de iones de calcio utilizados para el ajuste de pH. En una modalidad preferida el método de conformidad con la invención no comprende ningún tratamiento con S02 o tratamiento con C02 del jugo de azúcar crudo o de la mezcla obtenida por la adición del adsorbente al jugo de azúcar crudo y el ajuste del pH por adición de hidróxido de calcio. El adsorbente no contiene ningún componente peligroso y por lo tanto puede ser dirigido por los trabajadores sin dificultades. Además, no se produce ningún desecho peligroso por el proceso. El producto de filtración puede ser utilizado como fertilizante de manera que no ocurra ningún problema en cuanto a la deposición. La invención además está dirigida a un adsorbente que es en particular apropiado para la purificación de jugos de azúcar crudos. El adsorbente comprende una arcilla, iones de hierro e iones de aluminio extraíbles del agua, en donde una suspensión de 25 g del adsorbente en 250 ml de agua destilada tiene un pH dentro de un intervalo de 1 hasta 3 , preferiblemente 1.5 hasta 2. La cantidad de iones de hierro extraíbles del agua, calculados como Fe203, está preferiblemente dentro del intervalo de 0.1 hasta 2 % en peso, en particular 0.2 hasta 1 % en peso, y lo más preferido 0.4 hasta 0.7 % en peso. La cantidad de iones de aluminio extraíbles de agua, calculados como Al203, está preferiblemente dentro de un intervalo de 1 hasta 8 % en peso, en particular 2 hasta 6 % en peso, y más preferido 3 hasta 5 % en peso. De conformidad con una modalidad preferida el adsorbente comprende iones de fosfato extraíbles de agua. La cantidad de iones de fosfato, calculada como H3P0 , está preferiblemente dentro de un intervalo de 1 hasta 10 % en peso, en particular 2 hasta 8% en peso, lo más preferido 2.5 hasta 5 % en peso. De conformidad con una modalidad aún más preferida el adsorbente comprende iones de calcio extraíbles de agua. La cantidad de iones de calcio, calculados como CaO, está preferiblemente dentro del arreglo de 0.1 hasta 2.0% en peso, en particular 0.2 hasta 1.5 % en peso, lo más preferido 0.8 hasta 1.2 % en peso. Los ejemplos siguientes no limitantes y datos comparativos además ilustran el método de esta invención para la clarificación de los jugos que producen azúcar. MÉTODOS Área superficial específica:
El área superficial específica fue determinada por el método BET con nitrógeno con el único método del punto de conformidad con DIN 61131. Capacidad de intercambio iónico La capacidad de intercambio iónico fue determinada de conformidad al método siguiente: La arcilla seca fue calentada bajo reflujo con exceso de NH4C1 acuoso. La mezcla después fue enfriada a temperatura ambiente y asentada por 16 horas. El material sólido fue separado por filtración y el producto de filtración fue lavado con agua, secado y molido. El contenido de NH4 en el mineral de arcilla fue determinado de conformidad con Kjeldahl. valor de pH: 25 g de la muestra se suspenden en 250 ml de agua destilada y la suspensión se hierve por 5 minutos. La suspensión resultante es filtrada y el filtrado es enfriado a la temperatura ambiente. El valor de pH es determinado por un electrodo de pH. Densidad de volumen Un cilindro graduado que se ha cortado en la marca de 1,000 ml se pesa para dar el wara- Después la muestra se llena dentro del cilindro con la ayuda de un embudo de polvo de manera que un cono se forma en la parte superior del cilindro. El cono es retirado con la ayuda de una regla y la muestra que se adhiere al exterior del cilindro es retirada. El cilindro entonces es pesado otra vez para dar wbruto- La densidad del volumen se calcula como duik = wbruto - ara-Contenido de humedad Aproximadamente 500 g de la muestra a ser analizada se da en una placa de vidrio pesada y la placa se pone en un horno de secado ajustado a 110 °C. Después de 2 horas la placa de vidrio se transfiere dentro de un desecador y se enfría a temperatura ambiente. El contenido de agua se calcula de conformidad con la siguiente fórmula jtf .ffcrfiL.ioo
en donde M = contenido de humedad; m0 = masa inicial de la muestra ma= masa de la muestra después de secarse. Densidad de color: La densidad de color de los jugos de azúcar fue medida de conformidad con el método ICUMSA GS 1 - 7 (1994) . Velocidad de sedimentación y altura de limo en 20 minutos: La velocidad de sedimentación fue determinada de conformidad con el método siguiente: En un vaso de precipitados de 500 ml son introducidos 400 g de jugo de azúcar crudo y el pH del jugo es determinado con un electrodo de pH. Después se agregaron 0.6 - 0.8 g del adsorbente y la mezcla es agitada por 5 minutos. Agregando gota a gota la suspensión de cal el nivel de pH es ajustado entre 7 y 7.3. El jugo de azúcar alcalinizado es calentado hasta 100 °C y después 5 ppm del floculante (Quemiflock AH 1000, Quemi SAS, Italia) son agregados con agitación vigorosa. 100 ml del jugo de azúcar caliente son transferidos en un tubo de prueba graduado que es mantenido a una temperatura constante de 90 °C. El nivel inicial de la sedimentación corresponde a la altura de llenado del jugo de azúcar en el tubo de prueba graduado. Cuando el jugo de azúcar comienza a coagular y muestra floculación, la sedimentación comienza. Cada minuto el nivel de la orilla de la fase entre la fase turbia del fango y el jugo de azúcar claro es observado hasta que se aproxima a 20 minutos. La altura de la fase de fango en la lectura de 20 minutos corresponde a la altura del limo después de 20 minutos. La velocidad de sedimentación es calculada de conformidad con la siguiente fórmula:
V —_LZ_22™2- * 20 min en donde : Vs = velocidad de sedimentación; hi = altura del jugo de azúcar en el tubo de prueba graduado; h2o min = altura del limo después de 20 minutos. Turbidez de jugo brillante: La turbidez del jugo brillante fue determinada de conformidad con el siguiente método: Un embudo de Buchner de 5 centímetros de diámetro es cubierto con un papel filtro y se cubre con 2.0 g de tierra de diatomeas . El jugo de azúcar crudo es diluido a un contenido de azúcar de aproximadamente 5 hasta 8 g/1. Aproximadamente 100 ml del jugo de azúcar diluido es filtrado a través del embudo primero con algunos ml que son disminuidos. La absorbencia Af del filtrado es medido a 420 nm con un cilindro de 1 centímetro en un espectrómetro contra un blanco de agua destilada. La absorbencia A0 del diluido pero no filtrado jugo de azúcar también es determinado a 420 nanómetros con un cilindro de 1 centímetro contra un blanco de agua destilada. El índice de turbidez TI es calculado de conformidad con la siguiente fórmula:
. - A, 77=— ^ 1000 D A0 = Absorbencia del jugo de caña de azúcar original f = Absorbencia del jugo de caña de azúcar filtrado TI = índice de turbidez D = Factor de dilución = concentración de azúcar en el jugo crudo/ concentración de azúcar en la muestra Cantidad de iones extraíbles del agua: Dentro de un matraz de vidrio de 2,000 ml se pesan aproximadamente 100 g de la muestra de prueba y después se agregan 1,000 ml de agua destilada. La suspensión es agitada suavemente por 24 horas a temperatura ambiente. Después, la suspensión es filtrada y el filtrado recolectado. La concentración de los aniones individuales es determinada por AAS. Cantidad de fosfato extraíble de agua: La cantidad de fosfato es determinada de conformidad con DIN 38414, parte 12. Ejemplo 1: Preparación del adsorbente 800 kg de una Arcilla (Arcilla de Mercedes, S?d-Chemie Perú, Lima, Perú) fueron dados en un tambor giratorio y después 2.0 kg de H3P04 (96%) y 12 kg de H2S04 (conc.) fueron rociados sobre la arcilla. Después, una solución de 1.15 kg de Fe2S04 y 11.6 kg de Al2 (S0 )3 en 50 1 de agua destilada fue rociada sobre la arcilla. Finalmente, una solución de 0.2 kilogramos de CaCl2 en 5 1 de agua destilada fue rociada sobre la arcilla. El adsorbente fue secado introduciendo continuamente aire caliente (90 °C) en el tambor. El adsorbente seco después fue molido en un molino de clavija para dar un adsorbente que tiene las propiedades resumidas en la tabla 1:
Tabla 1: características del adsorbente:
E emplo 2 : Para estudiar la influencia del pH de la alcalización, el agente clarificador y la dosis de los floculantes, fue realizado un diseño experimental factorial completo a partir de una muestra del jugo mezclado tomado en la fábrica. Los siguientes parámetros fueron determinados para cada muestra:
- velocidad de la sedimentación; - altura del limo en 20 minutos; - color; y - turbidez del jugo brillante. Los experimentos fueron hechos en dos niveles de pH, dos cantidades diferentes mezcla de bentonita activada con ácido agregadas y dos diferentes dosis de floculante. Los valores utilizados para los diferentes niveles ("nivel inferior" y "nivel superior") se resumen en la tabla 2. Tabla 2
El floculante utilizado fue Quemiflock AH 1000 de Quemi SAS (Italia) y es una poliacrilamida de peso molecular elevado. 1000 ml de un jugo de azúcar crudo fueron ajustados al nivel de pH respectivo por adición gota a gota de Ca (0H) 2 ( 0 . 4% ) . Después el floculado y el adsorbente fueron agregados con agitación vigorosa . La mezcla fue calentada a 80 hasta 100 °C por 30 Min . Una muestra de jugo de azúcar caliente fue tomada para determinar la velocidad de sedimentación y la altura de limo. La mezcla fue asentada por 2 horas . Después, fueron tomadas muestras del supernadante para determinar color y turbidez . Cada experimento fue hecho dos veces . Los valores promediados medidos se resumen en la tabla 3 . Tabla 3
La tabla 3 muestra que la 7a corrida ofrece los mejores resultados en cuanto a: Color: 85 ICU; el jugo de azúcar purificado muestra un grado bajo de coloración; la muestra del filtro es clara; Turbidez: 30 unidades; a primera vista las partículas en suspensión no son observadas en la muestra filtrada; Velocidad de sedimentación: 3.1 cm/min; una sedimentación rápida de las partículas es observada con una coagulación y floculación buena y rápida; Altura del limo en 20 minutos del inicio de la sedimentación: 5.75 cm. Los flóculos grandes y densos forman lo que permite una buena compactación del lodo . Ejemplo 3: Decoloración y neutralización subsecuente: Para estas pruebas, un jugo de azúcar crudo fue obtenido de una caña de azúcar peruana que fue quemada, lavada y exprimida por prensado en un molino. Las muestras fueron tomadas en la línea de producción de una fábrica en tres días consecutivos cada una. A las muestras de jugo crudo de azúcar que tienen un nivel de pH de aproximadamente 5.2 y un contenido de sucrosa de aproximadamente 14 % en peso fue agregado 0.15 (M-l)/ 0.20 % en peso (M-2) del adsorbente obtenido en el ejemplo 1. La mezcla fue agitada por 5 minutos. Después, la mezcla fue neutralizada a un valor de pH de 7.3 por la adición de una solución de Ca (0H) con agitación a temperatura ambiente . Posteriormente , la mezcla fue calentada a una temperatura de 100 °C por 30 minutos . La mezcla fue asentada por 2 horas . La turbidez y color fueron determinados en una muestra tomada del supernadante claro . La absorbencia de la solución filtrada es medida a una longitud de onda de 420 nm y el color ICUMSA de la solución es calculado . Como comparación una muestra del mismo jugo de azúcar, no obstante purificado por el método de sulfitación, fue analizada. Para calcular la reducción de color la muestra purificada por el método de sulfitación fue tomada como 0 % (referencia) . Los resultados se resumen en la tabla 4 . Tabla 4
Las muestras purificadas por el método de conformidad con la invención muestra un número ICUMSA menor cuando es comparado al número ICUMSA de una muestra tratada por el proceso de sulfitación clásico. Números ICUMSA menores corresponden a un color menos intenso de la muestra. Ejemplo 4: Decoloración y neutralización por etapas Para estas pruebas, una caña de azúcar de Perú fue utilizada. El jugo crudo de azúcar fue obtenido de la caña de azúcar que fue quemada, lavada y exprimida por prensado en un molino. También, dos formas de neutralización fueron empleadas para estas pruebas. a) Neutralización directa A 200 g del jugo crudo de azúcar con un valor de pH de 5.4 y un contenido de sucrosa de aproximadamente 14 % en peso fue agregado 0.15 % en peso (M-l) /0.20 % en peso (M-2) del adsorbente obtenido en el ejemplo 1. La mezcla fue agitada a temperatura ambiente por 5 minutos y después fue neutralizada a un valor de pH de 7.3 por la adición de una solución de Ca(OH) 25.6 % en peso. Posteriormente, la mezcla fue calentada a 100°C por 30 minutos y después asentada por 2 horas. b) neutralización por etapas El jugo de azúcar crudo con un nivel de pH de 5.1 y un contenido de sucrosa de aproximadamente 15 % peso fue ajustado a un nivel de pH de 6.8 por adición gota a gota de 5.6 de una solución de Ca(OH)2 % en peso con agitación a temperatura ambiente. Después, 0.15 % en peso (M-l) /0.20 % en peso (M-2) del adsorbente obtenido en el ejemplo 1 fueron agregados con agitación. Posteriormente, el nivel de pH de las muestras fue ajustado a 7.2 agregando más 5.6 % en peso de la solución de Ca(OH)2. La mezcla fue calentada a 100°C por 30 minutos y después asentada por 2 horas. Las muestras fueron tomadas del supernadante claro. La absorbencia de la solución filtrada fue medida en una longitud de onda de 420 nm y el color ICUMSA de la solución es calculado. Para comparación, una muestra obtenida por purificación de conformidad con el proceso de sulfitación fue analizada. El color ICUMSA de esta muestra fue definido como que es 0% (punto de referencia) . Los resultados se resumen en la tabla 5. Tabla 5
Con ambos métodos de neutralización fue obtenido un jugo de azúcar purificado que era más brillante en color que el jugo de azúcar purificado por el método de sulfitación. Incluso una mejor reducción en color fue obtenida por el proceso que utiliza una neutralización por etapas. Ejemplo 5: Decoloración y neutralización directa Para estas pruebas, fue utilizada una caña de azúcar de Bolivia. El jugo crudo de azúcar fue obtenido de la caña de azúcar que fue cortada mecánicamente, lavada y exprimida por prensado en un molino. Al jugo de azúcar crudo que tiene un nivel de pH de 5.4 y un contenido de sucrosa de aproximadamente 14 % en peso fue agregado 0.15 % en peso (M-l) / 0.20 % en peso (M-2) de adsorbente obtenido en el ejemplo 1. La mezcla fue agitada por 5 minutos. Después, la mezcla fue neutralizada a temperatura ambiente a un valor de pH de 7.3 por adición gota a gota de 5.6 % en peso de la solución de Ca(OH)2 con agitación vigorosa. Posteriormente, la mezcla fue calentada a 100°C por 30 minutos. La mezcla fue asentada por 2 horas y las muestras fueron tomadas del supernadante claro. Para comparación, una muestra obtenida por purificación de conformidad con el proceso de sulfitación fue analizada. El color ICUMSA de esta muestra fue definido como 0% (punto de referencia) .
Los resultados se resumen en la tabla 6. Tabla 6
Independientemente de la variedad de caña de azúcar una reducción del color ICUMSA puede ser obtenida independientemente con el método de la invención. Ejemplo 6 Decoloración con subsecuente neutralización y clarificación Primeros Ensayos a escala industrial en una planta media Peruana Para este en ensayo industrial, el jugo de azúcar crudo fue obtenido de una caña de azúcar Peruana la cual fue quemada, enjuagada, y exprimida por prensado en un molino . El jugo de azúcar crudo con valor de pH de 5.4 y un contenido de sucrosa de aproximadamente 16 % en peso fue tratado mediante la adición de 0.20 % en peso de un adsorbente igual al obtenido en el ejemplo 1. El jugo de azúcar crudo y el adsorbente fueron mezclados por 5 minutos bajo agitación a temperatura ambiente. Después, la mezcla fue neutralizada a temperatura ambiente hasta un valor de pH de 7.3 al agregar un 5.6 % en peso de una solución de Ca(0H)2 en tanto continuar la agitación. Subsecuentemente, la mezcla fue calentada hasta una temperatura de 100°C por 30 minutos. Después de enfriarlas hasta temperatura ambiente y asentarlas las muestras fueron retiradas fuera de la línea de producción y analizadas en cuanto a color ICUMSA y turbidez . Los ensayos de planta iniciaron a las 7:00 hs . del primer día hasta las 8:00 del siguiente día. Las muestras fueron tomadas en los momentos indicados en la Tabla 7. En las primeras horas del jugo de azúcar del primer día se analizó que tenía que ser purificado todavía mediante el método de sulfitación. Empezando a aproximadamente 12:00 se obtuvo jugo de azúcar obtenido por la purificación con el adsorbente del Ejemplo 1. Aproximadamente a las 16:30 solamente en muestras fueron obtenidas que fueron purificadas mediante solamente el adsorbente del Ejemplo 1. La intensidad de color de la muestra fue tomada a las 7:00 del primer día, la cual había sido purificada mediante el método de sulfitación, fue tomada como 0 % (referencia) . Los resultados son resumidos en la Tabla 7.
Tabla 7
Los resultado de ensayos de planta probaron que es posible reemplazar la sulfitación al utilizar un adsorbente igual al obtenido en el Ejepplo 1. Uha reducción significativa en la intensidad de color así como en turbidez se obtuvo con el uso del adsorbente del Ejeirplo 1.
Ejemplo 7: Elaboración de azúcar de bentonita activada por ácido Segundo Ensayo a escala industrial en una planta del Perú Medio. Para este ensayo, el jugo de azúcar crudo fue obtenido de una caña de azúcar Peruana de un variedad diferente a la del Ejepplo 6. El azúcar de caña, fue quemada, enjuagada y exprimida por prensado en un molino. El jugo de azúcar crudo con valor de pH de 5.4 y un contenido de sucrosa de aproximadamente 16 % en peso fue tratado mediante la adición de 0.20 % en peso del adsorbente obtenido en el Ejemplo 1. La mezcla fue agitada por 5 minutos. Después, 5.6 % en peso de una solución de Ca(OH)2 fue agregada a temperatura ambiente para ajustar el valor de pH de la mezcla 7.3 en tanto continuar la agitación. Subsecuentemente, la mezcla fue calentada hasta una temperatura de 100°C por 30 minutos. Después de enfriarlas hasta tertperatura ambiente y asentarlas, las muestras fueron tomadas del jugo de azúcar y se analizaron en cuanto a color ICUMSA y turbidez . Entonces el jugo fue evaporado hasta una concentración de aproximadamente 65% con el uso de un sistema de cocido de cristales y la cristalización fue iniciada por sembrado con el fin de obtener azúcar blanca de la plantación. Los ensayos de planta fueron realizados por 11 días consecutivos en donde 22 580 MT de caña de azúcar fueron molidos y se obtuvieron 2565 MT de azúcar blanca. Los resultados promedio son presentados en la Tabla 8.
Tabla 8
En la tabla 8 se comparan los valores obtenidos por el proceso de sulfitación y la purificación usando un adsorbente obtenido como se describió en el ejemplo 1. El jugo clarificado corresponde al jugo de azúcar después de asentarse. El jarabe corresponde al jugo de azúcar restante después de la separación de los cristales de azúcar. Los resultados muestran, que el color del azúcar blanca de la plantación final obtenido usando el adsorbente del ejemplo 1 es más bajo y mejor cuando se compara al proceso de sulfitación. Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por el solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.