El refinament del sucre és un procés de tractament del sucre que va sorgir el a l'Índia. Durant molts anys es va tractar d'un producte car que no estava a l'abast de tothom, fins que les innovacions tecnològiques van permetre maximitzar la seva producció.
Avui en dia, el sucre refinat es molt present en totes les cases i forma part d'una gran quantitat de plats. Abans d'arribar a la taula, ha de passar per una llarga llista de processos per tal que aquest producte tingui l'aspecte i propietats que li associem. Aquests tractaments abarquen des del primer tractament a la canya de sucre tal com es recull dels camps fins a la formació dels cristalls blancs que coneixem, i serà a través d'aquests processos que el producte final adquirirà la seva forma, mida i color.
Etapes Abans del procés de refinament miniatura|Camions que transporten canya de sucre. El procés de refinació té lloc en refineries. Aquestes poden ser adossades a molins de canya o poden ser instal·lacions soles. En aquest segon cas, el sucre cru es llançarà a l'engreixament a granel amb barca, ferrocarril o camió per a descarregar-se en el magatzem de sucre cru. El sucre en brut se sotmetrà a l'extracció de metall i de deixalles com fulles i restes vegetals que no interessen per als passos posteriors i els grans trossos es trituraran abans de la transferència al mesclador per començar a refinar-se.
Afinació La primera operació del refinament del sucre de canya és el procés d'afinació. Aquest procés té com a objectiu eliminar la capa de xarop que cobreix els cristalls de sucre cru per l'objectiu d'un procés de centrifugació. El temps de contacte i la temperatura han de ser tals que s'aconsegueixi suavitzar la capa de xarop original.
El pH de la canya de sucre és baix (al voltant de 4,5 - 5.5); s'hi afegeix la calç per tal d'augmentar el pH: en arribar a un pH neutre, els àcids que causarien la conversió de sacarosa en fructosa i la glucosa són neutralitzats. Quan l'òxid de calci (CaO) augmenta el pH fins a 11.0 - 11.5, juntament amb l'augment de la temperatura del suc de la canya de sucre al seu punt d'ebullició, els orgànics dissolts precipiten.
El procés d'afinitat es realitza en dos passos:
1. Mesclador El sucre cru es barreja en un gran mesclados amb una combinació de molasses i aigua calenta, conegut com a "xarop d'afició". Durant aquest procés s'utilizen mecanògrafs especials, amb agitació lenta i escalfament de fins 45 °C: una temperatura adequada i el temps de contacte son essencials per aconseguir la l'estovament del xarop original.
Els cristalls de sucre es freguen els uns contra els altres per tal d'aconseguir la suavització de la capa original de xarop. El producte d'aquesta barreja s'anomena “magma”.
Per evitar la inversió a sacarosa, es pot afegir calç al xarop per mantenir un pH superior a 7,2 en el xarop separat durant la centrifugació posterior. L'excés de xarop d'afinitat passa per un procés anomenat recuperació.
2. Centrifugadora d'afinació Sortint del mesclador, el magma viatja cap a les centrifugadores d'afinació. Un exemple de centrifugadora és la centrifuga en batch: té una cistella amb una pantalla d'acer inoxidable, que gira al voltant d'un eix vertical. A causa de la força centrífuga, el magma es distribueix cap amunt i es pressiona a una pantalla de malla fina; durant aquest procés, el xarop passa a través dels forats de la pantalla, mentre els cristalls romanen a la pantalla.
Després de la separació del xarop, els cristalls de sucre es renten amb aigua calenta; això esbandeix qualsevol molassa restant. Després de rentar-se, la centrifugació continua per eliminar l'excés d'aigua dels cristalls; després d'un període d'alta velocitat, el sucre es descarrega del el fons de la cistella; aquest sucre ara es fon amb aigua en els recipients. La temperatura d'escalfament no ha de superar els 85 °C, i el temps de contacte ha de ser de 20 minuts o menys per evitar la degradació del sucre i la formació de color.
El xarop d'afinitat s'emmagatzema i s'escalfa al voltant de 76 °C, abans de ser barrejat amb sucre cru per formar magma d'afinitat.
Es permet que el nou producte surti de la centrifugadora per definir-lo més endavant.
Clarificació El procés de clarificació té com a finalitat l'eliminació de partícules no desitjades del producte. Per fer aquest procés es troben tres clarificants principals: la calç, la bentonita i el carbó actiu (també utilitzat en el procés de decoloració).
Per poder valorar el resultat del procés de clarificació hi ha diferents mesures indicadores de les quals destaquen: claror i puresa del suc obtingut. Un mal procediment en la clarificació pot donar com a resultat una pèrdua de sucre, un color insatisfactori en el producte final i un alt contingut de sofre en el xatop resultant.
Decoloració En aquesta etapa, el licor es fa passar per un sistema de cisternes amb carbó actiu o polimers de resines sintètiques, i té com a finalitat retenir tots aquells agents que aporten color al producte aconseguint així el color blanc del sucre que es troba al mercat. La funció d'aquests materials en el procés de decoloració del sucre és adsorbir (no confondre amb absorbir) les impureses i substàncies colores presents en el cru, quedant aquestes atrapades en els pors del carbó o les resines.
El carbó es pot trobar en forma de pols fina, grànuls o blocs comprimits, però la forma més utilitzada en el procés de la decoloració és en forma de pols, ja que maximitza la superfície de contacte entre el carbó i el líquid. Aquest polssim de carbó serà posteriorment filtrat i netejat per regenerar la capacitat d'adsorció i permetre la seva reutilització en posteriors cicles de decoloració. Existeixen tres tipus de carbó actiu utilitzats en la indústria de la refineria del sucre: miniatura|194x194px|Carbó activat : aquest va ser el primer en utilitzar-se amb els fins descrits anteriorment. Inicialment, es barrejaven ossos de bou que s'havien cremat prèviament amb el líquid, avui en dia es deixa fluir el líquid per l'interior.
: aquests son una alternativa que s'obté a partir de materials vegetals com fusta, closques de coco i nous, motiu pel qual es consideren una opció més sostenible. A més a més, presenten propietats d'adsorció tan bones com les dels carbons d'origen animal. Solen ser en forma granulada i s'utilitzen en forma de llit per sobre del qual circula el líquid a tractar.
: l'origen d'aquest material també pot ser vegetal i es troba en forma de partícules molt més petites que els dos anteriors ja que passa per processos de trituració. Aquest carbó es barrejarà directament amb el licor i se separarà posteriorment per filtració, eliminant així les impureses que haurà adsorbit.
Els polímers o resines sintètiques són una alternativa més econòmica que el carbó actiu en termes d'energia, volum de l'equip, mà d'obra, manteniment i pèrdua de producte. Poden ser tant adsorbents com d'intercambi iònic, i aquestes últimes es poden compondre principalment de dos compostos:
: tenen una menor capacitat per captar tots els compostos que es volen eliminar però poden aguantar una major càrrega de contaminants sense fer-se malbé. A més a més, poden ser completament regenerades després del seu ús. : la capacitat per decolorar el d'aquestes resines és major que la de les acríliques donat que poden fixar colorants a través d'enllaços iònics. D'altra banda però, també són més propences a obturar-se i fer-se malbé i necessiten ser utilitzades amb més cura.
Amb el temps, s'ha determinat que la manera més òptima d'utilitzar aquestes resines d'intercanvi iònic és combinant-les, passant primer el licor per les resines acríliques per netejar una gran part dels contaminants, i posteriorment aplicant les resines d'estirè, que seran capaces de netejar els contaminants restants sense obturar-se tant gràcies a la prèvia neteja del gruix més gran d'agents colorants.
Filtració miniatura|225x225px|Filtre a pressió on "Cake solids" són les impureses i "Filtrate" és el líquid refinat. Aquesta és la última etapa dedicada a la separació del producte final d'altres agents indesitjats. El licor clarificat i decolorat es bombeja a través d'un sistema de filtres que seran els encarregats de retenir les impureses sòlides que puguin quedar encara. Aquest sistema de filtrat poden ser filtres de premsa, filtres al buit o per pressió, i s'escull un tipus o altre de sistema depenent de la capacitat de producció i els requisits específics de la instal·lació. Els dos mètodes són de tipus líquid-sòlid, i les impureses sòlides es queden retingudes en els filtres deixant el líquid ara ja si net d'impureses. Serà en aquest pas que es recuperarà la pols de carbó actiu en cas d'haber estat aquest el mètode de decoloració.
Evaporació En l'etapa de vaporització es parteix d'un licor amb una alta concentració d'aigua (un 75-85% d'aigua) i durant aquest procés se'n reduieix la quantitat per obtenir un licor més concentrat, passant d'una textura líquida a una de sirop.
En aquesta fase, com en qualsevol evaporació, es tracta d'augmentar la temperatura del substrat, del qual es vol extreure l'aigua, per tal que aquesta comenci a evaporar-se més ràpidament del que succeeix a temperatures baixes. El fenomen d'evaporació es dona a qualsevol temperatura sense necessitat d'arriabar al punt d'ebullició ja que només passa a vapor l'aigua superficial, però augmentat aquesta puja la velocitat del procés. Això permet que l'aigua (que té una temperatura d'ebullició inferior a l'altre producte, la sacarosa en aquest cas) comenci a evaporar-se abans, aconseguint així separar les dues substàncies. i concentrar el producte. Per tal de facilitar aquest procés no només es pujarà la temperatura, sinó que també es pujara la pressió, ja que una pressió superior aumenta la temperatura del gas.
Com que en una evaporació només es pot extreure una quantitat limitada d'aigua, el procés es dut a terme en serie, és a dir, en un conjunt d'evaporadors seguits l'un del altre. Així, s'anirà reduint la concentració d'aigua a mesura que el producte vagi avançant per ells, aconseguint així a un major rendiment del proces.
Cristal·lització miniatura|Cristalls de sacarosa El procés de cristal·lització es en el que s'aconsagueixen els cristalls de sacarosa gràcies a un proces d'ebullició, que consta d'un augment de la temperatura i de la pressió. Aquest pas, a diferencia del anterior, si que es puja la temperatura fins arrivar al punt d'ebullició per aconseguir la formació dels cristalls gràcies a l'eliminació de l'aigua. Per agilitzar el procés, es fa en contenidors al buit ja que permeteix un augment de la pressió disminuint el punt d'ebullició, permetin arribar a aquest amb un menor consum d'energia. El procés de crital·lització dura entre una i dues hores, pero s'ha d'anar extraient mostres del contanidor per mirarles atraves d'un microscopi i veure així la seva mida. S'haura de deixar cristalitzant fins que la mida sigui la desitjada i adequada per el producte.
Duran aquesta fase, no tot el material podra cristal·litzar-se, el producte restant s'anomena melassa i és considerat un residu degut a la quantitat generada, tot i que es un aliment consumible. Aquest es comercialitzat comercialitzat ja que s'utilitza per partiseria i per la producció de rom.
Aquesta etapa del tractament es considerada de gran importancia a l'hora dobtenir un sucre refinat de bona qualitat.
Centrifugat Aquesta etapa es tracta de l'ultima del proces de refinament de sucre. La centrifugació es un proces on la força centrifuga empeñ els productes separant-los segons la seva densitat. En aquest s'utilitza una centrifuga d'afinació com en el primer pas del refinament del sucre. Aquest proces es repeteix tres cops per obtenir els cristalls de sacarosa el mes purs possibles.
En aquest pas es busca la separació fisica del cristalls obtinguts en el procés explicat anteriorment de les restes de liquid que quedin, com la melassa, aigua o sirops.
Recuperació