Caña de azúcar - Sugarcane

Cultivo de caña de azúcar, Punjab
Flor de caña de azúcar, Dominica
Caña de azúcar

La caña de azúcar o caña de azúcar se refiere a varias especies e híbridos de pastos altos perennes del género Saccharum , tribu Andropogoneae , que se utilizan para la producción de azúcar . Las plantas miden de 2 a 6 m (6 a 20 pies) de altura con tallos robustos, articulados y fibrosos que son ricos en sacarosa , que se acumula en los entrenudos del tallo . Las cañas de azúcar pertenecen a la familia de las gramíneas, Poaceae , una familia de plantas con flores de importancia económica que incluye maíz, trigo, arroz y sorgo , y muchos cultivos forrajeros . Es originaria de las regiones tropicales templadas y cálidas de la India, el sudeste asiático y Nueva Guinea . La planta también se cultiva para la producción de biocombustible, especialmente en Brasil, ya que las cañas se pueden usar directamente para producir alcohol etílico ( etanol ).

Cultivada en regiones tropicales y subtropicales, la caña de azúcar es el cultivo más grande del mundo por cantidad de producción, con 1.800 millones de toneladas producidas en 2017, y Brasil representa el 40% del total mundial. En 2012, la Organización para la Agricultura y la Alimentación estimó que se cultivó en aproximadamente 26 × 10 6  ha (64 × 10 6 acres), en más de 90 países. La caña de azúcar representa el 79% del azúcar producido a nivel mundial (la mayor parte del resto se elabora a partir de la remolacha azucarera ). Aproximadamente el 70% del azúcar producido proviene de Saccharum officinarum y sus híbridos. Todas las especies de caña de azúcar pueden cruzarse y los principales cultivares comerciales son híbridos complejos . ^^

La sacarosa (azúcar de mesa) se extrae de la caña de azúcar en molinos especializados. Se consume directamente en productos de confitería, usado para bebidas endulzar, como conservante en mermeladas y conservas , como un acabado decorativo para pasteles y pastelería , como materia prima en la industria alimentaria, o fermenta a etanol productos. Los productos derivados de la fermentación del azúcar incluyen falernum , ron y cachaça . En algunas regiones, la gente usa cañas de caña de azúcar para hacer bolígrafos, tapetes, pantallas y paja. La cabeza de flor joven y sin expandir de Saccharum edule ( duruka ) se come cruda, al vapor o tostada, y se prepara de diversas formas en el sudeste asiático, incluidas Fiji y ciertas comunidades insulares de Indonesia.

La caña de azúcar era una cosecha antigua del pueblo austronesio y papú . Se introdujo en la Polinesia , la isla de Melanesia y Madagascar en tiempos prehistóricos a través de marineros austronesios. También fue introducido en el sur de China y la India por comerciantes austronesios alrededor del 1200 al 1000 a. C. Los persas y griegos encontraron las famosas "cañas que producen miel sin abejas" en la India entre los siglos VI y IV a. C. Adoptaron y luego difundieron la agricultura de la caña de azúcar. Los comerciantes comenzaron a comerciar con azúcar, que se consideraba una especia lujosa y cara, de la India. En el siglo XVIII, comenzaron las plantaciones de caña de azúcar en las naciones insulares del Caribe, América del Sur, el Océano Índico y el Pacífico. La necesidad de trabajadores en las cosechas de azúcar se convirtió en un importante impulsor de las grandes migraciones, algunas personas aceptaron voluntariamente la servidumbre por contrato y otras fueron importadas a la fuerza como esclavas .

Etimología

El término "caña de azúcar" combina la palabra sánscrita , शर्करा ( śárkarā , más tarde سُكَّر sukkar del árabe y sucre del francés medio e inglés medio ) con "caña", un cultivo que se cultiva en las plantaciones del Caribe : gana , hindi para caña . Este término fue utilizado por primera vez por los colonos españoles en las Indias Occidentales a principios del siglo XVI.

Descripción

Cortar caña de azúcar

La caña de azúcar es una hierba tropical perenne que forma brotes laterales en la base para producir tallos múltiples, típicamente de 3 a 4 m (10 a 13 pies) de altura y alrededor de 5 cm (2 pulgadas) de diámetro. Los tallos se convierten en tallos de caña, que cuando maduran, constituyen alrededor del 75% de toda la planta. Un tallo maduro se compone típicamente de 11 a 16% de fibra, 12 a 16% de azúcares solubles, 2 a 3% de carbohidratos no azucarados y 63 a 73% de agua. Un cultivo de caña de azúcar es sensible al clima, el tipo de suelo, el riego, los fertilizantes, los insectos, el control de enfermedades, las variedades y el período de cosecha. El rendimiento promedio de tallos de caña es de 60 a 70 toneladas por hectárea (24 a 28 toneladas largas / acre; 27 a 31 toneladas cortas / acre) por año, pero esta cifra puede variar entre 30 y 180 toneladas por hectárea según el conocimiento y el cultivo. enfoque de gestión utilizado en el cultivo de la caña de azúcar. La caña de azúcar es un cultivo comercial , pero también se utiliza como forraje para el ganado.

Historia

Los dos centros de domesticación de la caña de azúcar son uno para Saccharum officinarum por los papúes en Nueva Guinea y otro para Saccharum sinense por los austronesios en Taiwán y el sur de China. Los papúes y austronesios utilizaban originalmente la caña de azúcar como alimento para los cerdos domésticos. La propagación de S. officinarum y S. sinense está estrechamente relacionada con las migraciones de los pueblos austronesios . Saccharum barberi solo se cultivó en la India después de la introducción de S. officinarum .

Mapa que muestra los centros de origen de Saccharum officinarum en Nueva Guinea, S. sinensis en el sur de China y Taiwán y S. barberi en la India; las flechas punteadas representan introducciones austronesias

S. officinarum fue domesticado por primera vez en Nueva Guinea y las islas al este de la Línea Wallace por los papúes, donde es el centro moderno de diversidad. A partir de 6.000 años AP , varias cepas se obtuvieron selectivamente del Saccharum robustum nativo . Desde Nueva Guinea, se extendió hacia el oeste hasta el sudeste asiático marítimo después del contacto con los austronesios, donde se hibridó con Saccharum spontaneum .

El segundo centro de domesticación es el sur de China continental y Taiwán, donde S. sinense era un cultivo primario de los pueblos austronesios. Las palabras para la caña de azúcar existen en las lenguas proto-austronesias en Taiwán, reconstruidas como * təbuS o ** CebuS , que se convirtió en * tebuh en proto-malayo-polinesio . Fue uno de los principales cultivos originales de los pueblos austronesios de al menos 5.500 antes de Cristo. La introducción del S. officinarum más dulce puede haberlo reemplazado gradualmente en toda su área de distribución cultivada en el sudeste asiático marítimo.

Mapa que muestra la caña de azúcar de la India como el origen de la expansión hacia el oeste, seguida de áreas pequeñas en África y luego áreas más pequeñas en las islas atlánticas al oeste de África.
La difusión hacia el oeste de la caña de azúcar en la época preislámica (en rojo), en el mundo musulmán medieval (verde) y en el siglo XV por los portugueses en el archipiélago de Madeira y por los españoles en el archipiélago de las Islas Canarias (islas al oeste de África, rodeada por líneas violetas)

Desde la isla del sudeste asiático, S. officinarum se extendió hacia el este en Polinesia y Micronesia por viajeros austronesios como una planta de canoas alrededor de 3500 AP. También se extendió hacia el oeste y el norte alrededor de 3.000 AP a China e India por los comerciantes austronesios, donde se hibridó aún más con S. sinense y S. barberi . Desde allí, se extendió más hacia el oeste de Eurasia y el Mediterráneo .

La primera producción conocida de azúcar cristalina comenzó en el norte de la India. La evidencia más temprana de la producción de azúcar proviene de los antiguos textos sánscrito y pali. Alrededor del siglo VIII, los comerciantes musulmanes y árabes introdujeron el azúcar de la India medieval en otras partes del califato abasí en el Mediterráneo, Mesopotamia , Egipto , África del Norte y Andalucía . En el siglo X, las fuentes afirman que todos los pueblos de Mesopotamia cultivaban caña de azúcar. Fue una de las primeras cosechas traídas a América por los españoles, principalmente andaluces, de sus campos en las Islas Canarias , y los portugueses de sus campos en las islas de Madeira . Un artículo sobre el cultivo de la caña de azúcar en España se incluye en el Libro de agricultura del siglo XII de Ibn al-'Awwam .

Cristóbal Colón trajo por primera vez la caña de azúcar al Caribe durante su segundo viaje a las Américas, inicialmente a la isla Hispaniola (hoy Haití y República Dominicana ). En la época colonial, el azúcar formaba un lado del comercio triangular de materias primas del Nuevo Mundo, junto con los productos manufacturados europeos y los esclavos africanos . El azúcar, a menudo en forma de melaza, se enviaba desde el Caribe a Europa o Nueva Inglaterra, donde se utilizaba para hacer ron. Las ganancias de la venta de azúcar se utilizaron luego para comprar productos manufacturados, que luego se enviaron a África occidental, donde se intercambiaron por esclavos. Luego, los esclavos fueron devueltos al Caribe para venderlos a los plantadores de azúcar. Los beneficios de la venta de esclavos se utilizaron luego para comprar más azúcar, que se envió a Europa.

Litografía de una plantación de azúcar en la colonia británica de Antigua , 1823

Francia encontró sus islas de caña de azúcar tan valiosas que efectivamente cambió su parte de Canadá , famosa como " unos pocos acres de nieve ", a Gran Bretaña por su regreso de Guadalupe , Martinica y Santa Lucía al final de la Guerra de los Siete Años . De manera similar, los holandeses se quedaron con Surinam , una colonia azucarera en América del Sur, en lugar de buscar el regreso de los Nuevos Países Bajos (Nueva York).

Las casas de ebullición en los siglos XVII al XIX convirtieron el jugo de caña de azúcar en azúcar sin refinar. Estas casas estaban unidas a las plantaciones de azúcar en las colonias occidentales. Los esclavos a menudo ejecutaban el proceso de ebullición en muy malas condiciones. Cajas rectangulares de ladrillo o piedra servían como hornos, con una abertura en la parte inferior para avivar el fuego y sacar las cenizas. En la parte superior de cada horno había hasta siete teteras o calderas de cobre, cada una más pequeña y más caliente que la anterior. El jugo de caña comenzó en la tetera más grande. A continuación, se calentó el jugo y se añadió cal para eliminar las impurezas. El jugo se desnataba y luego se canalizaba a hervidores sucesivamente más pequeños. La última tetera, la "teache", era donde el jugo de la caña se convertía en almíbar. El siguiente paso fue una artesa de enfriamiento, donde los cristales de azúcar se endurecieron alrededor de un núcleo pegajoso de melaza. Luego, este azúcar sin refinar se sacaba con pala del canal de enfriamiento a las cabezas de cerdo (barriles de madera), y de allí a la casa de curado.

Fotografía en blanco y negro de la caña de azúcar de pie en el campo
Una plantación de azúcar en la isla de Jamaica a finales del siglo XIX.

La aprobación de la Ley de Abolición de la Esclavitud de 1833 condujo a la abolición de la esclavitud en la mayor parte del Imperio Británico , y muchos de los esclavos emancipados ya no trabajaban en las plantaciones de caña de azúcar cuando tenían la opción. Los plantadores de las Indias Occidentales, por lo tanto, necesitaban nuevos trabajadores y encontraron mano de obra barata en China e India. Las personas estaban sujetas a un contrato , una forma de contrato de larga data, que los obligaba a trabajar sin libertad por un período fijo. Las condiciones en las que trabajaban los sirvientes contratados eran con frecuencia pésimas debido a la falta de cuidado entre los plantadores. Los primeros barcos que transportaban trabajadores contratados de la India partieron en 1836. Las migraciones para servir a las plantaciones de caña de azúcar llevaron a un número significativo de indios étnicos, asiáticos del sudeste y chinos a establecerse en varias partes del mundo. En algunas islas y países, los migrantes del sur de Asia constituyen ahora entre el 10 y el 50% de la población. Las plantaciones de caña de azúcar y los grupos étnicos asiáticos continúan prosperando en países como Fiji , Sudáfrica , Birmania , Sri Lanka , Malasia , Indonesia , Filipinas , Guayana Británica , Jamaica , Trinidad , Martinica, Guayana Francesa , Guadalupe, Granada , Santa Lucía , St. Vincent , St. Kitts , St. Croix , Suriname , Nevis y Mauricio .

Prensa de caña de azúcar india antigua, circa 1905

Entre 1863 y 1900, comerciantes y propietarios de plantaciones en Queensland y Nueva Gales del Sur (ahora parte de la Commonwealth de Australia) trajeron entre 55.000 y 62.500 personas de las islas del Pacífico Sur para trabajar en las plantaciones de caña de azúcar. Se estima que un tercio de estos trabajadores fueron coaccionados o secuestrados como esclavos (conocido como blackbirding ). A muchos otros se les pagaba salarios muy bajos. Entre 1904 y 1908, la mayoría de los 10,000 trabajadores restantes fueron deportados en un esfuerzo por mantener a Australia racialmente homogénea y proteger a los trabajadores blancos de la mano de obra extranjera barata.

El azúcar cubano derivado de la caña de azúcar se exportó a la URSS , donde recibió apoyos de precios y se le aseguró un mercado garantizado. La disolución del estado soviético en 1991 obligó al cierre de la mayor parte de la industria azucarera de Cuba.

La caña de azúcar sigue siendo una parte importante de la economía de Guyana , Belice , Barbados y Haití , junto con la República Dominicana , Guadalupe, Jamaica y otras islas.

Aproximadamente el 70% del azúcar producido a nivel mundial proviene de S. officinarum e híbridos que utilizan esta especie.

Litografía del siglo XIX de Theodore Bray que muestra una plantación de caña de azúcar: a la derecha está el "oficial blanco", el supervisor europeo. Los trabajadores esclavos trabajan duro durante la cosecha. A la izquierda hay una embarcación de fondo plano para el transporte de caña.

Cultivo

Plantación de caña de azúcar, Mauricio
Plantación de caña de azúcar en Bangladesh
Sembrando caña de azúcar en Puerto Rico
Campos de caña de azúcar

El cultivo de la caña de azúcar requiere un clima tropical o subtropical , con un mínimo de 60 cm (24 pulgadas) de humedad anual. Es uno de los fotosintetizadores más eficientes del reino vegetal . Es una planta C 4 , capaz de convertir hasta un 1% de la energía solar incidente en biomasa. En las regiones productoras primarias de los trópicos y subtrópicos , los cultivos de caña de azúcar pueden producir más de 15 kg / m 2 de caña. Una vez que fue un cultivo importante de la región sureste de los Estados Unidos, el cultivo de la caña de azúcar disminuyó allí a fines del siglo XX, y se limita principalmente a pequeñas plantaciones en Florida , Luisiana y el sureste de Texas en el siglo XXI. El cultivo de caña de azúcar cesó en Hawai cuando la última plantación de azúcar en funcionamiento en el estado cerró en 2016.

La caña de azúcar se cultiva en los trópicos y subtrópicos en áreas con abundante suministro de agua durante un período continuo de más de 6 a 7 meses cada año, ya sea por lluvia natural o por riego. El cultivo no tolera heladas severas. Por lo tanto, la mayor parte de la caña de azúcar del mundo se cultiva entre 22 ° N y 22 ° S , y algunos de hasta 33 ° N y 33 ° S . Cuando los cultivos de caña de azúcar se encuentran fuera de este rango, como la región Natal de Sudáfrica, normalmente se debe a condiciones climáticas anómalas en la región, como las corrientes oceánicas cálidas que barren la costa. En términos de altitud, los cultivos de caña de azúcar se encuentran hasta 1.600 mo 5.200 pies cerca del ecuador en países como Colombia , Ecuador y Perú .

La caña de azúcar se puede cultivar en muchos suelos que van desde molisoles muy fértiles y bien drenados , pasando por vertisoles de craqueo pesado , oxisoles y ultisoles ácidos infértiles , histosoles de turba , hasta andisoles rocosos . Tanto la abundante luz solar como los suministros de agua aumentan la producción de caña. Esto ha convertido a los países desérticos con buenas instalaciones de riego como Egipto en algunas de las regiones de cultivo de caña de azúcar de mayor rendimiento. La caña de azúcar consume el 9% de la producción mundial de fertilizantes potásicos .

Aunque algunas cañas de azúcar producen semillas, el corte moderno del tallo se ha convertido en el método de reproducción más común. Cada esqueje debe contener al menos un brote y, en ocasiones, los esquejes se plantan a mano. En países más avanzados tecnológicamente, como Estados Unidos y Australia, la plantación de palanquilla es común. Los tochos (tallos o secciones de tallos) recolectados por una cosechadora mecánica son plantados por una máquina que abre y vuelve a cerrar el suelo. Una vez plantado, un rodal se puede cosechar varias veces; después de cada cosecha, la caña lanza nuevos tallos, llamados retoños . Las cosechas sucesivas dan rendimientos decrecientes, lo que eventualmente justifica la replantación. Se suelen realizar de 2 a 10 cosechas según el tipo de cultivo. En un país con una agricultura mecánica que busca una alta producción de grandes campos, como en América del Norte, la caña de azúcar se replanta después de dos o tres cosechas para evitar una disminución de los rendimientos. En países con un tipo de agricultura más tradicional con campos más pequeños y recolección manual, como en la isla francesa de La Reunión , la caña de azúcar a menudo se recolecta hasta 10 años antes de la replantación.

La caña de azúcar se recolecta a mano y mecánicamente. La cosecha manual representa más de la mitad de la producción y es dominante en el mundo en desarrollo. En la cosecha manual, primero se prende fuego al campo. El fuego quema las hojas secas y ahuyenta o mata a las serpientes venenosas, sin dañar los tallos ni las raíces. Luego, los recolectores cortan la caña justo por encima del nivel del suelo con cuchillos de caña o machetes . Un recolector experto puede cortar 500 kg (1100 lb) de caña de azúcar por hora.

La cosecha mecánica utiliza una cosechadora o cosechadora de caña de azúcar . La serie Austoft 7000, el diseño original de la procesadora moderna, ahora ha sido copiada por otras empresas, incluida Cameco /  John Deere . La máquina corta la caña en la base del tallo, corta las hojas, corta la caña en longitudes consistentes y la deposita en un transportador que la sigue. Luego, la cosechadora arroja la basura al campo. Estas máquinas pueden cosechar 100 toneladas largas (100 t) cada hora, pero la caña cosechada debe procesarse rápidamente. Una vez cortada, la caña de azúcar comienza a perder su contenido de azúcar y el daño a la caña durante la cosecha mecánica acelera este descenso. Esta disminución se compensa porque una cosechadora picadora moderna puede completar la cosecha de manera más rápida y eficiente que el corte y la carga a mano. Austoft también desarrolló una serie de transportadores hidráulicos de alta elevación para el interior del campo para trabajar junto con sus cosechadoras para permitir una transferencia aún más rápida de la caña a, por ejemplo, el apartadero de ferrocarril más cercano. Esta cosecha mecánica no requiere que se prenda fuego al campo; el residuo que deja la máquina en el campo consiste en puntas de caña y hojas muertas, que sirven como mantillo para la siguiente siembra.

Plantaciones de caña de azúcar en Brasil, el mayor productor del mundo

Plagas

El escarabajo de la caña (también conocido como larva de la caña) puede reducir sustancialmente el rendimiento de los cultivos al comer raíces; se puede controlar con imidacloprid (Confidor) o clorpirifos (Lorsban). Otras plagas importantes son las larvas de algunas especies de mariposas / polillas , como la polilla del nabo , el barrenador de la caña de azúcar ( Diatraea saccharalis ), el barrenador africano de la caña de azúcar ( Eldana saccharina ), el barrenador mexicano del arroz ( Eoreuma loftini ), el gusano soldado africano ( Spodoptera Exeta ), hormigas cortadoras de hojas, termitas , salivazos (especialmente Mahanarva fimbriolata y Deois flavopicta ) y el escarabajo Migdolus fryanus . El insecto saltahojas Eumetopina flavipes actúa como vector de virus, que causa el acrobacias ramu de la enfermedad de la caña de azúcar .

Patógenos

Numerosos patógenos infectan la caña de azúcar, como la enfermedad de los brotes de la hierba de la caña de azúcar causada por el fitoplasma , la enfermedad del látigo o el carbón de la caña de azúcar , la pokkah boeng causada por Fusarium moniliforme , la bacteria Xanthomonas axonopodis causa la enfermedad de las encías y la enfermedad de la pudrición roja causada por Colletotrichum falcatum . Las enfermedades virales que afectan a la caña de azúcar incluyen el virus del mosaico de la caña de azúcar , el virus del rayado del maíz y el virus de la hoja amarilla de la caña de azúcar.

Fijación de nitrogeno

Algunas variedades de caña de azúcar son capaces de fijar nitrógeno atmosférico en asociación con la bacteria Gluconacetobacter diazotrophicus . A diferencia de las leguminosas y otras plantas fijadoras de nitrógeno que forman nódulos de raíces en el suelo en asociación con bacterias, G. diazotrophicus vive dentro de los espacios intercelulares del tallo de la caña de azúcar. El recubrimiento de semillas con la bacteria es una tecnología desarrollada recientemente que puede permitir que cada especie de cultivo fije nitrógeno para su propio uso.

Condiciones para los trabajadores de la caña de azúcar

Se estima que al menos 20.000 personas han muerto de enfermedad renal crónica en Centroamérica en las últimas dos décadas, la mayoría de ellos trabajadores de la caña de azúcar a lo largo de la costa del Pacífico. Esto puede deberse a trabajar muchas horas en el calor sin una ingesta adecuada de líquidos.

Procesando

Producción de azúcar de caña no centrífuga (jaggery) cerca del lago Inle ( Myanmar ), etapa de trituración y ebullición

Tradicionalmente, el procesamiento de la caña de azúcar requiere dos etapas. Los molinos extraen el azúcar en bruto de la caña recién cosechada y el azúcar "blanco de molino" a veces se produce inmediatamente después de la primera etapa en los molinos de extracción de azúcar, destinados al consumo local. Los cristales de azúcar aparecen de color naturalmente blanco durante el proceso de cristalización. Se agrega dióxido de azufre para inhibir la formación de moléculas que inducen el color y estabilizar los jugos de azúcar durante la evaporación. Las refinerías, a menudo ubicadas más cerca de los consumidores en América del Norte, Europa y Japón, producen azúcar blanca refinada, que es 99% de sacarosa. Estas dos etapas se están fusionando lentamente. El aumento de la riqueza en los trópicos productores de caña de azúcar aumenta la demanda de productos de azúcar refinado, lo que impulsa una tendencia hacia la molienda y el refinado combinados.

Molienda

Foto de hombre sujetando la barra que penetra en un tanque grande
Extracción manual de jugo de caña de azúcar
Foto de camión que transporta el remolque
Un camión transporta caña a un ingenio azucarero en Florida.

El procesamiento de la caña de azúcar produce azúcar de caña (sacarosa) a partir de la caña de azúcar. Otros productos del procesamiento incluyen bagazo, melaza y torta de filtración.

El bagazo , la fibra seca residual de la caña después de la extracción del jugo de la caña, se utiliza para varios propósitos:

  • combustible para las calderas y hornos
  • producción de papel, productos de cartón y cartoncillo reconstituido
  • mantillo agrícola
  • como materia prima para la producción de productos químicos
Foto de un edificio más corto con humo saliendo de la chimenea junto al edificio de oficinas de cinco pisos
Planta procesadora de caña de azúcar Santa Elisa en Sertãozinho , una de las más grandes y antiguas de Brasil

El uso principal del bagazo y los residuos de bagazo es como fuente de combustible para las calderas en la generación de vapor de proceso en plantas azucareras. La torta de filtración seca se utiliza como complemento alimenticio para animales, fertilizante y fuente de cera de caña de azúcar .

La melaza se produce en dos formas: blackstrap , que tiene un sabor fuerte característico, y un jarabe de melaza más puro . La melaza Blackstrap se vende como alimento y suplemento dietético. También es un ingrediente común en la alimentación animal y se utiliza para producir etanol, ron y ácido cítrico . Los jarabes de melaza más puros se venden como melaza y también se pueden mezclar con jarabe de arce , azúcares invertidos o jarabe de maíz . Ambas formas de melaza se utilizan para hornear.

Refinando

Cristales de azúcar morena y blanca

El refinado de azúcar purifica aún más el azúcar en bruto. Primero se mezcla con jarabe espeso y luego se centrifuga en un proceso llamado "afinación". Su propósito es eliminar el revestimiento exterior de los cristales de azúcar, que es menos puro que el interior del cristal. El azúcar restante se disuelve luego para hacer un jarabe, aproximadamente 60% de sólidos en peso.

La solución de azúcar se clarifica mediante la adición de ácido fosfórico e hidróxido de calcio , que se combinan para precipitar el fosfato de calcio . Las partículas de fosfato de calcio atrapan algunas impurezas y absorben otras, y luego flotan hasta la parte superior del tanque, donde pueden eliminarse. Una alternativa a esta técnica de "fosfatación" es la " carbonatación ", que es similar, pero utiliza dióxido de carbono e hidróxido de calcio para producir un precipitado de carbonato de calcio .

Después de filtrar los sólidos restantes, el jarabe clarificado se decolora mediante filtración a través de carbón activado . Tradicionalmente se utiliza carbón óseo o carbón activado a base de carbón en esta función. Algunas impurezas formadoras de color restantes son adsorbidas por el carbón. A continuación, el jarabe purificado se concentra hasta la sobresaturación y se cristaliza repetidamente al vacío para producir azúcar refinada blanca . Como en un ingenio azucarero, los cristales de azúcar se separan de la melaza mediante centrifugación. El azúcar adicional se recupera mezclando el jarabe restante con los lavados de la afinación y cristalizando nuevamente para producir azúcar moreno . Cuando ya no se puede recuperar económicamente más azúcar, la melaza final todavía contiene entre un 20% y un 30% de sacarosa y entre un 15% y un 25% de glucosa y fructosa.

Para producir azúcar granulada , en la que los granos individuales no se aglutinan, el azúcar debe secarse, primero calentándolo en un secador rotatorio y luego soplando aire frío a través de él durante varios días.

Sirope de caña de cinta

La caña de cinta es un tipo subtropical que alguna vez se cultivó ampliamente en el sur de los Estados Unidos, tan al norte como la costa de Carolina del Norte . El jugo se extraía con trituradoras accionadas por caballos o mulas; el jugo se hervía, como el jarabe de arce , en una sartén plana y luego se usaba en forma de jarabe como edulcorante de alimentos. Actualmente no es un cultivo comercial, pero algunos productores encuentran ventas listas para su producto.

Contaminación del procesamiento de la caña de azúcar

El material particulado, los productos de combustión y los compuestos orgánicos volátiles son los principales contaminantes emitidos durante el procesamiento de la caña de azúcar. Los productos de combustión incluyen óxidos de nitrógeno (NO X ), monóxido de carbono (CO), CO 2 y óxidos de azufre (SO X ). Las posibles fuentes de emisión incluyen los granuladores de azúcar, los equipos de transporte y envasado de azúcar, las operaciones de carga a granel, las calderas, los hornos de regeneración de carbón y carbón granular, los sistemas de transporte de adsorbentes regenerados, los hornos y equipos de manipulación (en algunas instalaciones), los tanques de carbonatación, las estaciones de evaporación de efectos múltiples y ollas para hervir al vacío. Las tecnologías modernas de prevención de la contaminación son capaces de abordar todos estos contaminantes potenciales.

Producción

Producción de caña de azúcar en 2018
Países Producción
(millones de toneladas )
 Brasil 746,8
 India 376,9
 porcelana 108,1
 Tailandia 104,4
 Pakistán 67,2
 México 56,8
 Colombia 36,2
 Guatemala 35,5
 Australia 33,5
 Estados Unidos 31,3
Mundo 1.907
Fuente: FAOSTAT , Naciones Unidas
Mapa de producción de caña de azúcar

La producción mundial de caña de azúcar en 2018 fue de 1,91 mil millones de toneladas, con Brasil produciendo el 39% del total mundial, India con el 20% y China y Tailandia produciendo alrededor del 6% cada uno (tabla).

A nivel mundial, 26 millones de hectáreas se dedicaron al cultivo de caña de azúcar en 2018. El rendimiento mundial promedio de los cultivos de caña de azúcar en 2018 fue de 73 toneladas por hectárea, liderado por Perú con 121 toneladas por hectárea. El rendimiento teórico posible de la caña de azúcar es de aproximadamente 280 toneladas por hectárea por año, y pequeñas parcelas experimentales en Brasil han demostrado rendimientos de 236-280 toneladas de caña por hectárea.

Producción de caña de azúcar (2018)

Solo el 3,2% de la producción total de caña de azúcar en 2016 cumplió con un estándar de sostenibilidad voluntario como Bonsucro o Fairtrade , pero la producción sostenible está creciendo a un ritmo mucho más rápido que la producción convencional. De 2008 a 2016, la producción de caña de azúcar que cumple con los estándares experimentó una tasa de crecimiento anual compuesta de aproximadamente 52%, mientras que la caña de azúcar convencional aumentó en menos del 1%.

Etanol

Una bomba de combustible en Brasil, que ofrece etanol de caña (A) y gasolina (G)

El etanol generalmente está disponible como subproducto de la producción de azúcar. Se puede utilizar como biocombustible alternativo a la gasolina y es ampliamente utilizado en automóviles en Brasil. Es una alternativa a la gasolina y puede convertirse en el producto principal del procesamiento de la caña de azúcar, en lugar del azúcar.

En Brasil, se requiere que la gasolina contenga al menos un 22% de bioetanol. Este bioetanol se obtiene de la gran cosecha de caña de azúcar de Brasil.

La producción de etanol a partir de la caña de azúcar es más eficiente desde el punto de vista energético que a partir del maíz o la remolacha azucarera o los aceites de palma / vegetales, especialmente si se utiliza bagazo de caña para producir calor y energía para el proceso. Además, si se utilizan biocombustibles para la producción y el transporte de cultivos, el aporte de energía fósil necesario para cada unidad de energía de etanol puede ser muy bajo. La EIA estima que con una tecnología integrada de caña de azúcar a etanol, las emisiones de CO 2 del pozo a las ruedas pueden ser un 90% más bajas que las de la gasolina convencional. Un libro de texto sobre energías renovables describe la transformación energética:

Actualmente, se producen 75 toneladas de caña de azúcar cruda anualmente por hectárea en Brasil. La caña entregada a la planta procesadora se denomina quemada y cosechada (b & c), y representa el 77% de la masa de la caña cruda. El motivo de esta reducción es que los tallos se separan de las hojas (que se queman y cuyas cenizas se dejan en el campo como abono), y de las raíces que quedan en el suelo para brotar para la siguiente cosecha. La producción media de caña es, por tanto, de 58 toneladas de b & c por hectárea al año.

Cada tonelada de b & c rinde 740 kg de jugo (135 kg de sacarosa y 605 kg de agua) y 260 kg de bagazo húmedo (130 kg de bagazo seco). Dado que el poder calorífico inferior de la sacarosa es 16,5 M J / kg, y el del bagazo es 19,2 MJ / kg, el poder calorífico total de una tonelada de b & c es 4,7 GJ, de los cuales 2,2 GJ provienen de la sacarosa y 2,5 del bagazo. .

Por hectárea por año, la biomasa producida corresponde a 0,27 TJ. Esto equivale a 0,86 W por metro cuadrado. Suponiendo una insolación promedio de 225 W por metro cuadrado, la eficiencia fotosintética de la caña de azúcar es de 0.38%.

Los 135 kg de sacarosa que se encuentran en 1 tonelada de b & c se transforman en 70 litros de etanol con una energía de combustión de 1,7 GJ. La eficiencia práctica de conversión de sacarosa-etanol es, por lo tanto, del 76% (compárese con el 97% teórico).

Una hectárea de caña de azúcar rinde 4.000 litros de etanol al año (sin ningún aporte energético adicional, porque el bagazo producido supera la cantidad necesaria para destilar el producto final). Sin embargo, esto no incluye la energía utilizada en la labranza, el transporte, etc. Por tanto, la eficiencia de conversión de energía solar en etanol es del 0,13%.

Aplicaciones de bagazo

Bagazo de caña de azúcar

La caña de azúcar es un cultivo importante en muchos países. Es una de las plantas con mayor eficiencia de bioconversión. El cultivo de la caña de azúcar es capaz de fijar de manera eficiente la energía solar, produciendo unas 55 toneladas de materia seca por hectárea de tierra al año. Después de la cosecha, el cultivo produce jugo de azúcar y bagazo, la materia seca fibrosa. Esta materia seca es biomasa con potencial como combustible para la producción de energía. El bagazo también se puede utilizar como fuente alternativa de pulpa para la producción de papel.

El bagazo de caña de azúcar es una fuente de energía potencialmente abundante para los grandes productores de caña de azúcar, como Brasil, India y China. Según un informe, con el uso de las últimas tecnologías, el bagazo producido anualmente en Brasil tiene el potencial de satisfacer el 20% del consumo de energía de Brasil para 2020.

La producción de electricidad

Varios países, en particular los que carecen de combustibles fósiles, han implementado medidas de conservación y eficiencia energética para minimizar la energía utilizada en el procesamiento de la caña y exportar cualquier exceso de electricidad a la red. El bagazo generalmente se quema para producir vapor, que a su vez genera electricidad. Las tecnologías actuales, como las que se utilizan en Mauricio , producen más de 100 kWh de electricidad por tonelada de bagazo. Con una cosecha mundial total de más de mil millones de toneladas de caña de azúcar por año, el potencial energético global del bagazo supera los 100.000 GWh. Tomando a Mauricio como referencia, se podría producir un potencial anual de 10.000 GWh de electricidad adicional en toda África. La generación eléctrica a partir del bagazo podría llegar a ser muy importante, particularmente para las poblaciones rurales de las naciones productoras de caña de azúcar.

Se están diseñando plantas de tecnología de cogeneración recientes para producir de 200 a más de 300 kWh de electricidad por tonelada de bagazo. Como la caña de azúcar es un cultivo estacional, poco después de la cosecha el suministro de bagazo alcanzaría su punto máximo, lo que requeriría que las plantas de generación de energía gestionen estratégicamente el almacenamiento de bagazo.

Producción de biogás

Una alternativa más ecológica a la quema de bagazo para la producción de electricidad es convertir el bagazo en biogás . Se están desarrollando tecnologías para utilizar enzimas para transformar el bagazo en biocombustible y biogás avanzados .

Caña de azúcar como alimento

Jugo de caña
Sugarcanejuice.jpg
Jugo de caña de azúcar recién exprimido
Valor nutricional por 100 gramos
Energía 242 kJ (58 kcal)
13,11 g
Azúcares 12,85 g
Fibra dietética 0,56 g
0,40
0,16 g
Vitaminas Cantidad
% DV
Vitamina B 6
31%
0,40 magnesio
Folato (B 9 )
11%
44,53 μg
Vitamina C
8%
6,73 magnesio
Minerales Cantidad
% DV
Calcio
2%
18 magnesio
Planchar
9%
1,12 magnesio
Magnesio
4%
13,03 magnesio
Fósforo
3%
22,08 magnesio
Potasio
3%
150 magnesio
Sodio
0%
1,16 magnesio
Zinc
1%
0,14 magnesio

Información de nutrientes de la base de datos de composición de alimentos de la India
† Los porcentajes se aproximan aproximadamente utilizando las recomendaciones de EE . UU. Para adultos.
Fuente: USDA FoodData Central

En la mayoría de los países donde se cultiva la caña de azúcar, varios alimentos y platos populares se derivan directamente de ella, como:

  • Caña de azúcar cruda: masticada para extraer el jugo.
  • Sayur nganten : una sopa indonesia hecha con el tallo de trubuk ( Saccharum edule ), un tipo de caña de azúcar.
  • Jugo de la caña de azúcar : una combinación de jugo fresco, extraída a mano o pequeños molinos, con un toque de limón y hielo para hacer una bebida popular, conocido también como tebu aire , Rass usacha , guarab , Guarapa, guarapo, papelón , aseer asab , ganna sharbat , mosto , caldo de cana o nước miá
  • Jarabe : un edulcorante tradicional en los refrescos, ahora reemplazado en gran medida en los EE. UU. Por el jarabe de maíz con alto contenido de fructosa , que es menos costoso debido a los subsidios al maíz y las tarifas del azúcar.
  • Melaza : se utiliza como edulcorante y como almíbar que acompaña a otros alimentos, como queso o galletas.
  • Jaggery : una melaza solidificada, conocida como gur , gud o gul en el sur de Asia, se produce tradicionalmente evaporando jugo para hacer un lodo espeso y luego enfriándolo y moldeándolo en cubos. La producción moderna congela parcialmente el jugo para reducir la caramelización y aclarar su color. Se utiliza como edulcorante para cocinar platos tradicionales, dulces y postres.
  • Falernum : una bebida dulce y ligeramente alcohólica hecha de jugo de caña de azúcar.
  • Cachaça : la bebida alcohólica destilada más popularen Brasil; es un licor elaborado a partir de la destilación de jugo de caña de azúcar.
  • El ron es un licor elaborado con productos de la caña de azúcar, generalmente melaza, pero a veces también jugo de caña. Se produce con mayor frecuencia en el Caribe y alrededores.
  • Basi es una bebida alcohólica fermentada hecha de jugo de caña de azúcar producido en Filipinas y Guyana .
  • La panela , trozos sólidos de sacarosa y fructosa obtenidos de la ebullición y evaporación del jugo de caña de azúcar, es un alimento básico en Colombia y otros países de América del Sur y Central.
  • La rapadura es una harina dulce que es uno de los refinamientos más simples del jugo de caña de azúcar, común en países latinoamericanos como Brasil, Argentina, Venezuela (donde se le conoce como papelón ) y el Caribe.
  • Rock candy : jugo de caña cristalizado
  • Gâteau de Sirop

Caña de azúcar como alimento

Muchas partes de la caña de azúcar se utilizan comúnmente como alimento para animales donde se cultivan las plantas. Las hojas son un buen forraje para los rumiantes.

Galería

Ver también

Referencias

enlaces externos