Monitoreo Continuo de Procesos Azucareros por
Cromatografía Liquida de Alta Eficiencia (HPLC) en
Ingenio El Ángel, El Salvador
Experiencias 2010
Ing. Cony de Pastore – Jefa de Laboratorio
Ing. Estuardo Monroy - Asesor
EL PROGRAMA HPLC
Desde la zafra 2004-2005, aproximadamente hace 6
años, Ingenio El Ángel implementó el control sistemático
de Calidad de Procesos Azucareros con la metodología
HPLC como herramienta de medición exacta y primaria
de Sacarosa, Glucosa, Fructosa y Dextrana
El procedimiento o protocolo analítico de laboratorio sigue
siendo el mismo diseñado en los años 80-90 por la Dra.
Margareth Clarke y su personal en S.P.R.I. (Sugar
Processing Research Institute,Inc) de Lousiana, USA, y
referenciados en ICUMSA, pero utilizando equipos de
nueva tecnología electrónica operados por Software
especializados que hacen más fácil su utilización, y
cálculos.
El HPLC es una de las soluciones para investigar situaciones
típicas como “Caídas de Rendimiento Industrial o Agrícola”
o “Dudosas Perdidas Totales o de Indeterminados” que
suceden en todas las temporadas de zafra, que en muchas
ocasiones son causa de desconfianzas entre diferentes áreas o
departamentos de los ingenios azucareros
LA SACAROSA
O
CH2O
H
H
l
H
O
l
CH2O
H
C
H
l
C
OH
H
C
l
l
l
OH
C
C
l
l
H
OH
C
CH2O
H
O
H
OH
l
l
C
C
l
l
OH
H
- D – glucopiranosil -  - D – fruotofuranosido
Es un carbohidrato disacárido, compuesto por la síntesis de dos hexosas:
D - glucosa y D – fructosa
FÓRMULA EMPÍRICA: C12 H22 O11
Dextrógira y rotación específica de 66.53º
Conceptos
LECTURA POLARIMETRICA:
.... LECTURA DE LA ROTACION OPTICA DE UNA
SOLUCION DE SACAROSA (+66.53º)
ROTACIONES OPTICAS:
GLUCOSA .......... + 52.7o
FRUCTOSA ........ –92.5o
EQUILIBRIO OPTICO UNIMOLAR.... G/F = 1.6
(Dra. Margareth Clarke, SPRI, USA)
G/F > 1.6 Falsa Alta Pol en lecturas polarimétrica
= 1.6 Ningún efecto en lecturas polarimétrica
< 1.6 Falsa Baja Pol en lecturas polarimétrica
6
PROCESO DE INVERSIÓN
C12 H22 O11
SACAROSA
+
H2 O
C6 H12 O6
AGUA
[] = 66.53º
MEZCLA [ ] = - 39. 7º
•INVERTASA
•DEXTRANASA
•LEUCONOSTOC MESENTEROIDES
+
C6 H12 O6
GLUCOSA
FRUCTOSA
[] = +52.7º
[] = -92.4º
OBJETIVO DEL PROGRAMA
HPLC
1. EVALUAR CALIDAD DE CAÑA
2. EVALUAR PROCESO (JUGOS, BAGAZO,
CACHAZA, MIEL FINAL
3. EVALUAR PERDIDAS EN AGUAS
RESIDUALES
HPLC
Cromatografía Liquida de Alta Eficiencia
Método de análisis cualitativo y cuantitativo,
basado en la separación por métodos físicoquímicos y posterior determinación de los
componentes de una solución.
“La Calidad de un método analítico esta
altamente asociada a la precisión y exactitud de
los resultados que logran una gestión eficaz”
VALIDACION Y VERIFICACION QUINCENAL DEL METODO
Estándar 1
D IF ER EN C IA S T EO R IC A - R EA L (EX A C T IT U D )
-0.4038
0.0774
0.9239
-0.0950
De s v S TD
0.2855
0.0547
0.6533
0.0672
% R S D (C urva Int)
0.4201
0.5605
5.6465
0.6134
Dif Abs P za %
Estándar 2
D IF ER EN C IA S T EO R IC A - R EA L (EX A C T IT U D )
0.088
-0.104
0.361
0.110
D es v S TD
0.0626
0.0732
0.2551
0.0780
% R S D (C urva Int)
0.1117
0.6142
1.5894
0.4803
D if A bs oluta %
Estándar 3
D IF ER EN C IA S T EO R IC A - R EA L (EX A C T IT U D )
-0.3093
0.1077
0.2799
-0.1150
D es v S TD
0.2187
0.0761
0.1979
0.0813
% R S D (C urva Int)
0.4300
0.5471
1.1031
0.4713
D if A bs oluta %
Evaluaciones de Calidad de
Caña – Core Sampler 1.
2.
3.
4.
Sólidos Sacarosa vrs Pol
Pureza Real y Aparente de Jugos Core Sampler
% Azucares Reductores
% Sólidos Solubles Totales (Brix)
Calidad de Caña
INGENIO EL ANGEL
Comparativo Solidos Sacarosa
Calidad de Caña en CORE SAMPLE
Zafra 2009-2010 Vrs 2008-2009
22.00
Sacarosa
2008-2009
21.00
20.00
19.00
18.00
17.00
16.00
Sacarosa
2009-2010
15.00
14.00
13.00
12.00
11.00
10.00
Fechas de evaluacion
2009-2010
2008-2009
Linear (2009-2010)
Linear (2008-2009)
REAL
APARENTE
Linear (REAL)
Fecha Muestreo
Linear (APARENTE)
21/04/10
17/04/10
14/04/10
10/04/10
88.00
07/04/10
03/04/10
30/03/10
27/03/10
23/03/10
20/03/10
16/03/10
13/03/10
09/03/10
76.00
06/03/10
02/03/10
27/02/10
23/02/10
19/02/10
16/02/10
05/02/10
31/01/10
27/01/10
23/01/10
20/01/10
12/01/10
09/01/10
04/01/10
30/12/09
24/12/09
21/12/09
16/12/09
13/12/09
08/12/09
05/12/09
%Pureza
Calidad de Caña
(Jugo en el Core Sample)
INGENIO EL ANGEL
Comparativo Pza Real y Aparente en Jugo Core
ZAFRAS 2009-2010
92.00
90.00
TENDENCIA
PZA REAL
86.00
84.00
82.00
80.00
78.00
TENDENCIA PZA
APARENTE
74.00
72.00
70.00
Calidad de Caña
(Azucares Reductores)
INGENIO EL ANGEL
AR HPLC Jugo Core
COMPARATIVO ZAFRA 2009-2010 Y 2008-2009
2.75
2.50
2009-2010
2.25
% Azucar Reductores
2.00
1.75
1.50
1.25
1.00
0.75
20082009
0.50
0.25
0.00
2009-2010
2008-2009
Linear (2009-2010)
Calidad de Caña
(Sólidos Brix)
INGENIO EL ANGEL
Comparativo Solidos Brix
Calidad de Caña en CORE SAMPLE
Zafra 2009-2010 Vrs 2008-2009
25.00
2008-2009
24.00
23.00
22.00
21.00
20.00
2009-2010
19.00
18.00
17.00
16.00
15.00
14.00
Fechas de evaluacion
2009-2010
2008-2009
Linear (2009-2010)
Linear (2008-2009)
Evaluaciones de Calidad de
Proceso
1. Pureza Real y Aparente de Jugo Desmenuzado
(Primer Molino)
2. Pureza Real y Aparente de Jugo Mezclado (Jugo a
Fabricación)
3. Azucares Reductores en Desmenuzado y Mezclado
4. Perdidas estimadas por Inversión en Molinos
5. Pureza Real y Aparente de Miel Final
6. Sacarosa Real en Bagazo
7. Sacarosa Real en Cachaza
Calidad de Jugo Desmenuzado
INGENIO EL ANGEL
Comparativo Pureza Real y Aparente en Jugo Desmenuzado
Zafras 2009-2010
98.00
96.00
94.00
TENDENCIA
PZA REAL
92.00
90.00
88.00
86.00
84.00
82.00
80.00
78.00
TENDENCIA
PZA
76.00
74.00
72.00
REAL
APARENTE
Linear (REAL)
Linear (APARENTE)
20/04/10
16/04/10
12/04/10
08/04/10
04/04/10
31/03/10
27/03/10
23/03/10
19/03/10
15/03/10
11/03/10
07/03/10
03/03/10
27/02/10
23/02/10
19/02/10
15/02/10
04/02/10
30/01/10
25/01/10
21/01/10
16/01/10
09/01/10
04/01/10
28/12/09
23/12/09
18/12/09
14/12/09
09/12/09
05/12/09
70.00
Calidad de Jugo Desmenuzado
INGENIO EL ANGEL
COMPARATIVO SACAROSA REAL EN JUGO DESMENUZADO
ZAFRA 2009-2010 Vrs 2008-2009
24.00
22.00
SACAROSA
2008-2009
20.00
18.00
16.00
SACAROSA
2009-2010
14.00
12.00
10.00
2009-2010
2008-2009
Linear (2009-2010)
Linear (2009-2010)
Linear (2009-2010)
Calidad de Jugo Desmenuzado
INGENIO EL ANGEL
Comparativo Brix Jugo Desmenuzado
Zafra 2009-2010 Vrs 2008-2009
27.00
26.00
25.00
BRIX
2009-2010
24.00
23.00
22.00
21.00
20.00
19.00
BRIX
2008-2009
18.00
17.00
16.00
15.00
2009-2010
2008-2009
Poly. (2009-2010)
Poly. (2008-2009)
Calidad de Jugo Desmenuzado
INGENIO EL ANGEL
Comportamiento AR (Azucares Reductores)
Jugo Desmenuzado
2009-2010
2.40
2.20
2.00
1.80
1.60
1.40
1.20
1.00
0.80
0.60
0.40
0.20
0.00
2009-2010
Poly. (2009-2010)
Calidad de Jugo Mezclado
INGENIO EL ANGEL
Comparativo Pureza Real y Aparente en Jugo Mezclado
Zafra 2009-2010
93.00
PZA REAL
91.00
89.00
87.00
85.00
83.00
Pureza
81.00
79.00
77.00
PZA APARENTE
75.00
73.00
71.00
69.00
67.00
65.00
63.00
PZA REAL
APARENTE
Linear (PZA REAL)
Linear (APARENTE)
Calidad de Jugo Mezclado
INGENIO EL ANGEL
Comportamiento AR (Azucares Reductores)
Jugo Desmenuzado y Jugo Mezclado
2009-2010
2.80
2.60
2.40
2.20
2.00
1.80
1.60
Desmenuzado
1.40
1.20
1.00
Mezclado
0.80
0.60
0.40
0.20
0.00
ARD
ARM
Poly. (ARD)
Poly. (ARM)
Perdidas Azúcar por Inversión en Molinos
25.00
23.00
21.00
19.00
17.00
15.00
13.00
11.00
9.00
7.00
5.00
3.00
1.00
-1.00
-3.00
INGENIO EL ANGEL
ESTIMADO DE PERDIDAS DE AZUCAR POR INVERSION EN MOLINOS (Libras
/T.C)
Zafra 2009-2010
Miel Final
INGENIO EL ANGEL
Comparativo Purezas Real y Aparente en MIEL FINAL
Zafra 2009-2010
56.00
54.00
52.00
50.00
TENDENCIA
PZA REAL
48.00
46.00
44.00
Pureza
42.00
40.00
38.00
36.00
34.00
32.00
TENDENCIA
PZA APARENTE
30.00
28.00
26.00
24.00
REAL
APARENTE
Poly. (REAL)
Poly. (APARENTE)
Miel Final
INGENIO EL ANGEL
Comparativo Sacarosa Real en MIEL FINAL
Zafra 2009-2010 vrs 2008-2009
44.00
2008-2009
42.00
40.00
Pureza
38.00
36.00
34.00
32.00
2009-2010
30.00
28.00
2009-2010
2008-2009
Poly. (2009-2010)
2009-2010
2008-2009
Linear (2009-2010)
Linear (2008-2009)
22/04/10
19/04/10
16/04/10
13/04/10
10/04/10
07/04/10
04/04/10
01/04/10
29/03/10
11.00
26/03/10
23/03/10
20/03/10
17/03/10
14/03/10
11/03/10
08/03/10
05/03/10
02/03/10
27/02/10
24/02/10
21/02/10
18/02/10
15/02/10
12/02/10
10/02/10
05/02/10
02/02/10
30/01/10
27/01/10
24/01/10
21/01/10
18/01/10
15/01/10
12/01/10
09/01/10
06/01/10
03/01/10
29/12/09
26/12/09
23/12/09
20/12/09
17/12/09
14/12/09
11/12/09
08/12/09
05/12/09
Miel Final
INGENIO EL ANGEL
AZUCARES REDUCTORES EN MIEL FINAL HPLC
Zafra 2009-2010 y 2008-2009
20.00
17.00
2009-2010
14.00
2008-2009
8.00
5.00
BAGAZO
INGENIO EL ANGEL
ZAFRA 2009-2010
COMPARATIVO SACAROSA REAL Y POL EN BAGAZO
3.00
Tendenc ia
Sacarosa
2.80
2.60
2.40
2.20
2.00
Tendencia
Pol
1.80
1.60
1.40
1.20
1.00
SACAROSA
POL
Poly. (SACAROSA)
Poly. (POL)
CACHAZA
INGENIO EL ANGEL
ZAFRA 2009-2010
COMPARATIVO SACAROSA REAL Y POL EN CACHAZA
4.90
4.70
4.50
4.30
4.10
3.90
3.70
3.50
3.30
3.10
2.90
2.70
2.50
2.30
2.10
1.90
1.70
1.50
1.30
1.10
0.90
0.70
0.50
Tendenc ia
Tendencia
Pol
SACAROSA
POL
Linear (SACAROSA)
Linear (POL)
Recomendaciones relacionadas a la interpretación de los
resultados del HPLC en el proceso agroindustrial
•
•
En el último mes, la calidad del jugo de la caña,
observada y medida desde el Core Sampler, primer
molino (desmenuzado), Jugo Mezclado, etc., tendió a la
baja, como puede verse, menor Pureza, mayores AR,
que generó menores rendimientos industriales y mayor
producción de miel final.
Es importante observar que se mantiene una adecuada
asepsia en molinos, analizado a través de la calidad del
Jugo Mezclado, que ha mantenido menores nivel de
Azucares reductores que el desmenuzado (comparativo
a Desmenuzado), cuantificándose menores perdidas por
inversión.
•
Desde inicios de zafra, en los análisis de resultados en
Miel Final, existió tendencia importante a menor
Sacarosa y pureza real, que infiere un mejor
agotamiento, pero en este último mes de zafra, se
incrementaron en especial con Azúcares reductores,
reflejando mayores pérdidas y por supuesto
cuantificadas en mayor producción de la misma
(Superiores a 9 GL/TC).
•
Para el caso del Bagazo y Cachaza, los resultados
comparativos de Sacarosa y Pol, muestran que sus
datos son similares, aunque las tendencias reales y
aparentes son muy claras en su incremento,
seguramente por operaciones de los equipos.
CONCLUSIONES
1. El HPLC es de alta utilidad en el control de calidad y de
procesos azucareros, en especial en las situaciones en
las cuales existe un deterioro en la calidad de productos,
normalmente afectado por el incremento de los azúcares
reductores.
2. El HPLC es una herramienta analítica que ya tiene mas
de 20 años de aplicación en la industria azucarera y
mucho mas antigua en la industria farmacéutica y otros.,
y su principal valor es la detección individual de
componentes con alta precisión y exactitud.
3. El Sistema HPLC debe de ser implementado y operado
con mucha precisión, y requiere de control continuo
sobre la validación del método y personal calificado.
CONCLUSIONES
4. Uno de los principales monitoreos es sobre la MIEL
FINAL, principalmente por su nivel “sistemático” de error,
ya que por su alto niveles de Azúcares reductores, es de
esperarse normalmente 10 % mas de pureza que lo
determinado polarimétrico.
5. En la practica un buen control o monitoreo de la calidad de
caña y productos de proceso, provee respuestas a las
situaciones criticas de dudas, desconfianzas en los
resultados de rendimientos de caña o procesos de
agotamiento.
6. Las mediciones sobre Bagazo y Cachaza, presentan
resultados importantes, que en muchos casos, demuestran
que los valores polarimétricos son bastante reales.
GRACIAS
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PRESENTACION HPLC Enero 2006