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 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 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

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.

MATERIALES Y METODOS (continuación) 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 cm de longitud cada uno.

MATERIALES Y METODOS (continuación)

Corcho Cogollos Cepas Hojas Secas Hojas Verdes Suelos 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 Sólidos Totales Medición Sacarosa Pesado Torta Residual (g)

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 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) 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:a 1 …a 9 ). Bi = Efecto del Porcentaje de Materia Extraña (j:b 1 …b 5 ). (AB)ij = Efecto de interacción de Factor Ai por Factor Bj. Eijk = Error Aleatorio.

RESULTADOS Brix % del Jugo. Las tendencias expresadas se explican por dos causas: el contenido de agua de los tipos de M.E y la composición química. 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

RESULTADOS (continuación) Pol (%) del Jugo. Las explicaciones que se plantearon fueron dos: contenido de agua y composición química (Azúcares Reductores, Pigmentos Clorofílicos, Carotenos, Almidón y Sales Inorgánicas Hojas secas Caña seca Mamones Hojas secas y Caña seca? Cogollos, Hojas verdes, Cepas y Mamones?

RESULTADOS (continuación) Medias para la Variable Pureza, Según el Porcentaje de Materia Extraña. Medias para la Variable Pureza (%), Según el Tipo de Materia Extraña. Pureza (%) del Jugo. La interacción Tipo de M.E por Porcentaje de M.E no presentó diferencia estadística significativa. Actividad Refractométrica

RESULTADOS (continuación) Torta Residual (gramos). Componentes fibrosos y secos (3,0 -6,1% humedad). Hojas Verdes, cogollos, mamones y cepas. Corcho?

RESULTADOS (continuación) Torta Residual (gramos). Regresiones Lineales para la Variable Torta Residual, según los Tipos de Materia Extraña.

RESULTADOS (continuación) Torta Residual (gramos). Regresiones Lineales para la Variable Torta Residual, según los tipos de Materia Extraña.

RESULTADOS (continuación) Torta Residual (gramos). 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) - Rendimiento de Azúcar (Kg Azúcar/TMC). Interacciones entre Tipo y Porcentajes de Materia Extraña, para la Variable Rendimiento de Azúcar. Mamones y Corcho. Hojas secas, Caña seca, Hojas verdes y cogollos 2 Ordenes de suelos y las Cepas.

RESULTADOS (continuación) Rendimiento de Azúcar (Kg Azúcar/TMC). Regresiones Lineales para la Variable Rendimiento de Azúcar, según el Tipo de Materia Extraña.

RESULTADOS (continuación) - Rendimiento de Azúcar (kg Azúcar/TMC). Regresiones Lineales para la Variable Rendimiento de Azúcar, según los Tipo de Materia Extraña.

RESULTADOS (continuación) - Rendimiento de Azúcar (Kg de Azúcar/TMC). Disminución del Rendimiento de Azúcar por cada 1% de Aumento en el Porcentaje de Materia Extraña

RESULTADOS (continuación) Medias para la Variable Rendimiento de Miel (Kg de Miel /TMC), según el Porcentaje de Materia Extraña. La interacción Tipo de M.E por Porcentaje de M.E no presentó diferencia estadística significativa. - Rendimiento de Miel (Kg de Miel / TMC).

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…