DETERMINACION DE LOS EFECTOS DE NUEVE TIPOS Y CINCO PORCENTAJES
DE MATERIA EXTRAÑA (BASURA), SOBRE LAS VARIABLES DE LA CALIDAD
INDUSTRIAL DE LA CAÑA DE AZUCAR, EN AZUCARERA EL VIEJO, COSTA
RICA.
Por Jan Carlos Aguilar Segura
[email protected]
Marco Chaves Solera
IMPORTANCIA DEL ESTUDIO
OBJETIVO GENERAL DEL ESTUDIO
Evaluar los efectos de nueve tipos y cinco cantidades diferentes de materia
extraña, sobre las variables industriales que determinan la calidad de la caña de
azúcar: Pol (%), Brix (%), Pureza (%) del jugo, Torta Residual (g), Rendimiento de
Azúcar (Kg azúcar/TMC) y Miel Final (Kg de miel/TMC).
OBJETIVOS ESPECIFICOS DEL ESTUDIO
•
Determinar el grado en que cada una de las diferentes fracciones de Materia Extraña
evaluadas en el estudio, impactan el rendimiento de azúcar (Kg de azúcar/TMC) y las
variables de calidad.
•
Identificar los tipos y porcentajes de materia extraña que tienen una mayor influencia y
efecto negativo reductor sobre el rendimiento de azúcar por tonelada de caña.
•
Evidenciar la existencia de posibles relaciones y correlaciones significativas entre las variables
de calidad estudiadas.
•
Determinar el efecto inducido por el factor orden de suelo sobre las variables de calidad de la
materia prima.
DEFINICIÓN DE MATERIA EXTRAÑA (ME)
•
Definición según Reglamento 28665-MAG de la Ley 7818 Orgánica:
“Todo aquel material de carácter orgánico e inorgánico que acompañe a la caña
luego de cosechada, representado básicamente por hojas, cogollo, renuevos o
mamones, tallos secos o en estado avanzado de descomposición, raíces, piedras,
tierra o lodo, así como otros restos vegetales, que interfieran e influyan sobre la
calidad de los jugos y el rendimiento fabril”.
MATERIALES Y METODOS
•
Localización:
El estudio se realizó en Azucarera El
Viejo S.A, localizado en la comunidad
de La Guinea, distrito de Filadelfia,
cantón de Carrillo, provincia de
Guanacaste, a una altura promedio de
10 msnm. Geográficamente, se ubica
en las coordenadas 10º 25’Latitud
Norte y 85º 28’ Longitud Oeste.
MATERIALES Y METODOS
Tipo de Materia Extraña
Factor (a)
Corcho
a1
Porcentaje de Materia Extraña
Factor (b)
Mamones
a2
0
b1
Caña Seca
a3
5
b2
Cogollos
a4
10
b3
Hojas Secas
a5
15
b4
Hojas Verdes
a6
20
b5
Cepas
a7
Suelo Orden Vertisol
a8
Suelo Orden Inceptisol
a9
MATERIALES Y METODOS (continuación)
•
Peso de la muestra:
El peso total de la muestra se estableció y
unificó para todos los tratamientos en 4,00
kilogramos.
Dicha decisión se basó en respetar el peso
promedio de muestra recolectado por la Cala
Mecánica (Core Sampler) en las carretas de
caña, provenientes de las entregas realizadas
por parte de los Productores Independientes y
también la caña Propia en Azucarera El Viejo.
Esta
determinación
provee
bastante
representatividad al criterio metodológico
adoptado al estudio.
MATERIALES Y METODOS (continuación)
Peso promedio de muestra tomada por la Sonda Muestreadora en las entregas de
materia prima de Azucarera El Viejo S.A. Período de 8 zafras.
Zafras
Peso Promedio
Muestra (g)
2000-2001
3.521,6
2001-2002
4.357,41
2002-2003
4.288,42
2003-2004
4.807,00
2004-2005
5.576,43
2005-2006
5.283.10
2006-2007
5.043,84
2007-2008
5.381,08
Promedio
4.782,36
Fuente: Laboratorio Central de Azucarera El Viejo (2008). La Guinea, Filadelfia.
MATERIALES Y METODOS (continuación)
Tratamientos
Estudiados
Cogollos
Hojas Verdes
Hojas Secas
Caña Seca
Corcho
Cepas
Mamones
Suelo Inceptisol
Suelo Vertisol
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
Observaciones:
1-Los datos se expresan en gramos.
Contenido Materia Extraña (%)
5
10
15
200
400
600
200
400
600
200
400
600
200
400
600
200
400
600
200
400
600
200
400
600
200
400
600
200
400
600
20
800
800
800
800
800
800
800
800
800
•
Por cada factor estudiado se emplearon 5
niveles de contenidos de materia extraña, es
decir 0 (Testigo Absoluto), 5%, 10%, 15% y 20%
medidos en masa.
•
Por cada tratamiento estudiado se hicieron 4
réplicas.
•
Una muestra con porcentajes de materia
extraña de 5% y 20%, se conformaron de la
siguiente manera: 3,8 kg de caña limpia más 200
g (5%) de materia extraña para el primer caso y,
3,2 kg de caña limpia más 800 g (20%) de
materia extraña para el segundo.
•
Para facilitar el pesaje de la caña al momento de
conformar los tratamientos, los tallos molederos
se cortaron en trozos de 40-50 cm de longitud
cada uno.
MATERIALES Y METODOS (continuación)
Tipos de
Materia Extraña
%
Humedad
Cogollos
76,48
Hojas Verdes
63,40
Hojas Secas
6,13
Lugar de
Recolección
Lote 7, ubicado en
Estación 15.
Corcho
Lote 7, ubicado en
Estación 15.
68,80
Lote 7, ubicado en
Estación 15.
Lote 7, ubicado en
Estación 15.
Mamones
Suelo Inceptisol
3,04
Suelo Vertisol
5,24
Observaciones
Este componente se delimitó
como:el área comprendida entre Se recolectó a partir de
Lote 7, ubicado en la primera lígula y el meristemo los mamones y tallos no
Estación 15.
apical (parte tierna).
floreados.
No se utilizaron hojas
Lote 7, ubicado en Se definió hojas verdes como: la
con algún tipo de
Estación 15.
lámina foliar incluyendo su vaina.
patología o afección
Se recogieron a partir de los
La determinación y
Lote 7, ubicado en tallos molederos utilizados para selección se realizó por
Estación 15.
conformar los tratamientos.
criterio del técnico.
Caña Seca
Cepas
Características
Lote 7, ubicado en
Estación
Estación514,
15.
ubicado sector
conocido como
ZampoñaEspavelar.
Se utilizaron restos de tallos
molederos secos.
Según el corte transversal, se
emplearon trozos de tallo que
poseían sólo el 100 % corcho.
Se consideró cepa a la sección
de raíces, rebrotes y trozos de
tallos que no sobrepasarán los
3,00 cm de longitud.
Idem al anterior.
Se utilizaron mamones con
Se supone que su
rangos de alturas que oscilaron contenido de humedad
entre los 70 y 100 cm de altura.
es alto.
Según el análisis textural de
suelo reporta 11,30% arena,
52,75 % limo y 35,95 % arcilla.
Se clasifica
Está clasificado como un suelo taxonómicamente como:
Franco arcillo-limoso.
Fluventic ustropept
Reporta 6,30 % de arena, 25,25
% de limo y 68,45 % arcilla. Su
Se clasifica
análisis de textura lo considera
Taxonómicamente
como un suelo arcilloso.
como: Typic pellustert
MATERIALES Y METODOS (continuación)
Corcho
Cogollos
Cepas
Suelos
Hojas Secas
Hojas Verdes
Tallos molederos
MATERIALES Y METODOS (continuación)
•
Determinación de la humedad:
A los cogollos, hojas verdes, hojas secas, cepa y a los dos tipos de suelos evaluados se les
determinó el porcentaje de humedad contenido por el Método Gravimétrico. Para calcular
este dato, excepto en las hojas secas, los componentes se llevaron hasta peso constante en
una estufa marca Precision, a una temperatura de 60º C.
MATERIALES Y METODOS (continuación)
•
Análisis Industrial:
Los tratamientos fueron analizados en el Laboratorio
Móvil de LAICA. Para analizar las variables de
calidad industrial, se utilizó el Método de Prensa
Hidráulica empleado oficialmente por la Liga
Agrícola Industrial de la Caña de Azúcar (LAICA), para
efectuar el pago de la caña con base en su calidad y
fundamentado en el reconocimiento por kilogramo
de azúcar y miel, entregado por los productores al
ingenio durante la época de cosecha y molienda.
MATERIALES Y METODOS (continuación)
Medición Sacarosa
Pesado Torta Residual (g)
Medición Sólidos
Totales
MATERIALES Y METODOS (continuación)
Evaluación Estadística:
•
La unidad experimental estuvo constituida
por un recipiente plástico (26 cm de alto por
31 cm de diámetro).
•
En este recipiente previamente tarado (470
g), se colocó y pesó la caña limpia (trozos de
40-50 cm de longitud) con el porcentaje de
materia extraña respectivo (equivalente en
gramos).
•
Para el pesado de cada tratamiento, se
utilizó una balanza modelo HGM-20K, la cual
a su vez, posee una capacidad de peso
máximo de 20 Kg con una sensibilidad de ± 1
gramo. Se evaluó un total de 4 repeticiones
por tratamiento.
MATERIALES Y METODOS (continuación)
•
Los tratamientos se asignaron a las unidades experimentales mediante un Arreglo Factorial
de 9 x 5 en un Diseño Experimental Irrestricto al Azar.
•
A los datos obtenidos se les aplicó un análisis de varianza por medio del procedimiento
ANOVA de SAS (Sistema de Análisis Estadístico) 1995. En el caso de los tratamientos que
fueron significativos, se les procedió a realizar una prueba de medias por medio de DMS.
•
Para el análisis de la información se emplea el siguiente Modelo Estadístico:
Yijk = u + Ai + Bi + (AB)ij + Eijk
u = Media Poblacional.
Ai = Efecto de Tipo de Materia Extraña (i:a1…a9).
Bi = Efecto del Porcentaje de Materia Extraña (j:b1…b5).
(AB)ij = Efecto de interacción de Factor Ai por Factor Bj.
Eijk = Error Aleatorio.
RESULTADOS
•
Brix % del Jugo.
25
24
Las tendencias expresadas se
explican por dos causas: el
contenido de agua de los
tipos de M.E y la composición
química.
23
C orcho
M am ones
C aña S eca
Las cepas, hojas verdes,
cogollos y mamones poseen
valores de humedad que
oscilaron entre 63,4 y 76,5%.
Los cogollos y las hojas
verdes poseen dentro de
sus componentes Azúcares
Reductores, Pigmentos
Vegetales y Sales Minerales
B r ix %
22
C ogollos
H ojas S ecas
H ojas V erdes
21
C epas
S uelo V ertisol
S uelo Inceptisol
20
19
18
0
5
10
P orcentaje de M ateria E xtraña
15
20
RESULTADOS (continuación)
Hojas secas
Mamones
•
Caña seca
Pol (%) del Jugo.
22,00
Las explicaciones que se
plantearon fueron dos:
contenido de agua y
composición química
(Azúcares Reductores,
Pigmentos Clorofílicos,
Carotenos, Almidón y Sales
Inorgánicas
21,00
Corcho
20,00
Mamones
Caña Seca
Cogollos
Hojas Secas
19,00
Pol %
Hojas Verdes
Hojas secas y Caña seca?
Cepas
Suelo Vertisol
18,00
Suelo Inceptisol
17,00
Cogollos, Hojas verdes, Cepas
y Mamones?
16,00
15,00
0
5
10
Porcentaje Materia Extraña
15
20
RESULTADOS (continuación)
La interacción Tipo de M.E por
Porcentaje de M.E no presentó
diferencia estadística significativa.
• Pureza (%) del Jugo.
Medias para la Variable Pureza, Según el Porcentaje
de Materia Extraña.
Medias para la Variable Pureza (%), Según el Tipo de
Materia Extraña.
Actividad
Refractométrica
Tipo de
Materia Extraña
Media
Pureza (%)
Porcentaje de
Materia Extraña
Media
Pureza (%)
Suelo Orden Inceptisol
92,08 a
0
91,62 a
Suelo Orden Vertisol
92,05 a
Cepas
91,44 ab
5
91,62 a
Corcho
91,40 abc
10
91,25 a
Mamones
91,02 bcd
Hojas Secas
90,81 bcde
Hojas Verdes
90,54 cde
Caña Seca
90,23 de
Cogollos
90,13 e
Promedio
91,08
15
91,01 a
20
Promedio
89,90 b
91,08
Nota: Medias con diferente letra difieren estadísticamente (P≤0,05) entre sí, según DMS.
Nota: Medias con diferente letra difieren estadísticamente (P≤0,05) entre sí, según DMS.
RESULTADOS (continuación)
Componentes fibrosos y
secos (3,0 -6,1% humedad).
Torta Residual (gramos).
300,00
Corcho
250,00
Mamones
Caña Seca
Gramos Torta Residual
Hojas Verdes,
cogollos,
mamones y
cepas.
Cogollos
Hojas Secas
Hojas Verdes
200,00
Cepas
Suelo Vertisol
Suelo Inceptisol
150,00
100,00
Corcho?
50,00
0
5
10
Porcentaje de Materia Extraña
15
20
RESULTADOS (continuación)
Torta Residual (gramos).
260,00
Y= 140,87 + 5,15 X
2
r = 0,83
240,00
Gramos Torta Residual
220,00
Y= 133,91 + 4,43 X
r2= 0,86
200,00
Y= 139,13 + 3,21X
r2= 0,84
180,00
160,00
Y= 146,73 + 3,26 X
r2= 0,82
Y= 133,44 + 1,77 X
r2= 0,86
Hojas Secas
Cañas Seca
Suelo Vertisol
Suelo Inceptisol
Cepas
140,00
120,00
100,00
0
5
10
15
20
Porcentajes de Materia Extraña
Regresiones Lineales para la Variable Torta Residual, según los Tipos de Materia Extraña.
RESULTADOS (continuación)
Torta Residual (gramos).
190,00
180,00
Y= 133,26 + 2,18 X
r2= 0,64
170,00
Gramos Torta Residual
•
160,00
Y= 134,38 + 0,93 X
r2= 0,42
150,00
Y= 138,26 - 0,26 X
r2= 0,10
140,00
130,00
Y= 135,18 - 0,14 X
r2= 0,05
Hojas Verdes
120,00
Corcho
Cogollos
110,00
Mamones
100,00
0
5
10
15
20
Porcentajes de Materia Extraña
Regresiones Lineales para la Variable Torta Residual, según los tipos de Materia Extraña.
RESULTADOS (continuación)
Torta Residual (gramos).
Tipo de Materia Extraña
Hojas Secas
Caña Seca
Suelo Orden Vertisol
Suelo Orden Inceptisol
Hojas Verdes
Cepas
Corcho
Cogollos
Mamones
Promedio
Torta Residual
(Gramos)
5,15
4,43
3,26
3,21
2,18
1,77
0,93
-0.26
-0.14
3,00
Incremento en la Torta Residual (gramos) por cada 1 % de aumento en el porcentaje de la
Materia Extraña, según el Tipo de Materia Extraña Evaluada.
RESULTADOS (continuación)
Mamones y Corcho.
- Rendimiento de Azúcar (Kg Azúcar/TMC).
150,00
2 Ordenes
de suelos y
las Cepas.
140,00
130,00
Kg Az / TMC
Corcho
Mamones
120,00
Caña Seca
Cogollos
Hojas Secas
110,00
Hojas Verdes
Cepas
Suelo Vertisol
Suelo Inceptisol
100,00
Hojas secas, Caña
seca, Hojas
verdes y cogollos
90,00
80,00
0
5
10
15
20
Porcentajes de Materia Extraña
Interacciones entre Tipo y Porcentajes de Materia Extraña, para la Variable Rendimiento de Azúcar.
RESULTADOS (continuación)
• Rendimiento de Azúcar (Kg Azúcar/TMC).
145.00
Y= 139,57 - 1,85 X
r2= 0,80
140.00
Hojas Secas
Caña Seca
135.00
Y= 136,83 - 1,52 X
r2= 0,64
Kg Azúcar / TMC
130.00
Hojas Verdes
Cepas
Suelo Inceptisol
125.00
120.00
Y= 136,67 - 1,17 X
r2= 0,63
Y= 138,90 - 1,28 X
r2= 0,78
115.00
110.00
105.00
Y= 134,52 - 1,73 X
r2=0,72
100.00
95.00
0
5
10
15
20
Porcentajes de Materia Extraña
Regresiones Lineales para la Variable Rendimiento de Azúcar, según el Tipo de Materia Extraña.
RESULTADOS (continuación)
- Rendimiento de Azúcar (kg Azúcar/TMC).
140,00
Y= 137,32 - 0,53 X
2
r = 0,18
135,00
Y= 133,27 - 0,15 X
r2= 0,07
130,00
Kg Azúcar / TMC
125,00
120,00
Y= 136,33 - 1,25 X
2
r = 0,45
115,00
Y= 133,43 - 1,15 X
r2= 0,46
110,00
Cogollos
105,00
Suelo Vertisol
Corcho
100,00
Mamones
95,00
0
5
10
15
20
Porcentajes de Materia Extraña
Regresiones Lineales para la Variable Rendimiento de Azúcar, según los Tipo de Materia Extraña.
RESULTADOS (continuación)
- Rendimiento de Azúcar (Kg de Azúcar/TMC).
Tipo de Materia Extraña
Caña Seca
Hojas Secas
Hojas Verdes
Cepas
Cogollos
Suelo Orden Inceptisol
Suelo Orden Vertisol
Corcho
Mamones
Promedio
Rend. Azúcar (kg
Az./Ton)
1,85
1,73
1,52
1,28
1,25
1,17
1,15
0,53
0,15
1,18
Disminución del Rendimiento de Azúcar por cada 1% de Aumento en el Porcentaje de Materia Extraña
RESULTADOS (continuación)
La interacción Tipo de M.E por
Porcentaje de M.E no presentó
diferencia estadística significativa.
- Rendimiento de Miel (Kg de Miel / TMC).
Medias para la Variable Rendimiento de Miel (Kg de
Miel /TMC), según el Porcentaje de Materia Extraña.
Porcentaje de
Materia Extraña
Media
(kg Miel / TMC)
0
19,90 ab
5
19,20 b
10
18,90 b
15
18,81 b
20
20,80 a
Nota: Medias con diferente letra difieren estadísticamente (P≤0,05) entre sí, según DMS.
Medias para la Variable Rendimiento de Miel (Kg de
Miel /TMC), según el Porcentaje de Materia Extraña.
Tipo de
Materia Extraña
Media
(kg Miel / TMC)
Cogollos
21,52 a
Caña Seca
20,93 a
Mamones
20,87 a
Hojas Verdes
20,23 ab
Corcho
19,78 ab
Cepas
18,88 bc
Hojas Secas
18,84 bc
Suelo Inceptisol
17,15 c
Suelo Vertisol
16,60 c
Promedio
19,42
Nota: Medias con diferente letra difieren estadísticamente (P≤0,05) entre sí, según DMS.
CONCLUSIONES

Brix (%) del Jugo.
•
Las fracciones de cogollos y hojas verdes producen la mayor disminución en las variables de Brix (%) y Pol
(%) del Jugo, esto debido al contenido de agua y componentes químicos que poseen.
•
Para el Brix (%) del Jugo, resulta más determinante el impacto provocado por el tipo respecto al
porcentaje de materia extraña presente.

Pol (%) del Jugo.
•
Resulta más determinante para la variable Pol (%) del Jugo el tipo de materia extraña.
CONCLUSIONES (continuación)
 Pureza (%) del Jugo.
•
Por ser la Pureza una relación establecida entre las variables Pol (%) del Jugo y Brix (%) del
Jugo, resulta lógico que todo aquel tipo de materia extraña que tenga un efecto de
incremento sobre la variable Pol (%) del Jugo, directamente inducirá un aumento en la
variable Pureza.
•
Para efectos de la presente investigación, los suelos Vertisol e Inceptisol no poseen Actividad
Óptica Refractométrica que puedan influir sobre la determinación de la Sacarosa Aparente y,
por ende en la determinación de la Pureza (%) del Jugo.
CONCLUSIONES (continuación)
 Torta Residual (gramos).
•
Las hojas secas, la caña seca y los dos Ordenes de suelos (Vertisol e Inceptisol) inducen los
mayores incrementos de peso en la Torta Residual (5,15 g ; 4,43 g; 3,26 y 3,21g) por cada 1%
aumento.
•
Los mamones y los cogollos, fueron los tipos de materia extraña que provocaron un menor
incremento en el peso (gramos) de la Torta Residual (-0,14 y -0,26, respectivamente).
•
Para la variable Torta Residual, además del tipo de materia extraña presente, resulta
importante y determinante el porcentaje contenido de la misma.
•
Se verificó que por cada unidad de aumento en el porcentaje de materia extraña evaluada, se
da un incremento promedio de 3,00 gramos en la Torta Residual.
CONCLUSIONES (continuación)
 Rendimiento de Azúcar (kilogramos de azúcar por tonelada).
•
Todo tipo de materia extraña que aumente significativamente el peso (gramos) de la Torta
Residual, producirá consecuentemente una disminución considerable en el Rendimiento de
Azúcar; esto debido a que el cálculo de los kilogramos de azúcar y miel por tonelada, se basa
en el peso del Jugo Extraído (Peso de muestra – gramos Torta Residual).
•
La caña seca, las hojas secas y las verdes obtuvieron las mayores disminuciones del
Rendimiento de Azúcar (1,85; 1,73 y 1,52) por cada 1% en el contenido de materia extraña.
•
Las menores disminuciones las presentaron el corcho y los mamones (0,53 y 0,15,
respectivamente) por cada 1% en el contenido de la materia extraña.
•
Por cada 1% materia extraña evaluada, se determinó un factor de disminución promedio de
1,18 kilogramos de Azúcar por tonelada de caña.
CONCLUSIONES (continuación)
 Rendimiento de Miel (kilogramos de miel por tonelada).
•
Los cogollos y las hojas verdes son los tipos de materia extraña que inducen y provocaron un
mayor incremento en el Rendimiento de Miel por tonelada de caña.
 Importancia de Entregar Caña Limpia en los Ingenios.
•
Es de suma importancia entregar caña limpia en los ingenios, primero porque entregar
materia prima (caña de azúcar) con porcentajes de materia extraña superiores al Margen de
Tolerancia (8%) resulta ser muy costoso.
RECOMENDACIONES
 Se recomienda:
•
Para el caso de los tipos de materia extraña como cogollos y hojas verdes, se recomienda
cuantificar por medio de análisis químicos el contenido de Azúcares Reductores y Cenizas
(Sales Inorgánicas) con el objeto de asociar los resultados de dichos análisis con la variable
Rendimiento de Miel.
•
Realizar investigaciones orientadas a procurar explicar con más énfasis y consistencia el
efecto de incremento que presentan los suelos de diferente Orden Taxonómico sobre la
variable Pureza.
•
La implementación de medidas de control en la calidad de la materia prima que se entrega
(supervisión de la corta, alza y acarreo de la caña).
•
Realizar estudios similares en otros ingenios y en diferentes épocas del año, con el objetivo
de identificar y sensibilizar las posibles variantes que eventualmente podrían presentarse.
Muchas gracias…
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