Revista icidca vol 48 no2 2014 by Revista ICIDCA

Análisis de la gestión del proceso de producción del bioestimulante natural Fitomas-E Misley Morales-Carmouze; Mariela Gallardo-Capote; Tirso Sáenz-Coopat; Tania García-Martínez

Producción de Pleurotus ostreatus por fermentación en estado sólido: una revisión Julio Amílcar Pineda-Insuasti, Luis Beltrán Ramos-Sánchez, Claudia Patricia Soto-Arroyave

Síntesis del pentahidrogenosulfato de fructosa empleando un nuevo catalizador del tipo complejo básico trietilamina-clorosulfónico Yanay Martínez-Perez, Laura A. Lamí-Izquierdo, Jorge L. Leyva-Simeón, Juan E. Tacoronte-Morales

Cálculos técnicos en el diseño de una planta de biogás. Caso de estudio "Tratamiento de vinazas de destilerías en reactores UASB" Yaniris Lorenzo-Acosta, Antonio Valdés-Delgado, Fidel Domenech-López, Lixis Rojas-Sariol, Felipe Eng-Sánchez

Situación actual de los sistemas de información relacionados con la industria azucarera cubana Irina Vargas-Vargas, Rubén Monduí-González, María de los Angeles Ruiz-González

Modelo de decisión para seleccionar alternativas de inversiones de reconversión azucarera y biorrefinerías basado en el método Delphi con enfoque difuso Fernando Efren Ramos-Miranda, Julio Rafael Gómez-Sarduy, Erenio González-Suárez, Nancy López-Bello

Apuntes sobre la revalorización de los residuos agrícolas de la caña. Tecnologías de preparación Antonio Aguilar-Pardo

Influencia del tiempo perdido industrial sobre la economía de ingenios azucareros Indira Pérez-Bérmudez, Héctor Navarro-Hernández, Norge Garrido-Carralero

La caña de azucar como fuente de lactosacarosa Eduardo Lorenzo Ramos-Suárez, Susana Ravelo-Bravo

42 50 56 60

Integración de procesos para la producción sostenible de alimento animal en la UEB "Antonio Sánchez" Carmen Amarilys Guevara-Rodríguez, Antonio Bell-García, Danilesvy Mijares-Mena, Irma Ramos-Pousa

Emisiones a la atmósfera de material particulado de centrales azucareros y refinerías de azúcar en la provincia de Villa Clara Vladimir Núñez-Caraballo, Mayra C. Morales-Pérez, Julio Pedraza-Gárciga, Idalberto Herrera-Moya, Dianelly Alejo-Sánches

Í N D I C E

Analysis of the production process management of natural bio-stimulant Fitomas-E

3 13

Misley Morales-Carmouze; Mariela Gallardo-Capote; Tirso Sáenz-Coopat; Tania García-Martínez

Production of Pleurotus ostreatus by solid state fermentation: a review Julio Amílcar Pineda-Insuasti, Luis Beltrán Ramos-Sánchez, Claudia Patricia Soto-Arroyave

Fructose penta-hydrogen-sulphatesynthesis using a new type catalyst triethylamine-chlorosulphonic basic complex

Yanay Martínez-Perez, Laura A. Lamí-Izquierdo, Jorge L. Leyva-Simeón, Juan E. Tacoronte-Morales

Technical calculation abaut the design of a biogas plant. Study case "Treatment of distillery vinasses in UASB reactors"

C O N T E N T S

Yaniris Lorenzo-Acosta, Antonio Valdés-Delgado, Fidel Domenech-López, Lixis Rojas-Sariol, Felipe Eng-Sánchez

Current situation of information systems concerning to Cuban sugar industry

Irina Vargas-Vargas, Rubén Monduí-González, María de los Angeles Ruiz-González

Decision model to select investments alternatives of sugar reconversion and biorefineries based on Delphi method with diffuse approach

42 50

Fernando Efren Ramos-Miranda, Julio Rafael Gómez-Sarduy, Erenio González-Suárez, Nancy López-Bello

Notes about the upgrading of sugarcane agricultural residues. Preparation technologies Antonio Aguilar-Pardo

Effect of industrial lost time in sugar factory economy

Sugar cane as a source of lactosucrose

Indira Pérez-Bérmudez, Héctor Navarro-Hernández, Norge Garrido-Carralero

Eduardo Lorenzo Ramos-Suárez, Susana Ravelo-Bravo

Process integration for a sustainable animal feed production in "Antonio Sanchez" factory

Carmen Amarilys Guevara-Rodríguez, Antonio Bell-García, Danilesvy Mijares-Mena, Irma Ramos-Pousa

Atmospheric emission of particle matter in sugar mills and refineries in Villa Clara province

Vladimir Núñez-Caraballo, Mayra C. Morales-Pérez, Julio Pedraza-Gárciga, Idalberto Herrera-Moya, Dianelly Alejo-Sánches

ICIDCA sobre los derivados de la caña de azúcar, 2014, vol. 48, no. 2 (mayo-agosto), pp. 3 - 6

Análisis de la gestión del proceso de producción del bioestimulante natural FITOMAS-E Misley Morales-Carmouze, Mariela Gallardo-Capote, Tirso Sáenz-Coopat, Tania García-Martínez Instituto Cubano de Investigaciones de los Derivados de la Caña de Azúcar (ICIDCA) Vía Blanca 804 y Carretera Central. San Miguel del Padrón, La Habana, Cuba misley.morales@icidca.edu.cu RESUMEN El presente trabajo formó parte de un estudio de organización del proceso producción del bioestimulante vegetal FitoMas-E y corresponde a una investigación realizada a la planta en cuestión, de interés para la producción agrícola y localizada en áreas del Instituto Cubano de Investigaciones de los Derivados de la Caña de Azúcar (ICIDCA). Se realizó un análisis de la gestión del proceso de producción, para el cual se clasificó de manera cualitativa y cuantitativa el estado actual de la producción, según diferentes categorías, a través de los principios de gestión, las exigencias técnico-organizativas, las formas de gestión de la producción, los métodos para ejecutarla y otros elementos que caracterizan los procesos industriales. Los resultados obtenidos permitieron demostrar que la planta de producción es rentable. Sin embargo, el proceso de producción presenta algunos problemas, en su mayoría organizativos, que influyen en que disminuya la productividad e impiden el buen aprovechamiento de las capacidades óptimas del proceso de producción. Palabras clave: proceso, organización, gestión, producción. ABSTRACT The present paper is part of the organizational study carry out on the production process of the vegetable stimulant plant FitoMas-E, located on areas of the Cuban Research Institute of Sugar Cane Derivatives (ICIDCA). The analysis of the production process management is done through the quantitative and qualitative classification of the present production situation. Different categories such as management principles, techno-organizational exigencies, management production ways and methods, as well as other factors that characterize industrial processes were used. Even though the obtained results allowed demonstrate the plant feasibility, the production process presents some problems, most of them organizational that influence on the productivity decrease and on the optimal use of the production capacities. Keywords: process, organization, management, production.

INTRODUCCIÓN

destinado a realizar actividades de investigación y desarrollo en el campo de los derivados de la caña de azúcar, con aplicación en la agricultura, la alimentación, la salud y la industria.

El Instituto Cubano de Investigaciones de los Derivados de la Caña de Azúcar (ICIDCA) está 3

tuvieron en cuenta los diferentes tipos de clasificaciones (1-10). La tecnología de producción de FitoMas-E está conformada por diferentes subprocesos ya que se basa en una extracción seguida de un proceso de formulación, donde al extracto se le adicionan fuentes de nitrógeno, potasio y fósforo para enriquecer el producto final, así como un preservante. Finalmente el producto pasa a ser envasado.

Como resultado de sus investigaciones se obtuvo un bioestimulante vegetal, registrado comercialmente como FitoMas-E, que equilibra el metabolismo de las plantas de cultivo, sometidas a cualquier tipo de estrés, incrementa su capacidad de autodefensa y mejora su interrelación con el suelo, lo que se traduce en un considerable aumento en los rendimientos agrícolas y en la calidad de las cosechas de los cultivos tratados y permite un mejor aprovechamiento de los nutrientes presentes en el suelo. Debido a los resultados positivos obtenidos de la aplicación de este producto, tanto en caña de azúcar, como en otras producciones agrícolas se decidió, por interés del Ministerio del Azúcar de Cuba (Minaz) actualmente Grupo Empresarial Azcuba, construir una planta comercial en áreas del citado instituto, para su producción. La puesta en marcha de la planta, con capacidad de producción declarada de 2,0 millones de litros/año, se realizó en agosto de 2008, y permite a nuestro país la sustitución de importaciones. En el año 2009 se cumplió la capacidad de producción proyectada y esta se tomó como referencia para la preparaación del plan del 2010. Sin embargo, a partir de los resultados obtenidos por el producto, el Grupo Empresarial Azcuba, solicitó incrementar el plan de producción para el año 2010 hasta 2,4 millones de litros; por lo que la dirección del instituto solicitó la realización de un estudio de organización del proceso de producción, a fin de evaluar la capacidad potencial instalada y su aprovechamiento, lo que permitiría conocer hasta dónde se podría incrementar la misma, así como identificar los problemas desde el punto de vista organizativo que pudieran estar afectando el desarrollo eficiente del proceso. El presente trabajo muestra parte de un estudio de organización de ese proceso de producción en el que se realiza un análisis detallado de la gestión del mismo, mediante las clasificaciones cualitativas y cuantitativas del estado actual de las producciones, según las diferentes categorías que existen, a través de los principios de gestión, las exigencias técnico-organizativas, las formas de gestión de la producción, los métodos para ejecutarla y otros elementos que caracterizan los procesos industriales. Los resultados obtenidos permitieron poder evaluar cuáles son las características más específicas de esta producción, que en algunos casos generan problemas organizativos.

Clasificación de los procesos productivos Según la clasificación que se conoce de los procesos productivos (1, 10), la producción se puede clasificar como un proceso básico, porque desarrolla la producción de un producto destinado a la comercialización. Tipos de procesos de producción De acuerdo con los tipos de procesos de producción (1, 10), el evaluado se pude clasificar como: • Producción para el mercado según el destino del producto, porque no se espera por el encargo de un cliente, sino que el producto está destinado para dos distribuidores mayoristas (Azcuba y el Ministerio de la Agricultura - MINAG) a partir de planes estatales aprobados, y estos a su vez venden al detalle a los productores agrícolas del país. Al ICIDCA le corresponde satisfacer a un segmento del mercado mayorista y no realizar ventas al detalle. • Fabricación para almacén teniendo en cuenta la razón que motiva la producción, porque se logra mantener el nivel de los inventarios, es decir, siempre existirá producto en el almacén esperando para ser distribuido. • Proceso en serie según el grado de tipificación del producto, ya que todas las unidades producidas son iguales: tanques de 20 L de producto. • Proceso intermitente por la dimensión temporal del proceso, porque hay tramos discontinuos de producción, por ser un proceso batch. Clasificación de los sistemas de producción En concordancia con las características propias que tiene el sistema de producción del bioestimulante FitoMas-E se valoró la clasificación de este sistema (1, 10) y se determinó clasificarlo como: Relación productor - consumidor: es un sistema con entrega directa y cobertura en el ciclo de entrega, se conoce al cliente, se produce por mantener un determinado nivel de inventarios, recibiendo los consumidores sus solicitudes a partir de dicho nivel; o sea se va produciendo durante toda la semana de dos a tres lotes diarios y se va almacenando el producto, luego los distribuidores mayoristas recogen sus pedidos semanalmente.

MATERIALES Y MÉTODOS Características de clasificación del proceso de producción del bioestimulante FitoMas-E Para caracterizar el proceso productivo se 4

Forma de ejecutar la producción: es un sistema programado porque existe un conocimiento previo del plan anual asignado y es a cantidad fija porque el tamaño del lote es igual en cada lanzamiento; está previsto que diariamente se produzca la misma cantidad de litros del producto. A partir de lo anteriormente expuesto, en este caso se tienen tres elementos a optimizar en la producción: utilización de la capacidad productiva; utilización de la fuerza de trabajo; y la duración del ciclo.

Tabla 1. Resultados fotografía detallada Concepto JL

Estructura de la producción Se encuentra dentro del tipo de estructura de producción tecnológica o según el procedimiento ya que los equipos: dos reactores y una máquina de llenado y etiquetado, son agrupados espacialmente atendiendo a sus características tecnológicas en sus respectivos puestos de trabajo con iguales o semejantes funciones tecnológicas y forman una subdivisión productiva delimitada.

obtenidos

Primer Segundo Tercer día día día 480 480 480

Cuarto día 480

480

360

420

390

TPC

TIDO

TITO

TIOC

TDNP

Tabla 2. Tiempos obtenidos como resultado de los días de observaciones

Estructura del ciclo de producción Como parte de la organización de la producción se realizó un análisis del ciclo de producción y su estructura (10), que comprende el tiempo de todas las interrupciones, paradas, procesos y reprocesos, que median desde el inicio hasta la culminación de la producción, teniendo en cuenta los términos de la estructura de la jornada laboral que se

Tiempo de observ. (min)

480

360

120

480

420

480

390

Figura 1. Estructura de la jornada laboral. 5

Tiempo de Tiempo de interrupción trabajo (min) (min)

Día

zados, en este caso no se evalúa porque el sistema de producción analizado no es bajo pedido, sino que se va produciendo, almacenando y se realizan entregas periódicas a las comercializadoras que son las que conocen los pedidos.

muestran en la figura 1. Para la obtención de los datos se empleó la técnica de fotografía detallada (7), la cual arrojó los valores que se muestran en las tablas 1 y 2. Para determinar la duración del ciclo de producción se utilizó la ecuación 1 (10), que permite realizar el cálculo más preciso, siempre que se tome en cuenta el modelo de desplazamiento de los objetos de trabajo:

Dinámica de rendimiento Para este análisis se tuvieron en cuenta los siguientes indicadores de eficiencia: volumen de producción, costo de producción, productividad y plazo de entrega. (ver tabla 3).

Tc = ΣΔt tec + ΣΔt nat + ΣΔt tr + ΣΔt tk + ΣΔt ten + ΣΔt tur………………….(Ec.1) Tc = (75 min + 70 min +15 min) + (3 min + 5 min + 5 min + 20 min) + (10 min + 20 min) Tc = 223 min

Tabla 3: Indicadores de eficiencia Indicadores de eficiencia

Donde: Σ Δt tec - suma de los tiempos de las operaciones tecnológicas. Σ Δt nat - suma de los tiempos de los procesos naturales. Σ Δt tr - suma de los tiempos de transportación. Σ Δt tk - suma de los tiempos de control técnico. Σ Δt ten - suma de los tiempos de permanencia entre operaciones dentro del turno. Σ Δt tur - suma de los tiempos de permanencia entre turnos y en los almacenes entre talleres de los semiproductos. n, i, x, j, y, z: cantidad de los tipos correspondiente a cada actividad.

Volumen de producción (L) Costo de producción (pesos) Productividad (pesos/L) Plazo de entrega (días)

Años 2008

2009

2010

1 000 000

2 000 000

2 400 000

259 416.52 1 134 222.50 942 525.02 10 824

25 575

28 345

Como se muestra en la tabla 3, con el aumento de los años de explotación de la planta hay un incremento de todos los indicadores de eficiencia. Esta exigencia se analiza a través de:

Como resultado se obtuvo que la duración del ciclo de producción fue de 233 min que equivale a 4 horas con 10 min. Según los factores, de los cuales depende la duración del ciclo de producción (10), específicamente el ciclo tecnológico, el modelo de desplazamiento de los objetos de trabajo empleado en el proceso de producción de FitoMas-E es el modelo consecutivo, ya que un lote de producción es procesado en la operación de hidrólisis y formulación antes de pasar a la operación de envasado, lo que garantiza plena continuidad en el trabajo de los equipos o puestos de trabajo, pues estos funcionan ininterrumpidamente hasta procesar el lote completo. Análisis del nivel de organización de la producción Para realizar el análisis del nivel de organización de la producción de FitoMas, se tuvo en cuenta la información obtenida del resultado de una encuesta realizada a los trabajadores vinculados directamente a la producción. Este análisis se realizó mediante las exigencias técnico - organizativas (10).

Movilidad o fluctuación de la fuerza de trabajo (lejanía, poco contenido de trabajo, alimentación) Con relación a la movilidad o fluctuación de la fuerza de trabajo se puede decir que es estable, ya que desde que se inició la producción, en el 2008, con una plantilla de 22 trabajadores no se han producido bajas. Del procesamiento de los datos obtenidos en la encuesta realizada a los trabajadores, se obtuvo que los mismos manifiestan que se sienten motivados por la actividad que realizan y la principal causa de motivación son los ingresos que perciben. También plantean, que consideran que el esfuerzo físico que tienen que realizar en su trabajo es alto, así como que la carga de trabajo diaria en la actividad que realizan es de similar magnitud. Por otro lado, reconocen que tienen buenas condiciones de trabajo pues cuentan con locales climatizados y con los medios de protección necesarios. Por otra parte el 100 % de los encuestados reflejaron el problema que existe con el suministro de agua lo que impide la estabilidad en el cumplimiento diario de la producción.

Capacidad de reacción Esta exigencia permite evaluar la capacidad de respuesta de la producción ante los pedidos reali-

Grado de accidentabilidad A pesar de que en el proceso se utilizan sustancias peligrosas como por ejemplo ácido sulfúri6

co, se puede decir que el índice de accidentabilidad hasta la fecha es cero ya que: • Se garantizan los medios de protección necesarios (traje antiácido, guantes reforzados, cinturón de seguridad y máscaras antipolvo). • Se chequea por parte de los jefes el uso de los medios de protección. • Se impartió un curso de capacitación a todos los trabajadores de la planta sobre el proceso productivo antes de su puesta en marcha. • Se trabaja en la puesta en práctica de un manual de procedimientos donde está el paso a paso de las operaciones y qué hacer en caso de accidente.

Los valores reflejados en la tabla 4 evidencian que en el año analizado hubo un 66 % de reducción del costo del producto. Además se muestra el comportamiento de diferentes variables de salida del sistema productivo, que permite poder realizar un análisis de la fiabilidad según el resultado de la ecuación 2.

Análisis de los indicadores de desempeño: porciento de rentabilidad, costo por peso de producción, productividad, rendimiento de los activos fijos, liquidez y solvencia. En esta producción se hace muy difícil poder realizar un análisis de indicadores de desempeño, debido a que la producción de FitoMas-E está incluida dentro del estado financiero del ICIDCA, conjuntamente con los proyectos de investigación y otras producciones.

Donde: Fs - Fiabilidad del sistema de producción n - cantidad total de variables Fj - Fiabilidad de la variable j

(Ec. 2) Fs = (1 * 1 * 1* 1* 0,66) = 0,66 = 66 %

El valor obtenido de fiabilidad es positivo pues está al 66 %, esto demuestra que el sistema de producción no presenta incumplimientos durante un largo período del volumen, calidad, surtido, costos y fecha; ya que se cumplen en todos los casos los parámetros expuestos y con un comportamiento favorable.

Estabilidad No se puede realizar un análisis de esta exigencia ya que para ello es necesario comparar el comportamiento de los valores de los volúmenes de producción durante dos años consecutivos y en el momento en que se realizó el trabajo no se contaba con la información necesaria para este propósito. Fiabilidad Este parámetro exige el funcionamiento del sistema de producción durante un largo período sin afectaciones en volumen, calidad, surtido, plazos y costos. Para este análisis se estudió en el año 2009 el comportamiento de los parámetros que se muestran a continuación en la tabla 4.

Flexibilidad La tabla 5 permite hacer un análisis del comportamiento de la producción en el año 2009 según lo planificado, los valores demuestran que se planificó la realización de la producción en 255 días, pudiéndose cumplir en 211 días. Por otra parte se observa que a pesar de haber sobrecumplido la producción al final del año, en los primeros tres trimestres, la producción estuvo por debajo de la planificada. Tabla 5. Comportamiento de la producción en el 2009. Trimestre

Tabla 4. Comportamiento de parámetros de fiabilidad en el 2009 Variables de salida del PLAN REAL % sistema productivo Volumen (L)

2,0 MM

100

Surtido

100

Calidad

0,95

100

Plazo Costo/L

12 meses 12 meses 1,34

0,88

Días de Días producción reales

Plan (L)

Real(L)

Enero - marzo

546921

304685

Abril - junio

481617

441620

Julio - sept.

465291

385500

Octubre - dic.

506171

868200

TOTAL

255

211

2000000 2000005

En la figura 2 se evidencia que a pesar de que la producción se planificó para un comportamiento estable, la producción real comenzó muy por debajo de lo planificado y solo a partir del último trimes-

100 66 7

Donde: Kp - coeficiente de proporcionalidad Xmáx - coeficiente de utilización del fondo de tiempo del proceso cuello de botella Xi - coeficiente de utilización del fondo de tiempo del proceso i. ni -cantidad de puestos de trabajo del proceso i Nt - cantidad total de puestos de trabajo

tre experimentó un incremento significativo. Esto demuestra la flexibilidad de las facilidades instaladas, que permiten responder a situaciones imprevistas.

El grado de utilización promedio del fondo de tiempo es de 44 %. Continuidad Continuidad de la fuerza de trabajo En la tabla 7 aparece el fondo de tiempo de trabajo empleado por los trabajadores del área y las horas de interrupciones, según diferentes causas, lo que permitió hacer un análisis del principio de continuidad, según la fuerza de trabajo, utilizando la ecuación 4.

Análisis de los principios de la organización de la producción Teniendo en cuenta los resultados de la fotografía detallada que se muestran en las tablas 1 y 2, se analizaron los principios de la organización de la producción (10).

Tabla 7. Fondo de tiempo de trabajo empleado por los trabajadores del área Horas de interrupciones por causas

Proporcionalidad Para calcular el coeficiente de proporcionalidad se hace necesario conocer el coeficiente de utilización del fondo de tiempo de cada equipo, en un ciclo de producción como se muestra en la tabla 6.

Total de horas muestreadas 32

Reactores

Máquina de envasado

Número de equipos Fondo de tiempo (h/ciclo) Carga de trabajo (h/ciclo) Coeficiente de utilización Ó=

3,10 h

1,45 h

0,38

0,18

Causa Descripción 1 Falta de agua 2 Falta de contenido de trabajo 3 Otras causas Fondo de tiempo total analizado: 32 h Tiempo efectivo: 24 h

Tabla 6. Cálculo del coeficiente de utilización del fondo de tiempo de cada equipo Equipo

Total de horas trabajadas 24

Kc = Tiempo Efectivo / Tiempo Total Kc = 75 %

(Ec.4)

A partir del resultado obtenido de la ecuación 4 puede plantearse que existe un desaprovechamiento del 25 % de la jornada laboral y la causa fundamental es la falta de agua, lo cual coincide con lo planteado por los trabajadores en la encuesta realizada.

0,38 + 0,18 = 0,56

El coeficiente de utilización de los equipos fue determinado a partir del fondo de tiempo que se emplea en cada ciclo y la carga de trabajo del mismo. Como puede observarse, la operación limitante se encuentra en los reactores (hidrólisis y formulación), con un coeficiente de utilización de 0,38. A partir de estos datos se determina el coeficiente de proporcionalidad según la expresión 3 (10): Kp = 1 - S (Xmax - Xi) / Nt x Xmax (Ec. 3) Kp= 1- 0,56 Kp= 0,44

Tabla 8. Fondo de tiempo de trabajo empleado por los equipos del área Equipo Reactores Máquina de envasado TOTAL

Total de Total de horas horas muestreadas trabajadas

Horas de interrupciones por causas 1 2 4 2

A partir de los resultados de la tabla 9 se puede evidenciar que no hay ritmicidad en la producción, ya que cuando se realiza un análisis del plan, con respecto a lo real, existe diferencia, esto se debe a que la planificación es aritmética y no se tienen en cuenta otros factores que afectan el cumplimiento mensual de la producción, que en muchos casos está vinculado a temas organizativos. La experiencia obtenida en los años de producción ha demostrado que se deben tener en cuenta los factores que hoy inciden en este cumplimiento.

Continuidad de los medios de trabajo En la tabla 8 aparece un grupo de datos, resultado de un muestreo realizado a los equipos empleados en la producción, que permiten hacer un análisis del principio de continuidad, según los medios de trabajo. El muestreo se realizó durante 4 días laborables y se tuvieron en cuenta las siguientes causas de interrupción: Código Descripción de las causas 1 Interrupciones por falta de agua 2 Interrupciones por rotura del montacargas Kc= 26,5 %

Análisis del tipo de producción del bioestimulante FitoMas-E Para realizar el análisis del tipo de producción se utilizó un método cualitativo y uno cuantitativo (10) que se explican a continuación: De acuerdo con las características de la producción y según el método cualitativo, el análisis es el siguiente: A partir de los tipos básicos de producción que se conocen, la producción de FitoMas-E se puede clasificar en seriada de acuerdo con: • La variedad de productos Se produce un solo producto final.

En el caso de los equipos también existe un desaprovechamiento de los mismos en un 73,5 %. La causa fundamental de las interrupciones es que no se le asigna la carga de trabajo que corresponde, lo cual corrobora lo detectado en la encuesta realizada a los trabajadores. Continuidad del objeto de trabajo Para analizar la continuidad del objeto de trabajo se analiza la duración del ciclo de producción que en nuestro caso se considera un ciclo corto pues el tiempo de duración es de 233 min. Para este estudio se tuvo en cuenta las operaciones solapadas y la duración exacta de las paradas, así como el tiempo de las interrupciones.

• Las materias primas y los materiales Se emplean diversos materiales y materias primas para la extracción y formulación del producto, siendo constante la actividad final del producto y en limitados volúmenes.

Carácter rítmico Para evaluar la ritmicidad del proceso de producción se estudió el comportamiento de la producción mensual de FitoMas-E, desde el 2008 hasta el 2010, como se muestra en la tabla 9. En la misma se evidencia que en el 2008 solo se trabajó 4 meses de los 5 que estaban planificados, por la puesta en marcha de la planta, por lo que la ritmicidad se analizó utilizando los resultados del año 2009 y 2010.

• Las operaciones en la fabricación Durante el período de tiempo en que se produce un lote, las operaciones de fabricación son constantes. • Las máquinas y las herramientas Se emplean equipos de procesos con alta especialización, ya sea durante el proceso de hidrólisis

Tabla 9. Producción mensual de en el período 2008-2010 Plan 2008 enero np febrero np marzo np abril np mayo np junio np julio np agosto 107 520 sept 107 520 oct 107 520 nov 107 520 dic 107 520 np: no hay producción Mes/Año

Real 2008 np np np np np np np 54500 95420 73620 0 57600

Plan 2009 179586 179586 179586 179586 179586 179586 179586 179586 179586 179586 179586 179586

Real 2009 78720 99200 126765 126080 140660 174880 218240 158300 8960 217400 312560 338240

Plan 2010 215040 215040 215040 215040 215040 215040 215040 215040 215040 215040 215040 215040

Real 2010 81280 172280 113280 190780 145120 132960 81280 0 0 0 0 0

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

y formulación como durante las operaciones de envasado y etiquetado.

Después de realizar el análisis de la gestión del proceso de producción del bioestimulante FitoMasE, se pudo evidenciar que: • El hecho de que la producción sea una producción para el mercado trae como consecuencia que el producto solamente pueda ser entregado a distribuidores mayoristas, lo que limita tener un conocimiento real de la demanda y criterios de los clientes finales. • Esta es una producción intermitente, donde el producto que se elabora es químico, tiene características diferentes a otros, por lo que el proceso debe culminar todas sus etapas para poder comenzar nuevamente una nueva producción. • Este sistema de producción es con entrega directa y con cobertura en el ciclo de entrega, por lo que se debe almacenar el producto, en dependencia de las empresas distribuidoras, lo que atenta contra la capacidad real de almacenamiento ya que no siempre se cumple el ciclo establecido para la recogida, y ha provocado que muchas veces el almacén esté totalmente lleno. • En este caso, el hecho de que la duración del ciclo de producción sea un poco restringido, para la producción de dos lotes diarios, así como que la jornada laboral establecida sea de 8 horas, por estar la planta enclavada en un centro de investigación, son factores que atentan contra el aprovechamiento eficiente de las fuerzas de trabajo, por lo que los elementos a optimizar en este caso son: duración del ciclo, utilización de la capacidad productiva y utilización de la fuerza de trabajo. • El hecho de que el tipo de estructura de producción sea tecnológica o según el procedimiento, permite analizar las diferentes etapas del proceso y determinar dónde se encuentran los mayores problemas. • La duración del ciclo de producción es de 233 min, lo que equivale a 4 horas con 10 min. Esto demuestra que la producción puede adecuarse a la jornada laboral establecida. • Se puede decir que hay un incremento de todos los indicadores de eficiencia desde el año en que comenzó a trabajar la planta hasta la actualidad, lo que evidencia, que la planta es rentable. • La movilidad o fluctuación de la fuerza de trabajo es estable, ya que la plantilla con que se inició la producción es la misma que hay actualmente, esto es algo positivo porque permite que los trabajadores ganen experiencia en el proceso productivo y de esa manera garantizar una mejora continua en el proceso.

• La calificación de los obreros En el proceso básico (extracción y formulación) interviene un pequeño número de operarios (3 operadores y 2 ayudantes), apoyados de un operador del cuarto de control, entrenados específicamente para la producción. En el proceso complementario (envasado y etiquetado) participan un operario y tres ayudantes. • El costo de producción Dentro de la estructura de costos, los variables tienen el mayor peso, no obstante, los de preparación son relativamente bajos comparados con los de fabricación ya que las materias primas tienen un alto peso en el mismo. Los costos fijos son bajos entre ellos, así como los de mano de obra. La caracterización anterior debe ser complementada con el empleo de un método cuantitativo y para ello, el tipo de producción debe caracterizarse por los valores del coeficiente de las operaciones fijadas (Kof) que se determinan mediante la ecuación 5: Kof = O/P Kof = 3/ 2 Kof = 1,5

(Ec.5)

Donde: O:cantidad de operaciones tecnológicas diferentes. P:cantidad de puestos de trabajo en los que se ejecutan las diferentes operaciones tecnológicas. El valor obtenido del coeficiente de operaciones fijadas fue de 1,5, o sea, está en el rango 1 < Kof < 10, por lo que puede concluirse que efectivamente la producción es seriada pero en gran serie. Modelos de desplazamiento de los objetos de trabajo Uno de los factores de los cuales depende la duración del ciclo de producción, específicamente el ciclo tecnológico, es el modelo de desplazamiento de los objetos de trabajo (10). El proceso de producción de FitoMas-E, según el grado de simultaneidad en la realización de las operaciones, se puede decir que corresponde al modelo consecutivo, ya que un lote de producción es procesado totalmente en una operación (extracción y formulación) antes de pasar a la siguiente (envasado). Los equipos o puestos de trabajo funcionan ininterrumpidamente hasta procesar el lote completo. 10

125 litros por hora, esto equivale a una pérdida 460 664 litros de FitoMas, si se conoce según la ficha de costo del producto que el costo de producción es de 1,45 pesos el litro, implicaría una pérdida de 580 725,00 pesos al año, lo que equivale a 24 196,00 CUC al año. Esto permitiría poder comprar hasta 8 tanques en el año y la inversión propuesta representa solo el 12 % de la pérdida, o sea que sería más económico para la producción, realizar una inversión en la compra de 2 tanques que continuar con los problemas de agua que afecten la producción.

• Se le garantizan los medios de protección a los trabajadores y se chequea el uso de los mismos. Además se han impartido cursos de adiestramiento y se elaboró un manual de operaciones de manera que todas estas medidas contribuyan a evitar accidentes. • El valor obtenido de fiabilidad es positivo pues está al 66 %, lo que demuestra que el sistema de producción no presenta afectaciones en su funcionamiento durante un largo período de tiempo. Todos los parámetros expuestos (volumen, calidad, costos y ventas) tienen un comportamiento favorable, porque se cumplen, en todos los casos y el de costo lo es mucho más, porque se logra una disminución del mismo. • El análisis realizado del comportamiento de la producción en el año 2009 permitió demostrar que la producción es flexible pues permite realizar incrementos no previstos, a partir de cambios en otros factores como extender la jornada laboral. • La evaluación del plan de producción programado con relación al real, permite evidenciar que la producción no tiene carácter rítmico ya que la planificación se realiza de forma aritmética sin tener en cuenta varios factores que afectan el cumplimiento mensual de la producción, que en muchos casos está vinculado a temas organizativos. • A partir del resultado obtenido sobre la principal causa de parada de la producción (falta de agua), se realizó un análisis de lo que pudiera representar la compra de tanques de agua que permitieran garantizar una reserva suficiente de agua que impida paradas en la producción. En la tabla 10 se muestran los valores de los indicadores utilizados para el análisis realizado.

CONCLUSIONES Los resultados obtenidos del análisis de gestión del proceso de producción del bioestimulante vegetal FitoMas-E, demuestra que la planta de producción es rentable. El proceso de producción presenta algunos problemas, en su mayoría organizativos que influyen en que disminuya la productividad. Estos problemas organizativos impiden que se aprovechen las capacidades óptimas del proceso de producción. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1. Acevedo, J. A.; Urquiaga, A. J.; Hernández, M. y Gómez, M. Fundamentos Teóricos sobre la organización de la producción. pp. 9 - 34. La Habana, Cuba.2003. 2. Acevedo, J. A.; Urquiaga, A. J. y Gómez, M. Gestión de las capacidades en los sistemas logísticos. pp.11, 25. La Habana, Cuba.1996. 3. Barrera, A. Identificación del estado actual de la Organización de la Producción en las empresas de SIME. Trabajo de Diploma para optar por el título de Ingeniero Industrial ISPJAE. 2009.

Si conoce que el costo de dos tanques con una capacidad de 2 500 litros de agua es de 3 000 CUC cada uno y se conoce que en un año puede perderse 356 horas de trabajo por falta de agua y se conoce que la producción tiene una capacidad de 1

Tabla 10. Producción mensual de en el período 2008-2010 Indicadores

Valor es

Cantidad de tanques propuestos a comprar (uf) Capacidad de los tanques (L) Precio de 1 tanque (CUC) Precio del producto ($) Cantidad de paradas posibles (horas/ año) Cantidad de producto producido por hora (L) Cantidad de producto dejado de producir por parada (L) Pérdida por dejar de producir ($/ año) Pérdida por dejar de producir (CUC/ año)

2 2 500 3 000 1,45 356 1 125 400 500 580 725 24 196

8. Morales, M. Estudio de la organización del proceso de producción del bioestimulante FitoMasE". Trabajo de Diploma para optar por el título de Ingeniero Industrial, ISPJAE. 2010. 9. Taboada, C. Organización y planificación de la producción.2 t. Parte I.pp. 30-50; 59-71; 110 163. Editorial Pueblo y Educación. La Habana, Cuba.1990. 10. Torres, L.; Urquiaga A. J. Fundamentos teóricos de la gestión de la producción. Editorial Félix Varela. La Habana, 2007.

4. Fundora, A. Organización y planificación de la producción. 2 t. Parte 11. p. 90. Editorial ISPJAE. La Habana, Cuba.1987. 5. Heras, M. Gestión de la producción, ESADE, Barcelona, 1996. 6. Anon. Instituto de estudios e investigaciones del trabajo, Ministerio de Trabajo y Seguridad Social: "La organización del trabajo, técnicas y principios para su estudio y perfeccionamiento", Tomo I. 2008. 7. Marsán, J. La organización del trabajo.2t.Parte 11.p.410.Editorial ISPJAE. La Habana, Cuba.1987.

ICIDCA sobre los derivados de la caña de azúcar, 2014, vol. 48, no. 2 (mayo-agosto), pp. 13 - 23

Producción de Pleurotus ostreatus por fermentación en estado sólido: una revisión Julio Amílcar Pineda-Insuasti1, Luis Beltrán Ramos-Sánchez2, Claudia Patricia Soto-Arroyave3 1. Centro Ecuatoriano de Biotecnología del Ambiente, Lote 7 e/t calle A y calle 4, Fincas San Agustín, San Antonio, Ibarra, Ecuador cebaecuador@gmail.com 2. Departamento de Ingeniería Química. Universidad de Camagüey. Circunvalación Norte, km 5 ½, Camagüey 74650. Cuba 3. Pontificia Universidad Católica del Ecuador, Sede - Ibarra.Av. Jorge Guzmán Rueda y Av. Aurelio Espinosa Pólit. Ciudadela "La Victoria", Ibarra. Ecuador

RESUMEN La producción de biomasa del género Pleurotus gana cada vez mayor espacio en el mercado y las investigaciones dedicadas a mejorar este proceso son cada vez mayores. En este trabajo se recoge el análisis realizado en una vasta y actualizada literatura que pretende destacar los principales avances, resultados y tendencias en la producción del basidiomiceto del género Pleurotus. Palabras clave: Pleurotus, fermentación estado-sólido, residuos agro-industriales. ABSTRACT The production of biomass of the genus Pleurotus earns more and more space in the market and dedicated investigations to improve this process are more and more numerous. In this work the analysis accomplished in a vast and updated literature is reported that intends to highlight the principal advances, results and tendencies in the production of the basidiomycete of Pleurotus spp. Keywords: Pleurotus, Solid-state fermentation, Agro-industrial residues.

desde un punto de vista económico, nutricional e industrial (1-7). Los microorganismos utilizados para estos fines son muy diversos y pertenecen a las familias de las bacterias, levaduras, microalgas y hongos (8). El consumo de proteína de bacterias y levaduras está limitado, debido a problemas de toxicidad y reacciones adversas (8). La aplicación de las bacterias en dietas humanas y animales se ha visto limitada, tanto por la presencia de endotoxinas, como por la síntesis, en algunas especies (Hydrogenomonas),

INTRODUCCIÓN El consumo de proteína de origen microbiano es muy antiguo y conocido en todos los continentes. Sin embargo, no es hasta principios del siglo XX que se convierte en una opción biotecnológica para el manejo y aprovechamiento de grandes cantidades de desechos orgánicos de origen agroindustrial. En consecuencia, en la actualidad se ha convertido en una alternativa recurrente para convertir estas fuentes de polución en materiales útiles 13

de grandes cantidades de poli- β -hidroxibutirato en medios con altas relaciones de C/N. Es de notar también que poseen elevados contenidos de ácidos nucleídos, perjudiciales para la salud (8). La proteína de levaduras se caracteriza por un alto contenido de vitaminas del complejo B y un buen balance de aminoácidos, sin embargo, la presencia de alto contenido de ARN limita su consumo en humanos. Por su parte, la proteína de micro-algas presenta cierta toxicidad en niveles cercanos a los 100 g diarios en ensayos con seres humanos, apareciendo trastornos gastrointestinales (8). Adicionalmente se debe decir que el cultivo de estos microorganismos precisa de procesos sofisticados y de grandes gastos de inversión y operación (9) que han limitado también su progreso. El reino fungoideo es una alternativa productiva muy atractiva (9). Ciertas ventajas naturales respecto a otros microorganismos (10) deben ser destacadas como por ejemplo: buen contenido de proteína (del 20 %-30 % MS), tienen todos los aminoácidos esenciales y así son capaces de suplantar la carne, poseen pared quitinosa que actúa como una fuente de fibra dietética, tienen alto contenido de vitamina B y bajo contenido de grasa. Adicionalmente ha de destacarse que es virtualmente libre de colesterol. Por otro lado, la rentabilidad del cultivo de hongos es muy atractiva por su bajo costo de producción debido a que este puede ser cultivado en desechos agroindustriales lignocelulósicos (10). Estos materiales lignocelulósicos son poco aprovechados al tiempo que se producen de forma natural en cantidades enormes en la tierra pues se estima sean producidas unas 1x1010 TM cada año (11). Otra cuestión favorable al uso de hongos es que crecen muy bien en medios sólidos. La fermentación en estado sólido (FES) es un proceso que tiene grandes ventajas con respecto a la fermentación sumergida tales como (12): mayor productividad, menor costo de inversión, bajo consumo de energía, procesos más simples, menor cantidad de agua residual y mejor eficiencia en la recuperación de los productos. Dentro de los hongos comestibles más producidos a nivel mundial se encuentra la especie Pleurotus ostreatus (13). La biomasa de esta especie es rica en proteínas y vitaminas. Especialmente interesante resulta su contenido β-glucano que es muy reconocido por su actividad antioxidante y antitumoral (14). La información publicada sobre las tecnologías de producción de este basidiomiceto está fragmentada, dispersa y, en algunos aspectos, es escasa. De esta manera se ha definido como objetivo de este trabajo caracterizar los elementos tecnológicos más importantes publicados sobre la producción del basidiomiceto Pleurotus spp., de manera

que se puedan establecer las tendencias más relevantes en el desarrollo de tecnologías para su producción. MATERIAS PRIMAS Y SU ACONDICIONAMIENTO Especies más comunes Existen unas 2000 especies de hongos comestibles, 80 de ellas han sido cultivadas experimentalmente y sólo 5 o 6 se producen a escala industrial, entre las que se encuentran las del género Pleurotus (13). Los hongos de este género tienen un lugar importante entre los basidiomicetos empleados comercialmente, debido a sus propiedades gastronómicas, nutritivas y medicinales. Por otro lado, estos se pueden cultivar fácilmente en un gran rango de sustratos (15). En la tabla 1, se presentan las especies de Pleurotus encontradas en la bibliografía en orden de importancia. Con el objetivo de producir biomasa se destacan las especies de P. ostreatus, P. eryngii, P. sajor-caju, P. pulmonarius, P. sapidus, P. cornucopiae, P. djamor y P. citrinopileatus (16-19). Sustratos lignocelulósicos En la tabla 1, columna 2, se presenta la variedad de materias primas lignocelulósicas utilizadas en la producción de este género. En la mayoría de los casos son residuos agroindustriales (6, 20-22). Entre estos se destacan: la paja de trigo, la paja de arroz, la paja de cebada, el aserrín de madera, el bagazo de caña y, últimamente, pastos de corte como el pasto elefante. También se han empleado otros tipos de residuos lignocelulósicos como la paja de sorgo y la cascarilla de café (20). En los Estados Unidos, uno de los principales productores de este hongo, las materias primas más utilizadas para la producción de Pleurotus spp. son la paja de trigo y la cáscara de semillas de algodón (23). Una formulación frecuentemente utilizada en la preparación del sustrato para la producción de Pleurotus ha sido la mezcla de 75 % de cáscara de semilla de algodón, 24 % de paja de trigo y 1 % de caliza molida. Se adiciona también agua para incrementar el contenido de humedad de 67 a 69 % (23). Suplementos del medio El empleo de sustancias con el propósito de mejorar los rendimientos productivos en el crecimiento de los hongos ha sido una práctica bastante común según se deduce de la tabla 1. Esto es debido a que generalmente los residuos vegetales lignocelulósicos son materiales de bajo contenido de nitrógeno y algunos metales como el magnesio. En la tercera columna de la tabla 1 se presenta una gran variedad de suplementos reportados, tanto 14

Tabla 1. Reportes de sustratos y suplementos nutricionales empleados en el crecimiento de especies de Pleurotus spp. Especies

P. ostreatus

Sustratos lignocelulósicos Paja de páramo, de trigo, de cebada, de arroz, pulpa de café, hojas de banano, tallo de plátano, bagazo de caña de azúcar, tallo de maíz, aserrín, residuos de café de consumo humano, pasto elefante, residuos de maíz, y de quinua, Cedrus deodara, Abies pindrow, Populous ciliata, cáscara de semillas de algodón, cascarilla de café, fibra del mesocarpio de palma de aceite, astillas de eucalipto, astillas de álamo, aserrín de Simarouba amara Aubl. y Ochroma piramidale Cav. ex. Lam., Bactris gasipaes Kunth triturada, caña de azúcar triturada, junco blando (Juncus effusus), paja de sorgo, aserrín de Cedrus deodara, Abies pindrow, Populus ciliata, residuos de la industria de aceites esenciales (Laurus nobilis y Eucalyptus cinnerea), la hierba Leonotis sp, Sida acuta, Parthenium argentatum, Ageratum conyzoides, Cassia sophera, Tephrosia purpurea y Lantana camara, tuzas de maíz, rastrojo de quinua y mijo, residuos de la fabricación de leche de soya (okara), kenaf, cáñamo, lino, madera descompuesta, paja de arveja, residuos de pulpa de fruta deshidratada, residuales de extractos de hierbas como ginseng.

P. eryngii

Paja de cebada, paja de trigo, tallos de algodón, estiércol de cerdo.

P. sajor-caju,

Junco blando (Juncus effusus), paja de trigo.

P. pulmonarius P. sapidus

Jamaica (Hibiscus sabdariffa L.), plátano (Musa paradisiaca L.), arroz (Oryza sativa L.), bagazo de agave, pulpa y cáscara de frutas, tuza de maíz. Ensilajes de caña de azúcar.

Suplementos Heno de alfalfa, granos de cervecería, harina de trigo, harina de plumas, urea, sulfato de amonio, extracto de levadura, fitohormonas obtenidas de Rhizobium sp., salvado de soya, salvado de trigo, salvado de arroz , semilla de mijo, cal, caliza molida, KH2PO4, MgSO 47H 2O, Ca(NO 3) 24H 2O, CaCO 3 (2%) Nitrato de amonio, salvado de arroz, extracto de asafoetida NH4NO3 y Laspargina, agua residual del molido de la oliva, CaCO 3

Referencias

(16-18, 20, 23-49)

(16, 50-52)

(34, 53, 54) (32, 35, 55, 56) (57)

cual redunda en procesos de conversión más eficientes desde el punto de vista económico. El carbonato de calcio es otro suplemento frecuentemente utilizado en el cultivo de Pleurotus spp. Su empleo quizás se deba a que sirve de fuente de calcio, para el control del pH, para retener la humedad y para evitar la compactación del sustrato húmedo, aspectos claves para el desarrollo de las hifas y el cuerpo fructífero.

orgánicos como inorgánicos. En ese sentido se observa que se ha utilizado desde salvados de cereales hasta fitohormonas, en su mayoría ricos en contenido de nitrógeno, fósforo, potasio y magnesio. Sustratos mixtos son también comunes como el patentado por Ju (61) basado en aserrín, salvado de arroz y extracto ginseng, con 65 % de humedad. El suministro de algunos suplementos permite la inducción de propiedades deseadas en la biomasa final, tal como se aprecia en las patentes de Choi y Taek (62, 63) que, para aumentar el contenido de vitamina C del hongo, introducen quitosano en el medio de cultivo. Dentro de los suplementos inorgánicos más frecuentes se encuentran los ricos en nitrógeno, fosfatos y magnesio. Estos suplementos permiten un mejor crecimiento de las cepas y un mayor agotamiento de los residuos lignocelulósicos, todo lo

Pretratamientos de los materiales lignocelulósicos El complejo lignocelulósico está constituido de una matriz de carbohidratos de celulosa y lignina entrelazada por cadenas de hemicelulosa (64). Esta estructura ofrece gran resistencia al ataque de los microorganismos por lo que es un factor que afecta la productividad del proceso. En este trabajo se hará referencia a los diferentes pretratamientos aplicados con diferentes fines a este tipo de 15

Uno de los pretratamientos físico-químicos más utilizados también es el de explosión con vapor. En este tipo de tratamiento el efecto producido resulta de la combinación de fuerzas físico-químicas. El cambio brusco de presiones tiende a quebrar las fibras y a abrirlas, pero el efecto de la temperatura y la presencia del vapor de agua saturado inducen también a la ocurrencia de reacciones químicas de ruptura molecular de las hemicelulosas y celulosa (69). Este proceso logra un ablandamiento de la fibra (64, 68) pero, según Balat (68), aumenta el nivel de cristalinidad de la celulosa, al tiempo que hidroliza fácilmente las hemicelulosas y promueve la remoción de la lignina. Pretratamientos de esta naturaleza han sido patentados, como por ejemplo el establecido por Ladisch (71) que consiste en el calentamiento del material con vapor de agua hasta 220 ºC, manteniendo el pH del medio en el rango de autohidrólisis, lo que facilita la hidrólisis de la celulosa (71, 72). El material pretratado de esta forma, es usado con éxito para cultivar hongos (73). Dentro de las limitaciones de este procedimiento se citan la generación de compuestos inhibitorios para los microorganismos y enzimas que se emplean en las operaciones posteriores (69). La remoción por lavado del material no sólo tiene implicaciones ambientales sino de costos pues mucha de las hemicelulosas hidrolizadas se perderían de esta manera (69). La explosión con vapor es un procedimiento eficiente desde el punto de vista energético. Si se compara con los procedimientos mecánicos convencionales requiere 70 % menos de energía para lograr el mismo efecto (69). La adición de H2SO4, SO2, amoniaco o CO2 en la explosión de vapor puede mejorar eficazmente la hidrólisis enzimática que sigue por la menor formación de compuestos

materiales, teniendo en cuenta que el objetivo de estos es el mismo: facilitar el aprovechamiento de la biomasa. Con vistas a acelerar su degradación se emplean diversos pretratamientos que permiten que los microorganismos tengan acceso a la celulosa y hemicelulosas (65, 66). Los pretratamientos pueden ser físicos y químicos (11, 67), enzimáticos o una combinación de todos. Según Abril (64) y Balat (68), el pretratamiento ideal a estos materiales consiste en lograr fibras reactivas, separar las pentosas sin degradarlas, no generar compuestos que inhiban la fermentación y no requerir una reducción drástica del tamaño de partículas. Por otro lado, se deben emplear reactores con un tamaño razonable y de moderado costo, y no se deben generar residuales sólidos, además de ser un proceso simple, efectivo y requerir para su aplicación bajo contenido de humedad. Tratamientos físicos La transformación de estos materiales normalmente comienza con la reducción del tamaño de las partículas mediante procesos de astillado y molienda, lo que permite lograr la apertura de la fibra , disminuir el grado de cristalinidad de la celulosa (69) y facilitar la posterior penetración de los agentes químicos y enzimas (70). Se ha indicado que el molinado con bolas vibratorias es mucho más efectivo en la reducción de la cristalinidad de algunos materiales fibrosos (69). En la tabla 2, se presentan los principales tamaños de partículas reportados en la literatura para el cultivo de Pleurotus. Se observa que con mayor frecuencia oscilan entre 0,92 mm y 100 mm. En el caso de utilizar paja de trigo para la producción de hongos, ésta se pica a una longitud de 20 a 60 mm (23).

Tabla 2. Parámetros de operación en la producción de Pleurotus spp. Especie

P. ostreatus

Partícula (mm)

20 , (14,147,6); (1,55,5 2,0); (0,921,68); (30-50)

P. eryngii P. sajor-caju P. pulmonarius P. sapidus P. cornucopiae

(47,6-14,1); (50–100)

(50-100)

Humedad Temperatura del sustrato (ºC) (%)

Humedad relativa (%)

70; (75-90); 25; (20-28); 80; (3170; (70-80); (18-25); (7-34); 100); (86(60-70) 30; (25-30) 90); (80-92)

25 5,5; (70-80); (70(20-25) (6,5-7) 72),

(6,5-7) (70-72)

(20-25)

Luz (lux) (15-135) (2050) (80-100); (100-200); 900 (400-800) (1500-2000) (80-100)

Referencias

(26, 27, 29, 31, 34, 36, 39, 41, 42, 81-86) (50, 82, 87)

(15-135) 600

(34, 54, 86)

(15-135)

(86) (54)

viable la producción de combustibles y de otros productos (38). Sin embargo, el pretratamiento con amoníaco ha mostrado, recientemente, ser más efectivo con la ventaja de poder reciclarlo debido a su volatilidad (38). En general los pretratamientos con vapor, ácido o álcalis son efectivos y sirven para mejorar el aprovechamiento de la biomasa lignocelulósica. Sin embargo, recientemente se demostró mediante comparación que el tratamiento ácido es el más recomendable (66).

inhibitorios y por hacer más completa la extracción de las hemicelulosas (69). Se han propuesto otras alternativas de explosión con amoniaco y CO2 (69). El tratamiento con ozono es efectivo pero los altos índices de consumo de este gas lo hacen inefectivo desde el punto de vista económico (69). Tratamientos químicos Las alternativas más comunes de pretratamiento químico son con ácidos y álcalis (6). En el caso de la aplicación de ácidos, estos han sido concentrados a bajas temperaturas o, diluidos a altas temperaturas (68). Por cuestiones de costo y menor toxicidad la elección es casi siempre ácido sulfúrico (74), no obstante se ha reportado con buenos resultados también el uso del ácido fosfórico mezclado con acetona y otros solventes (11). El tratamiento con ácido concentrado opera a temperaturas bajas y cercanas a los 40 °C y consigue rendimientos en glucosa cercano al 90 % del teórico (74). Esta alternativa es costosa por el alto consumo de ácido y los gastos para su recuperación y reciclaje. Por otro lado, requiere de materiales especiales en el equipamiento, resistentes a la corrosión, que elevan el monto inicial de la inversión (74) y del mantenimiento. El costo de operación, por otro lado, se ve afectado por el elevado tiempo de reacción que se necesita en este proceso (74). El tratamiento con ácido diluido está más difundido en la práctica (75), consume menos ácido y ocurre a mayor velocidad debido a que se efectúa a temperaturas más altas (74). Una modificación a este tratamiento consiste en agregar CO2 en la fase líquida lo que permite aprovechar la formación de ácido carbónico (76). El calentamiento del material casi siempre se consigue con vapor, por lo que muchas veces es difícil diferenciar este tratamiento del de explosión con vapor (77). Este tipo de tratamiento permite remover las hemicelulosas y aumentar significativamente la digestibilidad de la celulosa (75). El tratamiento de la fibra lignocelulósica con álcalis es bastante frecuente también y se le atribuyen buenos resultados en el crecimiento de Pleurotus (38, 76). El efecto del pretratamiento alcalino depende del contenido de lignina de estos materiales. Un efecto positivo de este proceso es que aumenta la porosidad de los materiales lignocelulósicos (38) debido al hinchamiento del material, lo que ocasiona un incremento del área de la superficie interna, una disminución en la cristalinidad y en la cohesión estructural entre la lignina y los carbohidratos y el rompimiento de la estructura de la lignina. El tratamiento alcalino para eliminar la lignina mejora la digestibilidad de la celulosa, pero el hidróxido de sodio y otros álcalis son demasiado caros y difíciles de recuperar y reciclar para hacer

Pretratamientos enzimáticos Si se acepta que el proceso principal de aprovechamiento de la biomasa es aquel donde se obtienen los azúcares para los diferentes fines, entonces, al igual que en los demás, el pretratamiento enzimático sería aquel en el que se libera el camino hacia la conversión posterior de la celulosa y las hemicelulosas en azúcares más simples. Actualmente se realizan grandes esfuerzos por desentrañar la ruta crítica a seguir para liberar y separar secuencialmente la lignina sin que exista pérdida significativa de azúcares debido a la conversión precoz de las hemicelulosas (72, 78). El mecanismo de acción enzimático para degradar el complejo lignocelulósico aún no está totalmente comprendido debido a la gran variedad de estructuras en la biomasa y de enzimas que actúan de forma independiente o en sinergismo. En sentido general un pretratamiento enzimático podría ayudar al mayor crecimiento de Pleurotus en la biomasa, pero para esto se requiere lograr mejoras. Las tendencias que se observan en este sentido tienen tres direcciones: la búsqueda de un coctel enzimático balanceado que logre un mejor sinergismo (79), la mejora de la eficiencia de la producción de las enzimas y por tanto menores costos de adquisición y el perfeccionamiento de las enzimas en cuanto a su actividad y estabilidad (80), que reduzca los tiempos de tratamiento y aumente la reutilización de las enzimas. CARACTERÍSTICAS DEL PROCESO DE CULTIVO Parámetros de operación ambientales En la tabla 2, se presentan los principales parámetros de operación estudiados en la producción de Pleurotus. Se han registrado datos de pH, humedad del sustrato, humedad relativa del aire, temperatura e intensidad luminosa. El pH encontrado de las diferentes referencias va de ligeramente ácido a neutro. No se registran valores de pH por encima de 7. Aunque los microorganismos crecen bien en un rango de pH relativamente grande (88) su mejor desempeño está más restringido a un rango más pequeño de valo17

diado en rangos entre 7 y 37 ºC, en dependencia de la cepa y de la región geográfica de donde procede. Los límites óptimos de esta variable son más estrechos, en general, que los del pH, por eso se le ha dedicado esfuerzos para su control automático preciso, en casas de cultivo especialmente diseñadas para conseguir esto (81, 91, 92). El control de la intensidad de la luz como parámetro de operación está reconocido como importante para la eficiencia del cultivo y coloración final del cuerpo fructífero. Según una búsqueda bibliográfica realizada por Kibar et al. (86), este factor interactúa con la temperatura por lo que su nivel óptimo depende de ésta. Por otro lado, reportan que en el cultivo in vitro y en paja de arroz de P. sajur-caju, la luz inhibe el crecimiento vegetativo pero es necesaria para el crecimiento del cuerpo fructífero, aunque no influye en el tiempo de aparición del primordio en los primeros cinco días. Según estos autores, las combinaciones de etapas oscuras cada 12 horas y de cierta iluminación (5 lux) podrían ayudar al mejor desarrollo del cuerpo fructífero. En la literatura analizada este factor no es usado para optimizar el ambiente del cultivo. Según se observa en la tabla 2, los niveles de intensidad de luz utilizados son muy variables lo que no refleja claramente si podría ser una variable de peso en el desarrollo de procesos para la producción de biomasa del género Pleurotus. Otro factor muy importante es la composición del aire, en cuanto a oxígeno y a dióxido de carbono, que afecta el desarrollo de la hifa y del cuerpo fructífero (81). Se reconoce que altas concentraciones de CO2 estimulan la colonización del sustrato por las hifas, pero en la etapa de fructificación su influencia es negativa y que Pleurotus es muy sensible en este sentido (93, 94). Se ha recomendado que la concentración de este factor esté por debajo de los 1000 ppm (81).

res, de manera que el control de esta variable resulta importante. Por la naturaleza de los procesos de fermentación sólida, el control de este factor resultaría muy difícil o imposible de forma eficaz por lo métodos tradicionales. En la práctica para estos fines se acude al empleo en el medio de cultivo de sustancias con efecto tampón como la urea (89) y el carbonato de calcio, tal como se reporta en la tabla 1. El control del pH por esta vía demanda de la optimización de estas sustancias en el medio de cultivo (89) y puede ser un elemento que incremente significativamente el costo de producción. La humedad del sustrato está directamente relacionada con la disponibilidad de agua en el medio, factor muy importante para la actividad del hongo. Sin embargo, altas humedades pueden conducir a la compactación del medio, dificultando la transferencia de oxígeno, de otros gases y del calor metabólico. Al mismo tiempo puede dar base a la contaminación con bacterias u otros microorganismos. En el sustrato, la humedad oscila entre 60 y 80 %, niveles que se consideran normales para los procesos de fermentación sólida (90). No obstante, bajas humedades del medio hacen vulnerable su sistema de secado e influyen en el establecimiento de una menor productividad del hongo. La humedad del sustrato influye en el mayor o menor uso de agua en el proceso. Desde el punto de vista ambiental se debe tener en cuenta que el agua es un recurso escaso, por lo que al emplear mayores volúmenes, aumenta el impacto negativo del proceso. Por otro lado, una mayor utilización de agua implica mayores costos productivos, no sólo por el gasto de este recurso sino también, porque la liberación al medio del compost agotado por el hongo puede exigir un tratamiento de secado anterior a la salida de este residuo sólido. En general se reconoce que la humedad relativa del aire es un factor muy importante para el desarrollo del hongo (91) y que especialmente influye en la transición de su forma vegetativa a la reproductiva (81). Bajas humedades relativas producen el secado gradual del sustrato y de la masa del cuerpo fructífero, algo que de ningún modo puede ser positivo. Las humedades relativas que han sido investigadas oscilan entre 31 y 100 %, aunque los mejores resultados se reportan entre 85-95 %. Conseguir altas humedades relativas en el aire puede implicar un costo de inversión y operación del proceso que no se puede admitir. Por otro lado, un aire saturado puede conducir a la presencia de gotas de agua en el medio que den lugar a la contaminación del mismo. De esta manera, este es un factor de diseño que resulta de gran interés optimizar para las producciones industriales. La temperatura del cultivo es un factor muy importante para el desarrollo de los organismos vivos y como se observa en la tabla 2 ha sido estu-

Biorreactores tipos La producción de biomasa del hongo Pleurotus a partir de su cuerpo fructífero se basa en el proceso de FES. En la literatura se han reportado diferentes tipos de fermentadores para el proceso de FES. En general estos equipos son de fermentación estática o dinámica (90). Dentro de los fermentadores estáticos se encuentran el de bandeja y el de cama estática y dentro de los fermentadores agitados se citan el de túnel, el de disco rotatorio, el de tambor rotatorio, el de tanque con agitación y el continuo tipo tornillo (90). Considerando que el crecimiento de la biomasa del cuerpo fructífero se realiza fuera de la celda de crecimiento del micelio, o sea, de forma aérea, los fermentadores más recomendables serán los estáticos. La operación de este fermentador es simple, sin partes móviles, no requiere de agitación mecá18

(PVC) (95). La productividad alcanzada en este dispositivo en un proceso de 25 - 30 días; varió entre 66 y 79 kg/m2/año (95). La fermentación en botella recientemente ha conseguido nuevos avances en la patente de Kim (63) que permite acelerar el proceso empleando un material plástico capaz resistir la esterilización y cambios bruscos de temperatura. Suárez (96) ha patentado una instalación para el cultivo de champiñón, con ahorro de espacio acudiendo a una geometría circular en forma de iglú.

nica y ocurre por lotes. En la literatura se reportan cinco tipos de fermentadores para la producción de Pleurotus por FES: camas fijas tipo caballón, camas en estantería o bandejas, en botellas, en bolsas plásticas y en columnas perforadas (4, 14, 21). El proceso en caballón es el más antiguo y menos costoso. Consiste en amontonar el sustrato en el piso como para compost. Este proceso es el menos eficiente ya que ocupa grandes áreas de espacio para la producción, con riesgos de contaminación del producto final. El fermentador tipo cama en estantería es mucho más eficiente en cuanto al área disponible, pues aprovecha mejor la posición vertical. Por su ubicación posee mejor control de la asepsia, sin embargo, incrementa los costos iniciales de inversión. La fermentación en botellas es muy eficiente en cuanto a la automatización y el control de la asepsia pero sus costos de inversión son altos al igual que los costos de operación (22). En la figura 1 se muestran fotos del cultivo de Pleurotus en bolsas y en columnas rellenas perforadas. El cultivo en estos sistemas ha emergido como tecnología económica, con buenos resultados en la producción, ocupando menos espacio por unidad de volumen en la cámara de fermentación.

RESULTADOS PRODUCTIVOS Como se observa en la tabla 3, el principal resultado productivo estudiado para la especie Pleurotus, es la eficiencia biológica expresada en kilogramos de hongos frescos/100 kg de sustrato seco. En la literatura consultada esta respuesta es muy variable y oscila entre 2,97 y 104,3 %. El resultado es una función de la especie de Pleurotus, el tipo de materia prima, el pretratamiento, los suplementos utilizados y los parámetros de operación del biorreactor. CONCLUSIONES El cultivo de basidiomiceto Pleurotus spp. cuenta con la posibilidad de usar una gran variedad de residuos lignocelulósicos, los que apropiadamente complementados con algunas fuentes de nitrógeno, fosfatos y algunos minerales permiten lograr producciones de biomasa de alta calidad para la alimentación humana. Otro factor de gran importancia para alcanzar una mayor eficiencia y productividad en el cultivo resulta de la aplicación de pretratamientos a la biomasa que permitan un mayor acceso del cuerpo del hongo a los recursos que almacena la estructura lignocelulósica. Existe consenso de que el uso de ácido sulfúrico diluido consigue los mejores resultados sin que se puedan descartar totalmente los demás.

Figura 1. Cultivo de Pleurotus ostreatus: (a) en bolsas y (b) en columnas rellenas. El cultivo de hongos en diferentes recipientes, con facilidades específicas, se encuentran con frecuencia protegido por patentes. Así, por ejemplo, en México se ha patentado el cultivo de Pleurotus ostreatus en tubos perforados de cloruro de polivinilo

Tabla 3. Resultados productivos de algunas especies de Pleurotus. Especie

Tiempo de cosecha (días)

P. ostreatus

30; 25

P. sajor-caju P. pulmonarius P. cornucopiae P. citrinopileatus

25; 32 32

Eficiencia biológica (%) (2,97-32,94); 62,61; (8-94,39); 104,3; (18-55); (22,9-139); (14,09-52,97); (28,09-96,67), 128 61, (32,2-70,2) (25,8-79,6) (96,4-99,8) (14,30-33,50) 65,40

Referencias (4, 9, 25-27, 31, 34, 36, 42, 97) (9, 34, 54) (35) (54) (60)

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Factores de operación como la humedad del aire, su temperatura y contenido de CO2 son definitivamente de gran importancia para la productividad del proceso, mientras no hay consenso sobre la acción de otros, como la intensidad de la luz. En sentido general, la producción de Pleurotus se realiza en procesos de fermentación sólida con un alto nivel de empirismo. AGRADECIMIENTOS La realización del trabajo de investigación que ha servido de base para esta publicación ha contado con fondos de la Secretaría Nacional de Educación Superior, Ciencia y Tecnología del Ecuador (SENESCYT) otorgados en la convocatoria de becas de 2008. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1. Anupama, Ravindra P. Value-added food: Single cell protein. Biotechnology Advances 18:459-79, 2000. 2. Chacón A. Perspectivas actuales de la proteína unicelular en la agricultura y la industria. Agronomía Mesoamérica 15(1):93-106, 2004. 3. Robles-González V, Galíndez-Mayer J, Rinderknecht-Seijas N, Poggi-Varaldo HM. Treatment of Mezcal Vinasses: A Review. Journal of Biotechnology 157:524-46, 2012. 4. Martínez-Carrera D, Aguilar A, Martínez W, Bonilla M, Morales P, Sobal M. Commercial Production and Marketing of Edible Mushrooms Cultivated on Coffee Pulp in Mexico Dordrecht, The Neterhlands Kluwer Academic Publishers 2000. 471-88. 5. Gao Y, Li D, Liu Y. Production of Single Cell Protein from Soy Molasses Using Candida tropicalis. Ann Microbiol 62:1165-72, 2012. 6. Pandey A, Soccol CR. Bioconversion of Biomass: A Case Study of Ligno-cellulosics Bioconversions in Solid State Fermentation. Braz arch biol technol 41(4):379-90, 1998. 7. Hamer G. Methanotrophy: From the Environment to Industry and Back. Chemical Engineering Journal 160:391-7, 2010. 8. Otero M, Bernal G, Almazán O. Fuentes de materias primas y microorganismos utilizados para la producción de proteína unicelular. Ciudad de La Habana: Editorial CientíficoTécnica; 1982. p. 52. 9. Mane-Vijay P, Patil-Shyam S, Syed-Abrar A, Baig-Mirza MV. Bioconversion of low quality lignocellulosic agricultural waste into edible protein by Pleurotus sajor-caju (Fr.) Singer. Journal 20

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ICIDCA sobre los derivados de la caña de azúcar, 2014, vol. 48, no. 2 (mayo-agosto), pp. 24 - 28

Síntesis del pentahidrogenosulfato de fructosa empleando un nuevo catalizador del tipo complejo básico trietilamina-clorosulfónico Yanay Martínez-Perez1, Laura A. Lamí-Izquierdo1, Jorge L. Leyva-Simeón2, Juan E. Tacoronte-Morales2 1. Instituto Cubano de Investigaciones de los Derivados de la Caña de Azúcar, (ICIDCA.) Vía Blanca 804 y Carretera Central, San Miguel del Padrón, La Habana 11000, Cuba yanay.martinez@icidca.edu.cu. 2. Centro de Ingeniería e Investigaciones Químicas, CIIQ. Vía Blanca y Palatino, Cerro, La Habana, CP 12000, Cuba RESUMEN Se sintetizó un sistema molecular del prototipo complejo básico (trietilamina-clorosulfónico) a partir de la trietilamina, con rendimiento de 95 %. Se desarrolló un nuevo método de síntesis de sulfatación de fructosa donde se empleó un catalizador del tipo: complejo trietilamina-clorosulfónico, en el que se obtuvo el hidrogenosulfatoderivado correspondiente (pentahidrogenosulfato de fructosa) por vía catalítica heterogénea en fase líquida, con rendimiento de 92 %. Tanto las temperaturas de fusión como los espectros de RMN-1H y RMN-13C permitieron caracterizar el hidrogenosulfatoderivado que se obtuvo. Palabras clave: pentahidrogenosulfato de fructosa, complejo trietilamina-clorosulfónico, proceso sostenible. ABSTRACT One molecular system basic-complex prototype was synthesizing (triethylamine-chlorosulphonic complex) from triethylamine, with yield of 95%. A new synthetic method was developed for fructose sulphatation where triethylamine-chlorosulphonic complex was used as catalysts, obtaining the corresponding hydrogensulphate derivative (pentakisfructose) via heterogeneous catalytic in liquid phase, with yield of 92%. The melting points as well as NMR-1H/13C spectral data allowed characterising the obtained hydrogensulphate derivative. Keywords: pentakisfructose, triethylamine-chlorosulphonic complex, sustainable process.

solucionar problemas sintéticos en la química farmacéutica, catálisis y sucroquímica, específicamente en la optimización energética y atómica de diferentes procesos a escala de laboratorio y planta piloto. Para la obtención de pentahidrogenosulfato de fructosa, se emplean procesos catalíticos (homogéneos). El más empleado es el que utiliza, como agente sulfatante, grandes volúmenes de piridina-

INTRODUCCIÓN En la síntesis química actual se han implementado sistemas moleculares del tipo complejos básicos, estos materiales se emplean como catalizadores en la química no convencional para implementar nuevas vías sintéticas (1). El diseño y la aplicación específica y selectiva de estos sistemas catalíticos están orientados a 24

Equipos utilizados, condiciones de registro y procedimientos Estufa de vacío. La activación superficial del complejo básico (P = 25 Pa, 1 h a T = 50 ºC), así como el secado del pentahidrogenosulfato de fructosa (T = 60-70 C, hasta peso constante) se realizaron en una estufa de vacío Heraus (Suiza). Temperatura de fusión (Tf). Las temperaturas de fusión de los compuestos obtenidos se determinan en un equipo Electrothermal modelo IA6304, en capilares abiertos y no fueron corregidas. Visualización de los cromatogramas. Se empleó una lámpara UV a λ = 254 y 365 nm del tipo Lamp UV Spectroline, Modelo ENF 240 °C 115 v 60 Hz 0,20 Amp Spectronic Corporation New York, USA. Revelado de los cromatogramas. El revelado se realizó con H2SO4(c)/EtOH (96 %) (1:1 v/v) y vapores de iodo. Cromatografía de capa fina (CCF). El desarrollo de la reacción de sulfatación se siguió mediante cromatografía de capa fina, donde se emplearon cromatoplacas preparativas de sílica gel 60F254 MERCK de 5 cm de ancho por 10 cm de largo y 0,25 mm de espesor. Como fase móvil se usaron diferentes mezclas de disolventes: fructosa y su pentahidrogenosulfato: acetato de etilo-metanol (4:2 v/v) o benceno. Cromatografía de columna (CC). La purificación del pentahidrogenosulfato de fructosa se realizó mediante cromatografía de columna, donde se empleó como fase estacionaria sílica gel 60 (70230 mesh ASTM), y diferentes mezclas de disolventes como fase móvil: fructosa y su pentahidrogenosulfato: acetato de etilo-metanol (4:0.5 v/v) o benceno. Espectroscopía RMN-1H y 13C. Los espectros RMN-1H y 13C se registraron en un equipo BRUKER ACF-250F, a una frecuencia de resonancia de 250,13 MHz y 62,90 MHz, respectivamente. Se emplearon cloroformo deuterado (CDC13) y dimetilsulfóxido deuterado (CD3SOCD3) como disolventes y el tetrametilsilano (referencia interna). Los espectros se realizaron en el Laboratorio de Antígenos Sintéticos, U/H-MES.

trióxido de azufre, que además actúa como catalizador (2-5). Este método presenta desventajas operativas, tales como: variable eficiencia atómica, elevado costo del catalizador, productos colaterales, tedioso y extenso tratamiento de la mezcla reaccionante y de eliminación del catalizador de la masa del producto, así como un severo impacto tóxico al utilizar como disolvente y catalizador, piridina-trióxido de azufre (Py-SO3) y N,N-dimetilformamida durante el proceso de sulfatación (2). El sistema molecular del tipo complejo básico trietilamina-clorosulfónico, puede constituir una variante catalítica alternativa en procesos de sulfatación para la síntesis de hidrogenosulfatoderivados y la eliminación del complejo Py-SO3, en condiciones de catálisis heterogénea en fase líquida (CHFL) (6 - 8). Este proceso se considera de tipo sostenible, por el empleo de la catálisis (9 y 10) con un mínimo impacto ambiental (11), una elevada eficiencia atómica y con una potencial capacidad de escalado a nivel industrial y de reutilización del catalizador. En la metodología desarrollada se sustituye el complejo piridina-trióxido de azufre por el complejo trietilamina-clorosulfónico como catalizador, lográndose con ello incrementar la sostenibilidad del proceso al disminuir la generación de productos colaterales, reducir la manipulación del complejo piridina-trióxido de azufre y eliminar el tedioso tratamiento de las mezclas reaccionantes. El objetivo general del trabajo consistió en sintetizar pentahidrogenosulfato de fructosa empleando un nuevo catalizador, con alta eficiencia atómica para ser utilizado en la industria farmacéutica y sucroquímica. Los objetivos específicos fueron los siguientes: 1. Sintetizar el sistema molecular complejo básico. 2. Desarrollar un método de síntesis para la sulfatación de fructosa mediante el empleo de este catalizador. 3. Caracterizar el sulfatoderivado obtenido. MATERIALES Y MÉTODOS Materiales Materias primas, reactivos y disolventes empleados Fructosa p.a.---------------------------------------- FLUKA TEA, ácido clorosulfónico, MgSO4, ácido sulfúrico 98 % p.a --------------------------------------- MERCK Cloroformo, dimetilformamida (DMF), metanol (reactivo) ---------------------------- Riedel-de Haën Diclorometano, bp.a ----------------------------- MERCK Acetato de etilo p.a. -------------------------- PANREAC Etanol (96 %) ------ -------------------- Grado técnico

Métodos Síntesis del complejo básico de trietilamina-clorosulfónico En un matraz de fondo redondo de tres bocas, de 100 mL de capacidad, equipado con condensador a reflujo, se colocó una solución de 21 mL de trietilamina en 50 mL de diclorometano. Este sistema se enfrió hasta una temperatura de 0 °C, adicionándole, a través de un embudo goteador, una 25

evaporador hasta peso constante. De las mezclas resultantes se aísla el pentahidrogenosulfato de fructosa mediante cromatografía de columna y se seca al vacío hasta peso constante.

solución de 5 mL de ácido clorosulfónico en 25 mL de diclorometano (previamente preparada). La mezcla reaccionante se agitó a 600 min-1 durante dos horas y media. Pasado este tiempo se vertió sobre 60 mL de hielo/agua destilada, formándose dos fases. Luego que se separaron las fases, mediante el uso de un embudo separador. La fase orgánica resultante se lavó con alícuotas de 30 mL de agua destilada fría, hasta neutralidad. A continuación el líquido que se obtuvo se secó sobre 20 g de sulfato de magnesio y se evaporó con el empleo de un rotoevaporador hasta un peso constante. El sólido blanco obtenido, complejo básico de trietilamina-clorosulfónico se guardó a temperatura entre 4 y 10 °C.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN Síntesis del catalizador El complejo básico de trietilamina-clorosulfónico se sintetizó por tratamiento en frío (0-5 ºC) de 0,15 mol de trietilamina con ácido clorosulfónico durante dos horas y media (figura 1). Al comparar este método con el descrito por Yoshihiro Nitta (2) para la obtención del complejo de piridina-trióxido de azufre (análogo estructural), se observó que el primero disminuye el gasto de reactivos, la reacción transcurre más rápidamente y en un número menor de pasos, además de que el tratamiento de la mezcla reaccionantes es más sencillo. El método de síntesis tradicional incluye la reacción de los sustratos sacáridos (monosacáridos o disacáridos) con una disolución de piridina en ácido clorosulfónico, complejo de piridina-trióxido de azufre o ácido sulfúrico concentrado, en condiciones de extracción a reflujo entre 5-8 horas y los rendimientos descritos alcanzan 80-90 % (12). Además de que queda piridina adherida al producto sulfatado.

Método para la síntesis del pentahidrogenosulfato de fructosa En un matraz de fondo redondo de tres bocas, de 50 mL de capacidad equipado con condensador a reflujo, se colocaron 0,4 g de fructosa y 15 mL de dimetilformamida. Estos sistemas se agitaron a 600 min-1 durante diez minutos a temperatura ambiente. A continuación se adicionaron, a través de un embudo goteador, 2,3 mL de ácido clorosulfónico y 3 g del catalizador previamente activado. Las distintas mezclas reaccionantes se calentaron a 60 °C por 4 h y luego se vertieron sobre 80 mL de agua destilada. La suspensión generada se disolvió con 30 mL de cloroformo. Las fases acuosas y orgánicas se separaron a través de un embudo separador, guardando las acuosas, que contenían el catalizador para ser sometido a un proceso de recuperación (con vista a su reutilización). Las fases orgánicas resultantes (que contenían los productos de reacción) se evaporaron con el empleo de un roto-

Figura 1. Ecuaciones de las reacciones para la obtención del catalizador.

Tabla 1. Tiempo de reacción (tr), rendimiento (Rend.) y temperaturas de fusión (Tf) del catalizador. Catalizador Complejo básico clorosulfónico

R OH + HSO3Cl

tr (h) 2,5

trietilamina-

Catalizador Disolvente, Reflujo (t. reacc.)

Rend. (%) 95

Tf (ºC) > 84-86 descomp.)

(con

O R S OH + HCl (ac) + H2 (g) O

Figura 2. Esquema de reacción para la síntesis del pentahidrogenosulfato de fructosa. 26

El compuesto se vertió sobre una mezcla de hielo/agua destilada para eliminar la trietilamina que no reaccionó, pasando a la fase acuosa. La mezcla de fases se separó, quedando en la fase orgánica el producto de interés. Dicha fracción se lavó con agua destilada fría, hasta neutralidad, para eliminar la trietilamina que quedó sin reaccionar. Luego, a la fase orgánica resultante se le adicionó sulfato de magnesio para eliminar toda el agua que pudiera quedar en la mezcla. Después de dos horas se formó un sólido de color blanco, el cual se guardó en condiciones de refrigeración, para utilizarse posteriormente como catalizador. En el proceso de síntesis para obtener el catalizador, se colocó una trampa de gases hacia un baño de solución básica saturada (NaHCO3/H2O) para evitar que se desprendan vapores de ácido sulfúrico y cloruro de hidrógeno. Dicha trampa de gases hace que estos vapores se absorban en la solución básica y formen una sal mixta de cloruro y sulfito de sodio (NaCl y NaSO3), evitando así emanaciones al medio ambiente. La adición de ácido clorosulfónico a la mezcla reaccionante para la síntesis, se realizó de forma lenta a través de un embudo separador teniendo en cuenta que su interacción con bases orgánicas provocan reacciones muy exotérmicas (6).

Figura 3. Cromatogramas de la reacción de síntesis del pentahidrogenosulfato de fructosa. Tabla 2. Rendimiento práctico y temperaturas de fusión (Tf) del hidrogenosulfatoderivado H id r og e n o su lfa to

R e n d im ie n to

d e r iv a d o

p r á c tic o (% )

Pentahidrogenosu 92 lfato de fructosa

Síntesis del pentahidrogenosulfato de fructosa Esta síntesis se llevó a cabo mediante catálisis homogénea en fase líquida. Dichas metodologías se propusieron a partir de los procedimientos descritos por Whistler y Wolfrom (12) para la elaboración de un análogo estructural (monosulfato de glucosa). El pentahidrogenosulfato de fructosa se sintetizó según la figura 2. El avance del proceso de sulfatación y el tiempo de reacción se determinaron mediante cromatografía de capa fina (CCF), donde se observó una mancha correspondiente a un compuesto de menor Rf entre 0,12-0,35, más polar (hidrogenosulfatoderivados) que la del carbohidrato de partida (Rf entre 0,60-0,85). Este hecho fue una evidencia experimental de que la conversión química de carbohidratos a sulfatos, tuvo lugar sin la formación de productos colaterales (α, β-epímero), lo cual se corroboró por RMN-1H y 13C (figura 1, 2 y 3). El aislamiento de las mezclas reaccionantes se realizó mediante filtración a vacío y el catalizador se reutilizó (hasta diez experiencias), donde se conservaron sus propiedades catalíticas (Rend. = 77-70 %). En la tabla 2 se presenta el rendimiento práctico y la temperatura de fusión del hidrogenosulfatoderivado, luego de ser purificado mediante croma-

T f (°C )

63-65 (14)

Figura 4. Espectro RMN-1H del hidrogenosulfatoderivado. tografía de columna. Estos valores experimentales coinciden con los informados en la literatura (13). En el espectro de RMN-1H se muestra una única señal de gran resolución, intensidad y significación analítica en la región alrededor de 10,5 ppm, que integró cinco protones como un singlete, y que corresponde a un grupo hidrogenosulfato (-SO3H) presente en la estructura. Reveló, además, las señales de uno y dos protones que conformaron el anillo (cinco miembros), respectivamente. Estos protones se observaron en 5,9 ppm correspondiente a H1 como un singlete, 5,6 ppm perteneciente a H3 como un triplete, 5,5 y 5,4 ppm propios de H5α y H5β como dobletes, 5,3 ppm refe27

hols and phenols in solution and under solventfree conditions. Chinese Chem Letters, 20 (4), 439-443 2009. 2. Yoshihiro, N.; Komae-Machi, M. Disaccharide polysulfate alumium compound and method. Pat. US3432489, Mar. 11, 1969. 3. Orjales, A.; Mosquera, R. Procedimiento de preparación de un nuevo derivado sulfatado de diosmina. Fábrica Española de Productos Químicos y Farmacéuticos, S.A. (FAES). ES Pat. 2041216. 01.11, 1993. 4. Asimov, I. Life and Energy: An exploration of the physical and Chemicals basis of modern biology, Doubleday & Co., Inc., New York. USA, 1962. 5. Terentí, O. Estudios sobre la síntesis en fase sólida de oligosacáridos tipo heparina. Universidad SEVILLA. Tesis Doctoral. 2004. 6. William, C.R.J. Chlorosulfonic acid: a versatile reagent. Royal Soc Chem (UK) Pg.175, 2002. 7. Attila, D.; Kiss, L. Method for preparing sulphate esters effective in the treatment of hiv (human immunodeficiency virus) infections, and aids. WO Pat. 000879. 09 01, 1997. 8. Van-Boeckel, A.; Constant, A.; Westerduin, P Derivados de hidratos de carbono. ES Pat. 2176609. 01 12, 2002. 9. Guerasimov, Y.; Dreving, V.; Eriomin, E.; Kiseliov, A.; Lebedev, V.; Panchenkov, G.; et al. Curso de Química Física Tomo II. Ed. MIR Moscú. p 280- 281, 1961. 10. Sheldon, R.A.; Arends, I.; Hanefeld, U. Green Chemistry and Catalysis. WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA Weinheim Germany, Cap. I y II., 5-7, 35-43, 50-75 ISBN 978-3-527-307159, 2007. 11. Rothenberg, G. Catalysis. Concepts and Green Applications. WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim Germany, Capítulo 1, 3 and 7, ISBN: 978-3-527-31824-7, 12-22, 23-24, 127173, 2008. 12. Whistler, R.L.; Wolfrom, M.L. Reactions of carbohydrates. Methods in carbohydrates chemistry. Academic Press Inc. New York, Volume II, 298-303. 1963. 13. Dov, M. Método para fabricar composiciones farmacéuticas a base de oligosacáridos sulfatados sintéticos. Marion Laboratories, Inc. ES Pat. 2005852, 01.04, 1989.

Figura 5. Espectro RMN-13C del hidrogenosulfatoderivado. rente a H2 como un doblete y en 5,0 ppm perteneciente a H4 como multiplete. En el espectro de RMN-13C para el hidrogenosulfatoderivado se observaron como señales distintivas las perteneciente al carbono carbonílico en 191,0 ppm, C1. Esta señal es la más desblindada para este compuesto, debido a la presencia del grupo éster en su entorno electrónico. Otras señales propias aparecieron alrededor de: 76 ppm (C7), 75 ppm (C5), 70-72 ppm (C3, C2) y 69-67 ppm (C4 y C6). Todas estas señales se detectaron en estos intervalos espectrales, debido a la presencia del anillo furánico. Los desblindajes de todas estas señales, tanto por espectroscopía de RMN-1H como RMN-13C confirmaron la transformación del sustrato hidroxifuncionalizado a su correspondiente hidrogenosulfatoderivado. CONCLUSIONES Se sintetizó un sistema molecular del prototipo complejo básico, con rendimientos de un 95 % en condiciones experimentales relativamente sencillas y reproducibles. Se desarrolló un nuevo método de síntesis de sulfatación de fructosa donde se obtuvo el hidrogenosulfatoderivado con un rendimiento de 92 %. Tanto las temperaturas de fusión como los espectros de RMN-1H y RMN-13C permitieron caracterizar el hidrogenosulfatoderivado que se obtuvo. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1. Shirini, F.; Sakhaei A.; Abedini M. V. (HSO4)3 catalyzed chemo-selectivity acetylation of alco-

ICIDCA sobre los derivados de la caña de azúcar, 2014, vol. 48, no. 2 (mayo-agosto), pp. 29 - 34

Cálculos técnicos en el diseño de una planta de biogás. Caso de estudio "Tratamiento de vinazas de destilerías en reactores UASB" Yaniris Lorenzo-Acosta1, Antonio Valdés-Delgado2, Fidel Domenech-López1, Lixis Rojas-Sariol1, Felipe Eng-Sánchez1 1. Instituto Cubano de Investigaciones de los Derivados de la Caña de Azúcar, (ICIDCA.) Vía Blanca 804 y Carretera Central, San Miguel del Padrón, La Habana 11000, Cuba yaniris.lorenzo@icidca.edu.cu. 2. Cubaenergía. Calle 20 entre calle 41 y 47, Playa, La Habana, Cuba

RESUMEN La digestión anaerobia en reactores UASB es muy utilizada, desde los años 80´ en países latinoamericanos, a escala industrial, para tratar efluentes líquidos, entre ellos, las vinazas de destilerías. De ahí la importancia de presentar los resultados de las potencialidad de una planta de biogás al tratar las vinazas de una destilería de 500 hL etanol/d. Los resultados técnicos muestran que para tratar toda la vinaza generada con 50 kg DQO, para su conversión en energía eléctrica, es necesaria la instalación de dos reactores UASB de 1160 m3 cada uno; siendo las potencialidades de producción de esta tecnología de 12821 m3 biogás desulfurizado/día, 21796 kWh eléctrico, 4,33 t/día lodo seco y 716 m3 vinaza/día con 15 kg DQO/m3, que pueden ser utilizadas en el fertirriego de la caña de azúcar, como opción de cierre de ciclo de tratamiento y disposición de corrientes. Palabras clave: reactores UASB, vinazas de destilerías, cálculos técnicos. ABSTRACT Anaerobic digestion in UASB reactors has been widely used since the 80's in the Latin-American countries, at industry level, to treat liquid effluents such as distillery vinasses. That is why the importance of presenting the results of a biogas plant potentials when treating the vinasses of a 500 HL ethanol/d distillery. The technical results show that in order to treat all the vinasses generated with 50 kg COD for its conversion in electric energy, the installation of two 1160 m3 UASB reactors is needed, being the production potentials for this technology: 12821 m3 desulphurized biogas/day, 21796 kWh of electric power, 4,33 t/day of dry sludge and 716 m3 vinasses/day with 15 kg COD/m3 that can be used in the ferti-irrigation of sugarcane as an option to close the treatment cycle and waste disposal. Keywords: UASB reactors, destileries vinasses, technical calculation .

INTRODUCCIÓN

que dan respuesta a la contaminación de las aguas residuales (1, 2). Esto es especialmente interesante, dentro del campo de las instalaciones agroindustriales, las que pueden cubrir una parte de sus necesidades energéticas a partir de sus propios residuales, para complementar o reemplazar los combustibles fósiles.

La digestión anaerobia como alternativa para el tratamiento de efluentes, representa una excelente opción para la sustitución de combustibles fósiles no renovables, a la vez que ofrece soluciones eficientes, 29

A nivel mundial, existen diferentes tipos de reactores anaerobios diseñados para tratar efluentes, siendo los Reactores Anaerobios de Cama de Lodo de Flujo Ascendente, o Up Flow Anaerobic Sludge Blanket, conocido por sus siglas en inglés como (UASB reactors), los más empleados para el tratamiento de los efluentes líquidos. Estos reactores fueron desarrollados en Holanda en los años 70´ (1) y hoy día son especialmente utilizados para el tratamiento de residuales de destilerías, (2, 3). La aplicabilidad de los reactores UASB se basa en la posibilidad de tratar efluentes líquidos de muy alta carga orgánica a bajos tiempos de retención y altas eficiencia de hasta 90 %, (3 - 6), con bajos costos de construcción, producción y mantenimiento, (7, 8), por lo que fueron muy utilizados desde los años 80´, también en países latinoamericanos a escala industrial (2).

•

• • •

MATERIALES Y MÉTODOS

•

Los productos de valor agregado que se producen en una planta de biogás (2, 8) son: . • biogás: mezcla de gases (principalmente metano y dióxido de carbono), de alto poder energético. • lodo microbiológico de valor fertilizante, que contiene los microorganismos responsables de la degradación de la materia orgánica. • efluente tratado que puede utilizarse como agua de riego.

• •

De esta forma, para determinar el potencial de producción y diseño de una planta de biogás, tratando vinazas de destilería en reactores UASB, se utiliza un caso de estudio de una destilería de 500 hL etanol/d.

vinaza en la destilería se tuvo en cuenta el índice de generación y la capacidad de operación de la destilería al 90 %. Se considera que la tecnología logra disminuir la Demanda Química de Oxígeno (DQO) de las vinazas en un 70 % y la Demanda Bioquímica de Oxígeno (DBO) en más de un 95 %, mitigando apreciablemente la afectación al medio ambiente. Se considera que en la digestión anaerobia el rendimiento de bacterias esperado Y (0,1 kg biomasa/ kg DQO), el metano en el biogás es el 70 % y la temperatura de trabajo del reactor 35 °C. La equivalencia volumétrica del metano referida a DQO es de 0,35 (m3 metano/kg DQO) (10, 11). La producción de lodo está relacionada con la cantidad de DQO convertida, para un rendimiento del 10 % (11). El consumo de micronutrientes; Urea (NH2)CO y fosfato de amonio (NH4)2 HPO4, se basa en la relación óptima DQO:N:P de 100:1:0,1 (12, 13). Una parte de la vinaza postratada, se utilizará para la desulfurización del biogás, que después se recircula al proceso y que se une con el resto de los efluentes líquidos de la planta para el fertirriego de la caña como acción de cierre de ciclo en el aprovechamiento total de los efluentes. Se considera que todo el biogás producido y desulfurado será destinado totalmente para alimentar la microturbina y generar electricidad. El índice de generación de electricidad por metro cúbico de biogás es de 1,7 kWh/m3 biogás (14).

En el diseño de una planta de biogás es necesario calcular el volumen del reactor y para ello se precisa saber las características de la vinaza a tratar, en términos de contaminación y la carga de operación del reactor (carga orgánica volumétrica). El cálculo del volumen total de reactor UASB a construir, necesario para tratar la vinaza, se calcula teniendo en cuenta la DQO de la vinaza a la entrada del reactor, el flujo de generación cuando la planta trabaja al 100 % de su capacidad, la máxima carga orgánica volumétrica de trabajo del reactor y el factor de diseño de 1,1 (9). El flujo del efluente a tratar, su composición en términos de DQO y su temperatura, así como la eficiencia de remoción del tratamiento anaerobio y el porciento del metano en el biogás, son indispensables para determinar la cantidad de biogás que se obtendrá en una planta de este tipo. Teniendo en cuenta las premisas anteriores, y las ecuaciones 1 y 2 se calcula el potencial de biogás a generar (9,11).

Premisas del caso de estudio • El caso de estudio corresponde a una destilería de capacidad potencial de producción de alcohol de 500 hL/día que trabaja a 90 % de su capacidad los 270 días del año. • El índice de generación de vinaza es de 1,6 m3 vinaza/hL etanol con concentración de 50 kg DQO/m3, la que se utilizará totalmente para la producción de biogás. • Para el cálculo de las potencialidades de los productos generados, se utilizaron las diez ecuaciones básicas, reportadas (9). • Los balances de masa y energía, están referidos a la tecnología de tratamiento anaerobio para producir biogás en reactores UASB y su uso, para generar energía eléctrica, una vez desulfurado. • Para el cálculo del potencial de generación de

CH4(m3/d) = Q*DQO biodegr.*(1-Y) *?COD-biodegr* 0,35 * (t + 273)/273 (Ec.1) 30

Los índices de producción y diseño se calculan, teniendo en cuenta las etapas de adecuación de este efluente, antes de la digestión anaerobia. De esta manera, los balances de masa y energía, dan como resultado que la vinaza neutralizada, fría y después de la etapa de acidogénesis, entra a los reactores UASB para su metanogénesis con una concentración de 43 kg DQO/m3 a un flujo de 893 m3/d (tabla 1). Teniendo en cuenta las premisas del caso de estudio, se necesitan construir 2 reactores de alrededor de 1160 m3 cada uno (tabla 1) para tratar toda la vinaza generada. Los insumos de las materias primas de la tecnología de producción de biogás en reactores UASB, se basan en los consumos de fosfato diamónico, urea, agua para preparar los nutrientes y cal como neutralizante preparada a 4 °Be, los que se reflejan en la tabla 2. Además del consumo de agua reportado en la tabla 2 hay que tener en cuenta, para el diseño de una planta de este tipo, que en el primer año de producción, se incrementa este valor 112 m3 más, por el consumo de agua en la torre de enfriamiento.

V biogás (d) = V CH4 (d) / (% CH4 en biogás/ 100) (Ec.2)

Donde: Q = Flujo de vinaza DQObiodegradable = DQO de la vinza (kg/ m3) Y = Crecimiento de bacterias esperado (0,02 0,15) kg biomasa/ kg DQO ?COD-biodegr = Eficiencia de remoción de la DQO / 100 0,35 = equivalencia volumétrica del metano en 1 kg de DQO (m3/kg) T = temperatura de operación del reactor (ºC) RESULTADOS La tabla 1 refleja los datos y resultados de los cálculos para la determinación del volumen y tiempo de retención hidráulico, necesarios para tratar las vinazas a máxima carga orgánica volumétrica de operación de 20 kg m3/d. La vinaza generada en la destilería de este caso de estudio, posee una carga orgánica de 50 kg DQO/m3 y se generan 739 m3/día, cuando la destilería opera al 90 % de la capacidad de producción (tabla 1).

Tabla 1. Cálculo del volumen del reactor Aspectos

Unidades

Valores

m 3/d % m 3 Vinaza/ m 3 etanol día

50,00 90,00 16,00 270,00

kg/m 3 kg/m 3 kg/ m 3 kg/m 3 o C

50,00 24,00 1013,0 40,00 85,00

kg/m 3 Kg m 3/d % % kg biomasa/ kg DQO % 3 m /kg DQO o C % % m3 2 reactores (m 3) día

43,00 20,00 70,00 20,00 0,10 70,00 0,35 35,00 70,00 20,00 1899 1160 2,13

Destilería Capacidad potencial producción alcohol 100 v/v Aprovechamiento capacidad potencial Índice generación vinaza Días de operación de la planta Características vinaza DQO DBO Densidad Sólidos Suspendidos Totales Temperatura Tratamiento anaeróbico (reactor UASB) DQO vinaza entrada al reactor UASB Carga orgánica volumétrica Eficiencia de remoción del reactor UASB Recirculación del efluente Rendimiento de bacterias esperado Eficiencia de remoción del tratamiento Equivalencia de producción del metano Temperatura del reactor Porciento del metano en el biogás Porciento de recirculación Volumen total de reactor útil Volúmenes de reactores de diseño a construir Tiempo de retención hidráulico (TRH)

Tabla 2. Insumos de producción Insumos Unidades 3 3 Vinaza a tratar (50 kg DQO/m ) a 90 % capacidad m /d de la destilería Cal t/d Agua total m 3/d Agua para preparación de la cal m 3/d Agua preparación de nutrientes m 3/d Agua reposición torre enfriamiento m 3/d Agua laboratorio análisis y otros usos m 3/d nutrientes (NH 4)2 HPO 4 t/d (NH 4)2 CO (Urea) t/d

Flujo diario 739 2,19 85 21,88 8,78 53,13 1 0,16 0,72

Tabla 3. Producción Aspectos Producción de biogás Flujo de vinaza que entrada al reactor

Unidades

Valores

m 3/d

893,24 3

DQO de Entrada Volumen de metano producido Porciento del metano en el biogás

kg/ m

m 3/d

9447,17

70 13495,96

Volumen de biogás producido

m 3 biogás/d

Volumen de biogás producido año

m 3 biogás/a

3643909

Volumen de biogás producido desulfurado Volumen de biogás desulfurado Generación de electricidad

m 3 biogás/d m 3 biogás/a

12821 3461714

kWh/m 3 biogás kWh al año kW al día

1,70 5884914 956

t/h t/h t/d t/año

1,8 0,18 4,33 1168,15

m 3/d m 3/a kg/m 3

716,3 17191,2 15

Índice de generación de electricidad/ m 3 de biogás Producción de electricidad por año Potencia de instalación de microturbina Producción de lodo Lodo total húmedo Lodo total seco Lodo total seco Vinaza postratada a utilizar en el fertirriego Cantidad de vinaza tratada en reactores UASB Cantidad de vinaza tratada a utilizar en fertirriego DQO vinaza tratada a utilizar como fertirriego

tados a escala industrial de un proceso físico-biológico para este fin, obteniéndose de esta manera 3461714 m3 biogás/año, lo que hace necesario, la instalación de una microturbina de 1 mW para generar diariamente 21796 kWh para un total de 5884914 kWh al año (tabla 3). La vinaza postratada con esta tecnología, en este caso de estudio, posee una DQO de salida de

En la tecnología de producción de biogás se obtienen tres subproductos (biogás, lodo microbiológico, que puede utilizarse como biofertilizante y agua tratada para fertirriego), que se exponen en la tabla 3. Es necesaria la desulfurización del biogás antes de su usopor cualquier método, ya sea físico, químico o biológico, por sus propiedades corrosivas (15). El caso de estudio, tiene en cuenta los resul32

15 kg/m3 teniendo en cuenta un 70 % de remoción; aunque se han reportado mayores remociones de este tipo de residual en reactores UASB (6), el que puede utilizarse para el fertirriego de la caña de azúcar y lograr el cierre de ciclo de tratamiento y disposición, logrando a su vez, reducir el consumo de agua de riego (716 m3/día) y fertilizantes químicos, pues este efluente tratado, aún contiene nutrientes que son beneficiosos para el suelo y el cultivo de la caña de azúcar (12). El lodo residual de la digestión anaerobia ha sido recomendado en la agricultura (16) como un excelente acondicionador de suelo, al mejorar las condiciones físicas del mismo y además puede, para algunos cultivos y suelos, suplir en parte los elementos minerales de los fertilizantes químicos, produciéndose en este caso de estudio 4,3 t/día de lodo seco y estabilizado que puede ser utilizado para este fin.

ejecución de los análisis de laboratorio (Juana Chanfón y Orly López), así como a las investigadoras Roxana Fernández y Dania Alonso por su aporte en este trabajo. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1. Lettinga, G.; Hulshoff, L. UASB Process designg for various types of wastewater. J Water Sci Technol 24 (8): 87-107. 1991 2. Wesley, J. and Barbosa, L. A. Vinhaca de cana de açúcar. Série Engenharia Agrícola, Vol. Guaíba: Agropecuária, 2000. P.179. 3. Rajeshwari, K.V. "State-of-the-art of anaerobic digestion technology for industrial wastewater treatment". Renew Sust Energ Rev (4): 135156. 2000 4. Pérez, J. L.; Bermúdez, R.; Cárdenas, J. R. "Viabilidad técnico-económica del establecimiento de un biodigestor UASB en la destilería Nauyú". Rev.Tecnología Química 20 (2): 68-60. 2000 5. Menéndez, C.; Pérez Olmo, J. Proceso para el tratamiento biológico de aguas residuales industriales. Tratamiento anaerobio. 2nd ed. Ciudad de La Habana: Félix Varela, 2007.p. 52255. 6. Satyawali, Y. and Balakrishnan, M. Wastewater treatment in molasses-based alcohol distilleries for COD and color removal: A review. J Environ Manage (86): 481-497. 2008 7. Lorenzo, Y. La Energía en la Protección del Medio Ambiente. Estudio de las modificaciones al esquema tecnológico de la producción de biogás a escala piloto". Director Oscar Almazán del Olmo. [Tesis en opción del título de Master]. ISPJAE, Facultad de Química, Ciudad de a Habana, Abril 2008. 8. Weiland, P. "Biogas production: current state and perspectivas". J Appl Microbiol Biotechnol (85): 849-860. 2010 9. Lorenzo, Y. Doctorado en Medo Ambiente. CUJAE-UPV 2009-2011. Resultados de docencia e investigación. 1ra ed. Valencia: UPV, 2011.p. 183-198. ISBN: 978-84-8363-834-7. 10. Field, J., Cierra, R., Lettingan, G. Ensayos anaeróbios en:"4to Seminario de Depuración Anaerobia de Aguas Residuales". Secretariado de Publicaciones. [cd-rom] 4 ed. España, Universidad de Valladolid, 1998. p. 52-81. 11. Van Lier, J. Full Scale Application of High-rate Anaerobic Wastewater Treatment. Practical Guidelines [CD ROM]. Programme for the establishment of Nacional Cleaner Production in Cuba. Ciudad Habana, Noviembre 2005. PNUD. US/CUB/04/043/11-52.

CONCLUSIONES 1. El empleo de la tecnología de digestión anaerobia como tratamiento de los efluentes de destilerías, disminuye el impacto ambiental de la producción de etanol, pues se obtiene una reducción de la carga contaminante de sus vinazas en un 70 %, a la vez que se genera un biocombustible (biogás) que puede utilizarse con fines energéticos, y dos subproductos: agua tratada y biofertilizante, como sustitutos de fertilizantes químicos y agua de riego, lo que hace más amigable la tecnología de producción de etanol. 2. Los cálculos técnicos estiman que para el tratamiento de las vinazas de una destilería de 500 hL de etanol/d, teniendo en cuenta las premisas del caso de estudio, es necesario diseñar dos reactores UASB de 1160 m3 cada uno. 3. En esta tecnología, las potencialidades de producción diarias son: 12821 m3 biogás desulfurado, 21796 kWh de electricidad 4,33 t lodo seco y 716 m3 vinaza con 15 kg DQO/m3, que pueden ser utilizadas en el fertirriego de la caña de azúcar, como opción de cierre de ciclo de tratamiento y disposición de corrientes. AGRADECIMIENTOS El colectivo de autores quiere agradecer al programa ramal del grupo empresarial Azcuba, por el financiamiento otrogado al proyecto “Desarrollo de tecnologías avanzadas para el tratamiento de los residuales de la industria azucarera y sus derivados”, al equipo de investigación que contribuyó a la 33

14. Oficina Nacional de Estadística de Cuba (ONE). Inventario Nacional de Fuentes de Energía Renovables. [en línea] <http://www.one.cu>. 2008, [Consulta: 25 junio de 2011]. 15. Pérez, I. y Garrido, N. Aprovechamiento integral de vinazas de destilerías. Una revisión actual. Rev Ingeniería Química Abr: 129-133. 2006 16. FAO. El biogás. Producción y utilización. Serie Mejores cultivos. Roma:FAO, 1983. p.52.

12. Obaya, M C., Valdés M.E., González, J.A., Echeverría, A., León, O. L., Pérez, O., et. al. Desarrollo de una tecnología de tratamiento de las aguas residuales de las destilerías de alcohol. Informe inédito (00103008). Instituto Cubano de Investigaciones de los Derivados de la Caña de Azúcar, 2004. 13. Cabrera A. Tratamiento de vinazas en un filtro anaerobio empacado de flujo ascendente. Memoria escrita presentada en opción al Título Académico de Master en Ingeniería Ambiental. ISPJAE, 2011.

ICIDCA sobre los derivados de la caña de azúcar, 2014, vol. 48, no. 2 (mayo-agosto), pp. 35 - 41

Situación actual de los sistemas de información relacionados con la industria azucarera cubana Irina Vargas-Vargas1, Rubén Monduí-González1, María de los Angeles Ruiz-González2 1. Instituto Cubano de Investigaciones de los Derivados de la Caña de Azúcar, (ICIDCA) Vía Blanca 804 y Carretera Central, San Miguel del Padrón, Habana 11000, Cuba irina.vargas@icidca.edu.cu 2. Facultad de Economía, Universidad de La Habana Calle L # 353 e/ 21 y 23, Vedado, La Habana, Cuba

RESUMEN Se realiza un diagnóstico informacional en el sector azucarero cubano para conocer la situación actual de los sistemas de información relacionados con su aspecto fabril, partiendo de la detección de la falta de un sistema capaz de mostrar la información relevante sobre la industria en los centrales azucareros. Se muestran los resultados del diagnóstico en una matriz DAFO, a partir de la cual se proponen líneas a seguir en cuanto al desarrollo de sistemas de información con el fin de apoyar los objetivos estratégicos del sector. Palabras clave: aplicaciones informáticas, industria azucarera cubana, sistema de información ABSTRACT An informational diagnose in the Cuban sugar sector is carried out to know the current situation of the information systems related with their industrial aspect, beginning with the detection of the lack of a system able to show the most important information on existent industry in the sugar factory. The results of the diagnosis are shown in a DAFO matrix to proposed lines to continue the development of information systems with the purpose of supporting the strategic objectives of the sector. Keywords: software, sugar industry, information system

aparece como el elemento clave, aglutinador y estructurador. Dentro del ámbito de las organizaciones empresas o instituciones- la información se considera un recurso fundamental para la administración óptima de otros como los humanos, financieros, materiales y técnicos. Un objetivo básico de dichas organizaciones tiene que ser ordenar, procesar y controlar todo su caudal informativo con vistas a

INTRODUCCIÓN En la sociedad actual, marcada por el auge y constante perfeccionamiento de las tecnologías de la información y las comunicaciones (TIC) -conjunto de elementos y técnicas utilizadas en el tratamiento y transmisión de la información, basadas principalmente en el desarrollo de la informática, Internet y las telecomunicaciones-, la información 35

Habana- que concentran la base productiva del sector. Todas ellas cuentan con unidades empresariales básicas (UEB) y son autofinanciadas. Dentro de los aspectos que desarrolla, controla y dirige esta macroempresa de reciente creación está el fabril, que forma parte de la agroindustria azucarera, en lo referente a la producción de azúcar crudo que llevan a cabo los ingenios o centrales, controlados y dirigidos por las empresas azucareras provinciales, las cuales representan un nivel intermedio de gestión en Azcuba. La información generada por los ingenios azucareros fluye de forma ascendente hasta llegar al nivel central donde se almacena, procesa y resume para la toma de decisiones de carácter global. Los datos sobre los diversos aspectos de las fábricas y la zafra azucarera los proporcionan varios programas informáticos de forma independiente, entre ellos MainPack (junto a otros datos, provee información sobre equipamiento fabril) y el sistema IPLUS, que ofrece indicadores industriales de zafra. El grupo de industria y la dirección de atención a plantas industriales de Azcuba, detectaron, hace algún tiempo, la falta de un sistema capaz de mostrar información relevante sobre la industria en los centrales azucareros y, de forma consolidada, en las EA provinciales que los dirigen (un sistema similar está implantado para la parte agrícola del grupo azucarero). En consecuencia, a la hora de tomar decisiones, por ejemplo las relacionadas con el suministro o la sustitución de piezas y equipos de los centrales azucareros, no está disponible en la red organizacional la documentación que describe las características del equipamiento que utilizan para la fabricación de azúcar, cada uno de esos centrales. Entonces se hizo evidente la necesidad de realizar un diagnóstico informacional para conocer la situación actual de los sistemas de información relacionados con el aspecto fabril del sector. A partir de ese diagnóstico se propondrán las líneas a seguir en cuanto al desarrollo de sistemas de información con el fin de apoyar los objetivos estratégicos del grupo azucarero.

obtener la información relevante que derivará en activo intangible, útil para la toma de decisiones apropiadas. Para ello, la organización debe contar con eficientes sistemas de información, que valiéndose de las TIC, integre y gestione la información adecuada de forma eficaz y la disemine en el momento oportuno y por la vía más rápida y factible para lograr el desenvolvimiento de las funciones, actividades y tareas que desempeña la misma, así como el alcance de sus metas y objetivos. En correspondencia con esas tendencias actuales, la dirección del país estableció -mediante el Decreto-Ley 281, de febrero de 2011- los principios de organización y funcionamiento del sistema de información del Gobierno. Este sistema es el conjunto integrado de todos los sistemas informativos del país para satisfacer las necesidades informativas gubernamentales, en todos los niveles y en varias esferas de la sociedad; dentro de las cuales, la información relacionada con la agroindustria azucarera es de vital repercusión. La importancia de recopilar la información gestionada por los distintos sistemas no solo es un imperativo legislado por el Estado, sino que es un elemento imprescindible para la toma de decisiones, cuyo error puede incidir directamente en los niveles productivos y de calidad, demostrado por la experiencia internacional y frecuentemente desestimada en Cuba. El objeto de estudio del presente trabajo es la industria azucarera cubana, específicamente su aspecto fabril, cuya meta es la producción de azúcar crudo. Actualmente, esta industria cuenta con varios niveles de gestión: central (Grupo Azucarero, Azcuba), provincial (empresas azucareras provinciales) y las unidades empresariales de base o centrales azucareros. La organización de dirección superior del grupo azucarero Azcuba, es una entidad nacional formada a partir de los bienes y recursos del extinto Ministerio del Azúcar de Cuba, que tiene un gran valor para el desarrollo económico del país. La misión de esta organización es la administración de las entidades que integran la agroindustria azucarera para producir caña, azúcares, derivados, energía y alimentos, aprovechando la tradición azucarera y la experiencia de sus trabajadores, con calidad y costos competitivos para satisfacer el consumo interno y la exportación, teniendo en cuenta la conservación del medio ambiente. Hoy Azcuba está conformada por la sede central, dos institutos de investigaciones y un centro nacional de capacitación presupuestados. También por nueve empresas nacionales que son de apoyo y servicios, y 13 empresas azucareras (EA) -una por cada provincia, excepto Pinar del Río y La

MÉTODOS Y TÉCNICAS SELECCIONADAS Análisis documental: Se empleó para la recuperación, estudio y valoración de la bibliografía pertinente, relacionada con la temática a investigar. Instrumentos de medición: Entrevista a profundidad, observación y sesiones de trabajo. Recopilación de datos relativos al sector objeto de estudio y de sus procesos, flujos y necesidades de información. Consulta a expertos: Orientada a definir nomencladores, tipificar hechos e identificar problemas. 36

(…) puede ser definido como un sistema utilizadormáquina integrado, que produce la información para asistir a las personas en las funciones de ejecución, de gestión y de toma de decisiones". Estos autores hacen énfasis en el subsistema informático como parte de los sistemas de información, pues en las organizaciones actuales se requiere procesar grandes volúmenes de datos para generar la información relevante, así como la necesidad de que esta información esté disponible en el momento en el que sea solicitada y en la forma adecuada. Lo anterior hace que su tratamiento manual sea casi imposible, y es aquí donde la informática adquiere un papel de vital importancia en los sistemas de información. Debido a esta importancia, se suele confundir el subsistema informático con el de información, lo cual es un error porque este último va mucho más allá del tratamiento de los datos y "…las computadoras electrónicas y los programas informáticos relacionados son el fundamento técnico, las herramientas y materiales de los modernos sistemas de información" (2).

Metodología de aplicaciones a la ingeniería de procesos: Identificación de procesos organizativos y de información, a partir del uso de las mejores prácticas de la fase de Planificación de Sistemas de Información (PSI) de MÉTRICA 3. Modelo Intellectus: Utilizado para evaluar algunos aspectos del capital intelectual en la entidad objeto de estudio. Matriz DAFO: Empleada para mostrar el análisis de la situación actual de los sistemas de información en el sector azucarero cubano. Como se puede ver, estas técnicas no arrojan datos cuantitativos sino cualitativos, y por tanto en este trabajo no se manejarán valores numéricos Selección de la muestra. Debido a la envergadura que desde el punto de vista estructural y funcional es Azcuba, resulta imposible un diagnóstico total. Esto obligó a la realización de un análisis previo con el objetivo de determinar las entidades y, dentro de ellas, los procesos y áreas que tributan la mayor cantidad de información relacionada con la industria -específicamente sobre equipamiento e indicadores fabriles por considerarse la más relevante- a la máxima dirección del Grupo Azucarero, así como al resto de los directivos y técnicos de los diferentes niveles de gestión que requieren de la toma de decisiones relacionadas con la industria.

Tipos de sistemas de información No existe un consenso en cuanto a la categorización de los sistemas de información, pero teniendo en cuenta el objetivo que cumplen dentro de las organizaciones y el valor de la información que proveen, los autores coinciden mayormente en tipificarlos así: Sistemas transaccionales o de procesamiento de transacciones (SPT o TPS por sus siglas en inglés: Transaction Processing Systems): Captura y procesa datos generados durante las transacciones diarias de una organización. Proporciona listados y reportes que se utilizan en el nivel operacional y más bajo de la misma. Sistemas de Información administrativa, gerencial o de gestión (SIA o SIG, o MIS por sus siglas en inglés: Management Information Systems): Se enfocan al monitoreo de la información de la empresa y se utilizan en el nivel de gestión de las organizaciones, sobre todo por sus mandos medios. Proporciona periódicamente resúmenes de información que se utilizan para la planificación, control y toma de decisiones. Sistemas de apoyo a las decisiones (SAD o DSS por sus siglas en inglés: Decision Support Systems): Se enfocan a la toma de decisiones complejas, proporcionando datos y modelos analíticos sofisticados. Están al nivel de gestión de las organizaciones, sobre todo para ser utilizados por analistas y administradores. Sistemas de apoyo a ejecutivos (SAE o EIS por sus siglas en inglés: Executive Information Systems): Utilizan información interna y externa

Teniendo en cuenta lo anterior, de los 56 ingenios azucareros que existen en Cuba se seleccionó uno, asociado a una empresa azucarera provincial, como muestra para la caracterización, el estudio detallado de los procesos y de los flujos de información asociados a ellos. Como criterio para dicha selección se tomó que estuviese programado para moler en la zafra 2011-2012, el grado de importancia del ingenio dentro del sector -según su capacidad de molida y sus resultados en la zafra anterior, el tener debidamente actualizados los datos sobre equipamiento e indicadores y contar con una infraestructura tecnológica de calidad que le permita la conexión eficiente con los servidores de Azcuba. DESARROLLO Sistemas de información Se denomina sistema de información a un conjunto de elementos que interactúan entre sí para apoyar las actividades de una organización, empresa o negocio. Un concepto más abarcador y enfocado hacia la utilización de las TIC como medio para desarrollarse se expone (1): "un sistema de información, 37

zafra, madurar estrategias que aseguren el cumplimiento del plan de azúcar. MainPack: Es un sistema para la gestión del mantenimiento y las reparaciones del equipamiento en la industria azucarera. Está orientado a la caracterización y control del equipamiento fabril: identificación de los equipos, sus características técnicas, comportamiento en operación y acciones a que han sido sometidos. Está dirigido a los aspectos organizativos y financieros de la actividad de mantenimiento: realización de los planes de mantenimiento al menor nivel, elaboración del presupuesto y control de los gastos.

para apoyar la toma de decisiones de la alta gerencia. Facilitan el seguimiento, control y visión general de la empresa, proporcionan información global de la misma, tales como políticas impositivas o comportamientos de la competencia. Responden al nivel estratégico de la organización. Sistemas expertos (SE o ES por sus siglas en inglés: Expert Systems): Se utilizan para diagnosticar, controlar y apoyar a la planeación estratégica. Ofrecen consejos y sugerencias mediante sus elementos fundamentales: la base de conocimientos -capturada a partir de la experiencia de expertos para solucionar un problema determinado-, y una máquina de inferencia que liga al usuario con el sistema, procesando sus solicitudes mediante lenguajes y una interfaz. Están al nivel estratégico de las organizaciones, sobre todo para ser utilizados por los especialistas de las distintas áreas.

Diagnóstico de la situación actual del sector industrial azucarero cubano El diagnóstico informacional es una herramienta de vital importancia para la etapa de planificación de sistemas de información porque permite conocer la situación actual del sistema en estudio: su alcance, sus miembros, los subsistemas que lo componen, sus relaciones, los procesos, la comunicación organizacional y los comportamientos que en ella se dan. Además, sienta las bases para identificar y dimensionar los problemas que la organización podría confrontar. Este diagnóstico está sustentado en varias técnicas y métodos de la investigación científica como son: la observación, la entrevista y el análisis documental clásico. Para lograr el objetivo central de este artículo se utilizaron las buenas prácticas de la metodología Métrica 3, en su fase de Planificación de Sistemas de Información (PSI). "La existencia de tecnología de reciente aparición permite disponer de sistemas que apoyan la toma de decisiones a partir de grandes volúmenes de información procedentes de los sistemas de gestión e integrados en una plataforma corporativa. Métrica versión 3 ayuda en la planificación de sistemas de información, facilitando una visión general necesaria para posibilitar dicha integración y un modelo de información global de la organización" (3). Se revisó y tomó parte del Modelo Intellectus (4) para medir la estructura y la dotación tecnológica del capital organizativo y tecnológico de la organización estudiada. Tomando como objeto de estudio la muestra seleccionada y aplicando las metodologías antes mencionadas, se describen en términos generales sus principales características. También se identifican y analizan sus procesos, flujos de información y los recursos tecnológicos, humanos y financieros que permiten definir estrategias futuras. Lo anterior pondrá en evidencia la necesidad de un sistema que integren la información sobre industria azuca-

Todos los sistemas de información tienen como elemento principal al ser humano -generador y utilizador de información y conocimiento- y usan las tecnologías de información y las comunicaciones como herramienta para intercambiar información con todas las partes integradas al sistema. En la actualidad no se puede hablar de sistemas de información y TIC sin mencionar las redes de computadoras, las aplicaciones web, las bases de datos y todos los lenguajes de programación y tecnologías web que hacen posible el diseño y funcionamiento de estos sistemas. Sistemas informáticos de interés en el grupo azucarero (Azcuba) Con el objetivo de apoyar y controlar el proceso agroindustrial, Azcuba cuenta con diferentes sistemas informáticos instalados en varias entidades relacionadas con la producción azucarera. La información que generan dichos sistemas fluye por los diferentes niveles de gestión: ingenio, provincia y nación, donde finalmente es consolidada. Entre ellos se encuentran: Sistema Industrial Plus (IPLUS): Mediante los módulos especializados que lo conforman abarca aspectos relacionados con la agricultura, la industria y la economía de Azcuba. El sistema permite elaborar la contabilidad azucarera y el control del tiempo perdido, en períodos breves, con la calidad y confiabilidad requerida. También facilita el trabajo del jefe de laboratorio y provee, tanto a él como a directivos de diferentes niveles, de los medios -reportes, gráficos, tablaspara el análisis de la información que elaboran los módulos. Todo ello permite a la dirección del ingenio, desde momentos tempranos de la 38

El análisis DAFO (Debilidades, Amenazas, Fortalezas y Oportunidades) es una herramienta que permite conformar un cuadro de la situación actual de la empresa u organización mediante el estudio de estos factores, para obtener un diagnóstico preciso que permita en función de estos, tomar decisiones de acuerdo con los objetivos y políticas formulados. En la figura 1 se muestra una matriz DAFO, a partir de la cual se proponen estrategias con el objetivo de solucionar los problemas encontrados en el sector objeto de estudio. Esas estrategias se resumen como fortalezas-oportunidades (FO Estrategias), fortalezas - amenazas (FA Estrategias), debilidades - oportunidades (DO Estrategias) y debilidades - amenazas (DA Estrategias).

rera procedente de varios sistemas de información existentes y que apoye a la toma de decisiones en los diferentes niveles de dirección de Azcuba. Para lograr ese objetivo, se consultaron documentos rectores y estratégicos de Azcuba, de la empresa azucarera y con mayor profundidad, del central seleccionado como muestra, donde también se revisaron la plantilla de trabajadores y el inventario de equipos. Además, se estudiaron políticas, reglamentos, normas y procedimientos que rigen en todo el grupo azucarero, específicamente en las actividades relacionadas con el mantenimiento de equipos de la fábrica, el control del producto y la gestión de información, pues son las mayormente afines, con el objetivo principal de este trabajo. La consulta a expertos y la entrevista a directivos y especialistas relacionados con estas actividades, así como el apoyo e interés de los mismos, hicieron posible este diagnóstico de información. El diagnóstico informacional se estructuró como sigue: • Alcance, antecedentes y caracterización general de los niveles - central, provincial y de base - de la organización objeto de estudio. • Descripción y caracterización del central azucarero. • Descripción de la misión, visión y objetivos estratégicos del central azucarero seleccionado para el estudio. • Descripción de la estructura organizativa, áreas y funciones del central. • Análisis de los sistemas de información actuales relacionados con indicadores fabriles y equipamiento. • Identificación de las necesidades de información. • Realización del inventario de los recursos tecnológicos, humanos y financieros. • Estudio de los procesos e identificación y análisis de los flujos de información. • Realización del dictamen de los problemas encontrados para identificar las causas y hacer la propuesta de un plan de mejoras.

DISCUSIÓN DE LOS RESULTADOS Mediante la herramienta DAFO se mostraron debilidades y necesidades de información presentes en el sector azucarero cubano, tal como fueron detectadas de manera empírica por el Grupo de Industria y la Dirección de Atención a Plantas Industriales de Azcuba: • No existe un sistema único que gestione toda la información que genera la agroindustria azucarera desde los ingenios azucareros hasta la sede central. • Los sistemas informáticos que se explotan son, en su mayoría, de escritorio y la información gestionada por los mismos no está al alcance de la red de Azcuba. • Insuficiente capacitación del personal para la explotación de los sistemas informáticos existentes. • Emigración de personal capacitado del sector azucarero. • La mayor parte de los centrales no cuenta con una infraestructura de info-comunicaciones suficiente para acceder a los servidores web de Azcuba. • Debido a la confidencialidad de la información de zafra, los servidores que contienen las bases de datos de zafra de Azcuba no están enlazados con el resto de la red organizacional, lo que impide que se pueda consultar toda la información hospedada en dichos servidores. • Desconocimiento por parte de los directivos y técnicos de Azcuba, de las posibilidades de MainPack para exportar la información sobre la actividad de mantenimiento gestionada por este sistema de información. • No existe una aplicación web o documento, disponible en la red organizacional de Azcuba, que

Estas actividades conllevan una revisión completa de las capacidades y deficiencias vinculadas con la información del sector objeto de estudio. Igualmente permiten identificar los problemas y las causas asociadas. Una vez culminado el estudio, se considera necesaria la aplicación de una herramienta que integre todos los aspectos resultantes del diagnóstico de información y las entrevistas realizadas, y ponga de manifiesto las necesidades de información relacionadas con los sistemas presentes en el sector azucarero cubano. 39

Figura 1. Matriz DAFO que muestra el análisis de la situación de los sistemas de información en el sector azucarero. • Integrar la información relacionada con indicadores fabriles y equipamiento, contenida en el IPLUS y el MainPack respectivamente, al SIG propuesto. • Los sistemas de información implantados en el sector deben ser aplicaciones web, lo cual favorecerá el intercambio de información entre aplicaciones y la disponibilidad de dicha información en la red organizacional de Azcuba. • Agregar funcionalidades al sistema MainPack para que la descripción de los equipos que registra tribute a los diferentes inventarios de equipamiento. • Revisar y actualizar el procedimiento establecido en Azcuba para la explotación de aplicaciones que gestionan información.

muestre los indicadores de zafra no secretos con sus valores reales y la descripción del equipamiento de todos los centrales azucareros del país. La mayor parte de los sistemas de información implantados en los centrales azucareros son elaborados en Cuba y enfocados a la producción azucarera lo que permite que sean mejorados y adaptados continuamente a los requerimientos de los clientes del mismo sector. CONCLUSIONES • Como respuesta a una de las debilidades detectadas en la matriz DAFO se propone el diseño de un sistema de información gerencial (SIG) disponible en la red organizacional de Azcuba, que muestre los indicadores de zafra no secretos con sus valores reales y la descripción del equipamiento de todos los centrales azucareros del país, lo que facilitará la toma de decisiones gerenciales y tecnológicas dentro del sector industrial azucarero.

RECOMENDACIONES • Planificar el diseño e implementación de un sistema de información que integre y gestione toda la información relacionada con la agroindustria 40

2. Laudon, K.; Laudon, J. citado por Management Information Systems: Definitions from Answers.com [en línea] http://www.answers. com/topic/management-information-system (Consulta Nov 12, 2010). 3. Metrica v3. Portal de Administration Electrónica [en línea] http://administracionelectronica. gob.es/?pageLabel=P8002922512936515099 &langPae=es&detalleLista=PAE_000000432 (consulta Ene 7, 2011) 4. Universidad Autónoma de Madrid. Centro de Investigación sobre la Sociedad del Conocimiento. Modelo Intellectus: Medición y gestión del capital intelectual (1ra. ed.). Madrid: Universidad Autónoma de Madrid, 2003.

azucarera, que actualmente es manejada por varios sistemas de información desde los ingenios hasta la sede central. • Contar con sistemas de información que sirvan de soporte para la toma de decisiones complejas a un nivel de gestión (SAD o DSS) o enfocados hacia la alta gerencia a un nivel estratégico de la organización (SAE o EIS). REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1. León, M.; Ponjoan, G.; Dueñas, A.; Villardefrancos, M.C. Principios de gestión. Selección de lecturas. P 88, 2004.

ICIDCA sobre los derivados de la caña de azúcar, 2014, vol. 48, no. 2 (mayo-agosto), pp. 42 - 49

Modelo de decisión para seleccionar alternativas de inversiones de reconversión azucarera y biorrefinerías basado en el método DELPHI con enfoque difuso Fernando Efren Ramos-Miranda1, Julio Rafael Gómez-Sarduy1, Erenio González-Suárez2, Nancy López-Bello2 1. Universidad de Cienfuegos. 2. Universidad Central Marta Abreu de Las Villas framos@ucf.edu.cu

RESUMEN Se desarrolla un modelo para la aplicación de análisis multicriterio en la toma de decisiones para la selección de alternativas de reconversión de la industria azucarera cubana, con énfasis en el concepto de biorrefinería. Para su realización se analizaron las ventajas que trae la aplicación de la lógica difusa en las técnicas de criterios de expertos, por lo que se realizó un software en aplicación Matlab versión 7.10.0. El programa se denominó Delphi_Difuso.m y la codificación correspondiente se muestran en el Anexo 1. Palabras clave: multicriterio, Delphi, conjunto difuso, biorrefinería. ABSTRACT In present paper a model for the multicriteria analysis application on decision making for alternative choice for the reingeniering of Cuban sugar industry emphasizing on refinery concept. To carry it on, the advantages of fuzzy logic in expert criteria techniques were analyzed and a software supported in Matlab was perfomed. It offers speed celerity and flexibility to be applied in other scenarios. The program was entitled Delphi_Difuso.m and corresponding code is shown in Annex 1. Keywords: multicriteria, Delphi, fuzzy, biorefinery.

INTRODUCCIÓN

El método que se propone evita el uso de estas técnicas estadísticas mediante la asociación de las prioridades asignadas por los expertos a cada alternativa con números difuso triangulares y trapezoidales (2). Otra de las ventajas del método es que evita el rechazo del experto por no cumplir una regla determinada, como lo hacen los métodos tradicionales. Esto se resuelve mediante un factor de importancia que se le aplica a cada experto de acuerdo al nivel de incidencia que tenga en el proceso de toma de decisiones del grupo (3).

El método Delphi es ampliamente utilizado en todos los ambientes de la ciencia. El enfoque tradicional da como resultado una tendencia hacia dónde se inclina el grupo, pero no una convergencia que es lo que realmente se necesita para ordenar por prioridades las alternativas identificadas. En otras palabras, los resultados del consenso en los estudios actuales Delphi utilizan una serie de herramientas estadísticas que no necesariamente hacen converger la opinión de los expertos (1). 42

Este número difuso tiene un ancho θ > 0 a la izquierda y un ancho λ > 0 a la derecha tal que α - θ = 1 y α + λ = 10, o sea: θ=α -1 λ = 10 - α

Los conjuntos difusos fueron creados para representar matemáticamente la incertidumbre y la vaguedad, bajo un enfoque no estadístico, y proveer herramientas formalizadas para abordar la imprecisión intrínseca que presentan muchos problemas del entorno (4).

El número difuso triangular puede expresarse como A = (α, θ, λ). En la figura 2 se muestra la DESARROLLO DEL MÉTODO representación de dos opiniones definidas por números difusos. El área de intersección represenEl diagrama de bloques que describe de maneta el grado de coincidencia de las opiniones. ra general la metodología propuesta en este trabaPara formar el consenso entre los expertos, se jo se muestra en la figura 1. requiere un algoritmo que permita hacer comparaciones entre parejas de expertos. Para esto se construye una matriz cuyas filas y columnas estén identificadas con los expertos y cuyos elementos sean igual al valor del cociente, entre el área de intersección y el área de unión, o sea, los elementos de esta matriz representarán el grado de consenso entre dos expertos. Esta es una matriz cuadrada Figura 1. Diagrama de bloques general del modelo desarrollado. simétrica (figura 3) denominada Matriz de Acuerdo, e indica cuán cercanas están las opiLos pasos a seguir que se muestran en la figuniones entre cada par de expertos. Los elementos ra 1 son los siguientes: de la diagonal principal son iguales a uno, ya que a) Determinar todas las alternativas factibles a parel grado de consenso de un experto consigo tir de una primera ronda de consulta a los expermismo es del 100 %. tos (5). b) Asignar un valor escalado a las alternativas para ordenarlas de acuerdo a prioridades según el consenso generalizado de los expertos. c) Selección final de las alternativas a considerar (6). Con base en la lógica difusa se pudo implementar un software diseñado para la integración de números difusos triangulares y trapezoidales y de esta manera lograr la convergencia de opiniones como se describe a continuación. Enfoque difuso de los criterios de expertos Cada una de las opiniones emitidas por los expertos para identificar las alternativas más importantes se asocia a un número difuso triangular A. La cima a (o el centro) de este número triangular difuso coincide con el criterio del experto de manera que: α ε [1,2,3,4,5,6,7,8,9,10]

Figura 2. Intersección entre dos opiniones. Los pasos para establecer el consenso son los siguientes: Entrada de datos: Se le solicita a cada experto una ponderación del nivel de importancia que a su 43

riencia laboral y la autoevaluación y asociándolo a un factor ri (grado de importancia del experto i). Con el propósito de generar una escala uniforme, se utiliza una medida relativa (wi) que toma valores entre cero y uno. El grado de importancia relativa wi se determina como:

Nivel de acuerdo: Se define como el cociente entre la intersección y la unión de los dos números difusos triangulares, este valor se conoce como la función de medida de la similitud o grado de consenso entre el experto E1 y el experto E2. Esta función permite calcular el nivel de acuerdo, mediante la siguiente expresión: Figura 3. Matriz de Acuerdo. juicio tiene cada propuesta identificada en la primera ronda de la consulta Delphi. Esto es un valor escalado entre uno y diez como se explicó anteriormente según el grado de importancia. Asociación de los datos a números difusos triangulares: Se construye un número difuso triangular para cada una de las i-ésimas opiniones de los expertos (i=1,2,3,…,n). La función de pertenencia asociada a cada uno de estos números difusos para representar la estimación subjetiva es:

En la expresión anterior el numerador no es más que el área de intersección de los dos números difusos y el denominador es el área de la unión. Matriz de Acuerdo: Con los niveles de acuerdo entre los expertos se construye la matriz de acuerdo (MA) de la manera siguiente:

Donde:

Nivel de acuerdo relativo: El nivel de acuerdo relativo del experto Ei (i=1,2,…,n) se calcula como: Grado de coincidencia entre las opiniones de los expertos: El grado de coincidencia entre los expertos 1 y 2 se determina por la intersección de los números difusos

Donde: A (Ei) es el nivel de acuerdo promedio para cada uno de los expertos, que no tiene en cuenta el valor de la diagonal en el cálculo, o sea:

Un área mayor producto de la intersección entre los expertos indica mayor grado de coincidencia. Importancia de cada experto: La decisión final puede estar afectada por los niveles de importancia de los expertos involucrados ya que hay expertos que ejercen mayor incidencia en la toma de decisiones del grupo. El algoritmo para determinar el consenso generalizado considera el nivel de importancia de cada experto. Este factor se puede determinar valorando la expe-

Coeficiente del nivel de consenso: Se define para cada experto Ei (i=1,2,...,n) como:

Donde: β es un coeficiente que permite ponderar el peso que se da tanto al nivel de acuerdo relativo como al grado de importancia relativo en la respuesta final, Número difuso global: Este es quien integra la opinión de los expertos. A partir de la definición del coeficiente del nivel de consenso del experto Ei (i=1,2,...,n), se define como:

encuesta, previamente acondicionada en una hoja de cálculo Excel según se muestra en la figura 4. Las filas de la matriz de datos de la figura 4 representan las alternativas identificadas en la primera ronda de encuesta y los elementos de cada columna constituyen los valores asignados a cada alternativa por cada experto en una escala determinada, en este caso del 1 al 10, siendo los menores valores los de mayor prioridad a opinión del experto. Una vez importados estos datos, el software identifica la cantidad de alternativas y de expertos y solicita al usuario que se introduzca uno junto a la importancia relativa del experto. Finalmente, se debe introducir un paso de integración para calcular el área de intersección y de la unión de los números difusos y determinar entre dos expertos, el nivel de acuerdo. Una vez realizados los cálculos correspondientes, el software devuelve el número difuso integrado para cada alternativa por orden de prioridad que es representativo de la opinión grupal de los expertos. En la figura 5 se muestra la ventana del Comand Window del Matlab con la información mostrada por la aplicación informática desarrollada. En este ejemplo ilustrativo las tres mejores variantes son la alternativas 2, 10 y 1, en ese orden de importancia.

En resumen, el algoritmo permite integrar la opinión difusa de cada uno de los expertos consultados dentro de un único número difuso que representa la opinión común. Software en Matlab para automatización de los cálculos El método Delphi con enfoque difuso descrito en el epígrafe anterior se implementó en una aplicación en Matlab versión 7.10.0. El programa se denominó Delphi_Difuso.m y la codificación correspondiente se muestra en el Anexo 1. El módulo de datos de entrada permite al usuario introducir al software el coeficiente β, posteriormente se despliega una ventana para importar los datos de la segunda ronda de

Figura 4. Matriz de datos de la segunda ronda de encuesta a los expertos.

Figura 5. Ventana mostrando resultados de la corrida del software Delphi_Difuso.m. CONCLUSIONES

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

1. Se ha desarrollado un modelo de decisión híbrido a partir del método Delphi con enfoque difuso, indicadores económicos, ambientales y sociales y un sistema de inferencia difuso para la selección y evaluación del atractivo de alternativas de reconversión para la industria azucarera. 2. La metodología desarrollada a partir del modelo tiene en cuenta la importancia de los expertos consultados, resolviendo el problema de otros métodos que rechazan algunos expertos por no cumplir determinadas exigencias. 3. A diferencia de otros métodos reportados en la literatura especializada, este permite cuantificar el consenso del grupo de expertos en un número difuso global, obteniéndose un orden de importancia de las alternativas de reconversión según la opinión del grupo de expertos.

1. Bigues, P. A. Prospective et compétitivé Mc. Graw Hill. 80-82. 1985 2. Klir, G., Young. Fuzzy Sets and Fuzzy Logic. Theory and Aplications, Prentice-Hall 60-65, 1995 3. Nguyen, H. T. W., Elbert, W. A. First Course in Fuzzy Logic, Chapman & Hall 60-62. 2001 4. Escobar, E. B. Un enfoque fuzzy para la prospectiva Delphi. Ingeniería & Desarrollo. 36-40, 2003. 5. Martino, J. P. Technological forecasting for decision making. Mc. Graw Hill, 28-32, 1993 6. Carlsson, C. F. Fuzzy Reasoning in Decision Making and Optimization. Physica, 8-10, 2002 7. Yin, C. C. Evaluating the best main battle tank using fuzzy decision theory with linguistic criteria evaluation. Eur J Operational Res 142: 174-186. 2002 46

Anexo 1. Codificación en Matlab del método Delphi con enfoque Difuso % Programa para determinar el consenso de expertos mediante el método Delphi con enfoque difuso clear clc disp(' PROGRAMA PARA DETERMINAR EL CONSENSO DE EXPERTOS MEDIANTE ') disp(' EL MÉTODO DELPHI CON ENFOQUE DIFUSO ') disp('********************************************************************') disp(' Entrada de datos ') disp('********************************************************************') disp(' '); disp('Entre el valor de beta para ponderar el nivel de acuerdo relativo y' ) disp('la importancia del experto. Los valores de beta están entre 0 y 1') disp(' '); beta=input('Beta = '); disp(' '); %% Módulo de entrada de datos. [filename, pathname] = uigetfile( ... {'*.xls; *.xlsx','Excel files (*.xls, *.xlsx)'; ... '*.*', 'All Files (*.*)'}, ... 'Abrir libro excel con opiniones de expertos para cada variante', ... 'MultiSelect', 'off'); [Encuesta]=xlsread([pathname filename]); %% Módulo de asociación con números difusos triangulares % m es el número de la alternativa y n es el número del experto [m,n]=size(Encuesta); fprintf('Usted está solicitando opiniones para %3.0f alternativas\n', m) fprintf('y está encuestando a %3.0f expertos\n', n) disp('Declare el nivel de importancia r(i) de cada uno de los expertos') disp(' '); for l=1:n fprintf('Experto(%2.0f)\n',l) ri(l)=input('Importancia relativa del experto= '); disp(' '); end paso=input('Paso de integración para cálcular intersección y unión= '); a=[]; cita=[]; lambda=[]; minimo_esc=min(Encuesta); maximo_esc=max(Encuesta); CITA=ones(m,n); for k=1:m for l=1:n CITA(k,l)=minimo_esc(l); LAMBDA(k,l)=maximo_esc(l); A(k,l)=Encuesta(k,l); end end %% Matriz de acuerdo for k=1:m %k es cada alternativa for l=1:n a(l,:)=A(k,:); cita(l,:)=CITA(k,:); lambda(l,:)=LAMBDA(k,:); end for l=1:n 47

for g=1:n miu1_interc=[]; miu2_interc=[]; miu1_union=[]; miu2_union=[]; x=(a(l,l)-cita(l,l)):paso:(a(l,g)+lambda(l,g)); %% 谩rea de la intersecci贸n X=length(x); mu1=zeros(l,X); for h=1:X if x(h)<=a(l,l) && x(h)>(a(l,l)-cita(l,l)) mu1(l,h)=1-((a(l,l)-x(h))/cita(l,l)); elseif x(h)>a(l,l) && x(h)<=(a(l,l)+lambda(l,l)) mu1(l,h)=1-((x(h)-a(l,l))/lambda(l,l)); else mu1(l,h)=0; end miu1_interc=[miu1_interc mu1(l,h)]; end for h=1:X if x(h)<=a(l,g) && x(h)>(a(l,g)-cita(l,g)) mu2(l,h)=1-((a(l,g)-x(h))/cita(l,g)); elseif x(h)>a(l,g) && x(h)<=(a(l,g)+lambda(l,g)) mu2(l,h)=1-((x(h)-a(l,g))/lambda(l,g)); else mu2(l,h)=0; end miu2_interc=[miu2_interc mu2(l,h)]; end miu_interc=min(miu1_interc,miu2_interc); area_interc(l,g)=sum(miu_interc*paso); %% 谩rea de la uni贸n mu1=zeros(l,X); for h=1:X if x(h)<=a(l,l) && x(h)>(a(l,l)-cita(l,l)) mu1(l,h)=1-((a(l,l)-x(h))/cita(l,l)); elseif x(h)>a(l,l) && x(h)<=(a(l,l)+lambda(l,l)) mu1(l,h)=1-((x(h)-a(l,l))/lambda(l,l)); else mu1(l,h)=0; end miu1_union=[miu1_union mu1(l,h)]; end for h=1:X if x(h)<=a(l,g) && x(h)>(a(l,g)-cita(l,g)) mu2(l,h)=1-((a(l,g)-x(h))/cita(l,g)); elseif x(h)>a(l,g) && x(h)<=(a(l,g)+lambda(l,g)) mu2(l,h)=1-((x(h)-a(l,g))/lambda(l,g)); else mu2(l,h)=0; end miu2_union=[miu2_union mu2(l,h)]; end miu_union=max(miu1_union,miu2_union); area_union(l,g)=sum(miu_union*paso); 48

end %% nivel de acuerdo %Matriz de acuerdo para cada variante. E(k).S=area_interc./area_union; %Nivel de acuerdo promedio de cada experto para cada variante k AE(k).P=(1/(n-1))*(sum(E(k).S)-1); %Nivel de acuerdo relativo por experto para cada variante k NAR(k).R =AE(k).P/sum(AE(k).P); %importancia relativa del experto wi=ri/sum(ri); %Coeficiente de nivel de consenso CNC(k).C=beta*wi+(1-beta)*NAR(k).R; end end %% NĂşmero difuso global para cada variante a_global=[]; cita_global=[]; lambda_global=[]; for k=1:m a_global=[a_global sum(CNC(k).C.*A(k,:))]; cita_global=[cita_global sum(CNC(k).C.*CITA(k,:))]; lambda_global=[lambda_global sum(CNC(k).C.*LAMBDA(k,:))]; end R=[[1:m]' cita_global' a_global' lambda_global']; %Ordenamiento de las alternativas por el consenso Rord=ones(size(R)); Rord(:,3)=sort(R(:,3)); for k=1:length(R(:,3)) for l=1:length(R(:,3)) if Rord(k,3)==R(l,3) Rord(k,1)=R(l,1); Rord(k,2)=R(l,2); Rord(k,4)=R(l,4); end end end disp('********************************************************************') disp(' RESULTADOS ') disp('********************************************************************') disp('NĂşmero difuso integrado para cada alternativa por orden de prioridad ') disp(' Alternativa a-cita a a+lambda ') format bank disp( Rord )

ICIDCA sobre los derivados de la caña de azúcar, 2014, vol. 48, no. 2 (mayo-agosto), pp. 50 - 55

Apuntes sobre la revalorización de los residuos agrícolas de la caña. Tecnologías de preparación Antonio Aguilar Pardo Instituto Cubano de Investigaciones de los Derivados de la Caña de Azúcar. ICIDCA. Vía Blanca 804 y Carretera Central, San Miguel del Padrón, La Habana, Cuba antonio.aguilar@icidca.edu.cu RESUMEN La agroindustria azucarera permite disminuir los costos de producción actual del azúcar y de los derivados, si se emplea racionalmente toda la biomasa creada por la energía solar durante el cultivo de la caña, considerando que es el bagazo y los residuos agrícolas de la caña (RAC); los que representan más del 50 % en peso de la materia prima que entra a la industria. Los RAC representan un potencial de biomasa equivalente al 30 % de toda la materia seca aprovechable en la cosecha de la caña, con un valor calórico que fluctúa entre 1700- 4500 kcal/kg. Cada 1000 toneladas de RAC pueden ser sustituidas por 310 de petróleo combustible, cuyo valor asciende a 216987,6 USD, según los precios del fuel-oil en el mercado internacional. Esto da posibilidad al desarrollo de tecnologías rentables que permiten disminuir los costos de producción en el sector y en otros, de la economía Nacional. Este trabajo, analiza el curso ascendente de los RAC en el nuevo escenario internacional de los biocombustibles, a la vez se dan soluciones tecnológicas para la preparación, como soporte a los programas de producción de derivados y cogeneración de energía a partir de RAC y bagazo como combustibles; en todos los casos con oportunidades en la protección del medio ambiente a nivel local y global. Palabras clave: cosecha, biomasa, medio ambiente, tecnología, residuo. ABSTRACT The sugar industry can reduce production costs and current sugar derivatives, if used rationally all biomass energy created by the sun during the cultivation of sugarcane bagasse and considering the sugarcane agricultural residues (RAC); This represents more than 50 % by weight of the raw material entering the industry. The (RAC) represent a potential biomass equivalent to 30 % of the dry matter at harvest usable cane, with a calorific value ranges between 1700-4500 kcal/kg. For 1000 tons of RAC can be replaced fuel oil 310, valued at $ 216,987.6, as prices of fuel oil in the international market. This gives possibilities to develop cost-effective technologies that help decrease production costs in the industry and others, of the national economy. This paper analyzes the upward course of the RAC in the international scenario of biofuels, while there are technological solutions for the preparation, support programs and derivatives production and cogeneration from bagasse as RAC and fuels, in all cases with opportunities in protecting the environment locally and globally. Keywords: crop, biomass, environment, technology, residues.

INTRODUCCIÓN

desarrollo del sector y de gran interés del Ministerio de Ciencia Tecnología y Medio Ambiente (CITMA) en Cuba. Los resultados principales, se muestran en la disponibilidad de un sistema de cosecha de la caña con magníficas facilidades para la utilización de toda la biomasa cañera y en una larga experiencia en operaciones de preparación y uso de los RAC en los centrales, con tecnologías desarrolladas en el país (3, 4). Los procesos físicos de transformación conducen a la alteración de las propiedades físicas del material y están asociados a las fases primarias de transformación de la biomasa en la etapa de acondicionamiento y preparación. No ocasionan, de forma general, cambios en la composición química de ésta y están destinados fundamentalmente a lograr el acondicionamiento del material para su mejor utilización en los procesos posteriores a los que será sometido. Dentro de estos procesos se pueden mencionar: el secado, la reducción del tamaño de las partículas (molinado, troceado, astillado, etc.), el tamizado y la compactación. La reducción del tamaño de las partículas, es una operación que se realiza frecuentemente en la biomasa lignocelulósica que presenta; una distribución del tamaño de las partículas no ajustada al proceso de transformación a la que debe ser sometida, incongruencias con el sistema de alimentación a emplear y con las condiciones de diseño de aprovechamiento a utilizar, como es el caso del uso directo de la biomasa agrícola cañera en la combustión. Por sus propiedades físicas, la biomasa altamente fibrosa es muy difícil de moler, teniéndose que buscar un equipo más adecuado para ello, por lo que es una de las operaciones que debe evitarse en lo posible, pues el molino es un equipo eminentemente consumidor de energía y aporta costos importantes a todos los procesos transformadores de la biomasa. La preparación de la biomasa agrícola cañera o residuos agrícolas de la caña (RAC) es una operación que puede resultar muy compleja debido a la poca uniformidad, tamaño grande de partículas, alta humedad y alto contenido de tierra cuando la recolección no es adecuada. Los equipos destinados a la preparación de esta biomasa, reciben un material de muy baja densidad, con tamaño de partículas de hasta un metro de longitud, las cuales deben ser reducidas a tamaños de alrededor de 50 mm (clase -11,64 mm). En este trabajo, se analiza el curso de los residuos agrícolas de la caña (RAC) en la cosecha y su potenciación energética en el nuevo escenario internacional de los biocombustibles, a la vez que se dan soluciones tecnológicas para su preparación, las cuales servirán como soporte a programas

Las actividades energéticas están muy íntimamente relacionadas al cambio climático. Los combustibles fósiles (el petróleo, el carbón y el gas), representan el 87 % de la energía mundial y contribuyen de manera muy importante al calentamiento del planeta, constituyendo un riesgo múltiple para la vida. Los expertos afirman que las reservas de combustibles fósiles sólo durarán otros 40 o 50 años. Estos hechos, hacen más apremiante las actividades de I+D en materia de fuentes sustitutivas de energía y el uso de combustibles renovables (1). En el ámbito mundial, la disponibilidad de energía se ha convertido en uno de los problemas más importantes. La gran mayoría de los países, tanto en desarrollo como industrializados, se ven afectados por demandas crecientes de energía para satisfacer sus metas de desarrollo económico y social, y la necesidad de complementar los combustibles fósiles con fuentes no convencionales de energía, se ha vuelto imperativa. De modo que se ha reconocido como inevitable una transición desde su actual dependencia de los combustibles fósiles hacia otras combinaciones energéticas más diversificadas. Entre las nuevas fuentes energéticas y de materias primas y las nuevas tecnologías a considerar; en la solución de los problemas más apremiantes relacionados con la producción de energía y alimento, están las denominadas "limpias", como la biomasa; completamente neutra en CO2 en el ciclo natural del carbono, sin embargo en la actualidad sólo representa un 10 % de la producción energética mundial; aún cuando se halla entre las de mayores perspectivas (2). La potencialidad de biomasa en la agroindustria azucarera permite disminuir los costos de producción actual del azúcar y de los derivados, si se emplea racionalmente toda la biomasa creada por la energía solar durante el cultivo de la caña y considerando el bagazo y los residuos agrícolas de la caña (RAC); lo cual representa más del 50 % en peso de la materia prima que entra a la industria. Los RAC representan un valioso potencial de biomasa equivalente al 30 % de toda la materia seca aprovechable en la cosecha de la caña, con un valor calórico que fluctúa entre 1 700 - 4 500 kcal/kg en dependencia del contenido de humedad. De ello se deriva que en términos energéticos, por cada 1 000 toneladas de RAC pueden ser sustituidas 310 toneladas de petróleo combustible cuyo valor asciende a 216 987,6 USD, según los precios del fuel-oil en el mercado internacional. Actualmente, el aprovechamiento de este recurso energético es considerado en el programa de 51

de cogeneración de energía a partir de RAC , para la utiulización de bagazo como combustible o para el desplazamiento de gran volumen de bagazo para la producción de tableros y otros derivados; en todos los casos con oportunidades en la protección del medio ambiente a nivel local y global.

recolección y preparación de los RAC sin necesidad de implementar sistemas más complejos. Por ejemplo, en una zafra de 6 MMt de azúcar con rendimientos industriales y agrícolas de 11 % y 80 t/ha respectivamente, donde es necesario cortar 687 500 ha de caña (55 MMt de caña), los RAC producidos pueden ser utilizados racionalmente como aparece en la tabla 1. Como se puede observar en la tabla, con la aplicación de este sistema de cosecha, el 50 % de los RAC quedan distribuidos en el campo, como cobertura del terreno para evitar la proliferación de malas hierbas, mantener la humedad del terreno, evitar la erosión y mantener la flora microbiológica natural en el campo. El 21 % de los RAC, se transporta hasta la industria junto con la caña, forman parte de la corriente de bagazo a la salida del tándem de molinos y se utilizan generalmente como combustible en la producción de energía. Mientras que el 29 % de los RAC (3,988 *106 t), se separan y concentran en las instalaciones de limpieza ubicadas en la industria ó en puntos convenientes entre el corte y la industria, lo que simplifica las operaciones de manipulación, preparación y el transporte a la industria para la producción de energía y/ó productos derivados con cuantiosos beneficios económicos y ambientales.

DESARROLLO Las posibilidades de incorporación y empleo de los RAC como biomasa en la industria, para la cogeneración de energía junto con el bagazo, dependen en primer lugar de los sistemas de cosecha empleados. Éstos en general, están orientados a recolectar solo los tallos de la planta, con una producción de biomasa en la industria (bagazo), limitada a 27-29 % de la materia prima. Por otra parte, es función de la tecnología y del esquema energético empleados. Los principales sistemas de cosecha desarrollados en el mundo como: el de Australia, Hawai, Louisiana, Barbados, y Cuba, tienen como principio común la quema de la caña, generalmente antes del corte, como medio de limpieza, con una eficiencia promedio de 35 %, lo cual facilita las operaciones subsiguientes, al eliminar entre el 26 y 46 % de los RAC en las plantaciones cañeras, incrementandose la contaminación ambiental. En sentido general durante la cosecha de la caña, los RAC quedan en el campo en magnitud de 8-10 t/ha, siendo necesario para el uso, la recolección y la preparación previa a la incorporación en la industria. Los estudios de factibilidad y las experiencias relacionadas con la recolección, la preparación, el uso energético de los RAC y el deterioro ambiental que causa la quema de esta biomasa en las plantaciones cañeras e instalaciones de limpieza, han vislumbrado la necesidad a corto plazo del empleo de sistemas de cosecha de la caña verde. Los sistemas de cosecha que emplean el corte de la caña verde e instalaciones de limpieza en seco tienen peculiaridades muy favorables para el aprovechamiento integral de la caña, al facilitar la

Tecnología de potenciación de los RAC La incorporación al proceso industrial de los RAC requiere de previa preparación, debido a su heterogeneidad, baja densidad de bulto (2030 kg/m3), tamaño grande de las partículas (200-700 mm), alto contenido de humedad (4060 %) y gran cantidad de tierra que incorporan las operaciones de manipulación, cuando no son bien elegidas. El empleo de un sistema de cosecha con las características anteriores, como es el Sistema de Cosecha Cubano (SCC), facilita la recuperación de los RAC, y el aprovechamiento de las capacidades instaladas con la aplicación de las operaciones siguientes; asociadas a las instalaciones de limpieza de la caña.

Tabla 1. Utilización de los RAC en el sistema de cosecha cubano

Esquemas de cosecha Mecanizado Manual Sistema de cosecha

Total de RAC producido

Cobertura del terreno

MMt 9,625 4,125 13,750

MMt 5,101 1,733 6,834

% 70 30 100

% 53 42 50

Materia prima y combustible Instalación Industria de limpieza MMt % MMt % 2,503 26 2,021 21 1,485 36 0,866 21 3,988 29 2,887 21

• • • • •

Captación y separación de los RAC. Manipulación (recolección y transporte). Reducción del tamaño de las partículas. Transporte automotor. Almacenamiento.

de limpieza es equivalente a 6,3 t/h, cuya recuperación requiere de la captación total de la corriente (4) y la separación de los RAC, sin que caigan al suelo con la incorporación de materiales indeseables (tierra, piedras, etc.), como ocurre en muchos casos, en instalaciones recuperativas cuando los RAC caen al suelo y son manipulados sobre piso de tierra. Como la limpieza de la caña se efectúa generalmente, en varias etapas consecutivas, en cámaras abiertas denominadas expansores, el diagrama de flujo de esta instalación es el siguiente (figura 2): Finalmente, como premisa importante para el mayor aprovechamiento de las capacidades instaladas, la tecnología de preparación es asociada al sistema de limpieza de la caña, lo que ofrece un modelo de instalación de limpieza, de nuevo tipo, cuyo diagrama se muestra en la figura 3. La instalación de limpieza de nuevo tipo, con la incorporación de equipos para la preparación de los RAC, entrega además de caña limpia para la producción de azúcar, los RAC preparados como un recurso renovable para combustible en la cogeneración de energía y materia prima en la producción de alimento animal y otros derivados.

Una instalación de limpieza puede ser representada como un sistema en el cual intervienen cuatro corrientes, dos de entrada (caña sucia y aire limpio) y dos de salida (caña limpia y aire sucio), como subproductos de un procedimiento de separación neumática, el cual se efectúa en varias etapas consecutivas en cámaras abiertas denominadas expansores. En la figura 1 se muestra un esquema con el balance de materiales de una estación de limpieza convencional, con capacidad de 106,3 t/h.

Requerimientos de los RAC preparados Dependen de la aplicación previamente elegida y de las exigencias del proceso. Cuando se trata de un combustible y la combustión es por el método con frente de llama, es necesario pulverizar los RAC y alcanzar humedades cercanas a la de equilibrio del material. De tratarse del método de combustión en pila o en semi-suspensión, como es generalmente el caso de la combustión del bagazo en la industria azucarera, los requerimientos de los RAC para el proceso son los siguientes: • Tamaño de partícula, 50 mm (clase - 11,6 mm). • Contenido de humedad, 25 5 %. • Contenido de ceniza, 8 2 %. • Densidad aparente, 100 21 %. • Valor calórico neto, 2 284 kcal/kg. • Relación fuel oil / RAC, 4,38.

Figura 1. Balance de materiales en una estación de limpieza. Como se observa, en la corriente (2) el volumen de aire empleado en la limpieza de la caña, representa el 142 % de la caña limpia, equivalente a 122 400 m3/h. La corriente (4), de interés tecnológico para el aprovechamiento de los RAC, está compuesta por la corriente (2), más los RAC separados en la limpieza de la caña, que representan solo el 4,25 % en peso de la corriente (4); lo que facilita el empleo de equipos neumáticos en las operaciones siguientes. Al relacionar los valores anteriores se obtiene, que el potencial de RAC separado en la instalación

Caña sucia

Tolva de alimentación

Expansor I

Estas características también son apropiadas, en la alimentación animal, según resultados satis-

Expansor II

Expansor. III

Caña limpia

Figura 2. Instalación de limpieza con tres expansores. Diagrama de flujo. 53

Tolva de alimentación

Expansor I

RAC I

Hidrociclon

Expansor II

Expansor III

RAC II

Caña limpia

RAC III

Hidrociclon

RAC-Preparado

Figura 3. Diagrama de flujo. Instalación de limpieza de nuevo tipo. factorios en el central Urbano Noris, en la provincia de Holguín.

relación a sus dimensiones. La alimentación es tangencial con pequeña inclinación, en la parte cilíndrica del equipo.

Reducción del tamaño de las partículas La reducción del tamaño de las partículas es de gran importancia, debido a la alta eficiencia que se requiere alcanzar para obtener el tamaño requerido. Para esta operación se han realizado experiencias con varias tecnologías de preparación, cuyos parámetros de operación más importantes aparecen en la tabla 2.

Manipulación La manipulación de los RAC se realiza mediante transportadores típicos empleados convencionalmente para el trasiego de materiales como el bagazo en la industria azucarera. Para la recolección de los RAC debajo de la batería de SEPARAC, se emplea un conductor de banda acanalado que alimenta al equipo de preparación. El resto de las operaciones se realizan, en medios e instalaciones convencionales de la industria azucarera; mientras que la protección del medio ambiente se manifiesta como efecto esperado del uso racional de los residuos agrícolas como fuente de energía, alimento animal, etc., con la implementación de la tecnología.

Separación de los RAC de la corriente de aire Para esta operación se ha previsto un hidrociclón de forma cilíndrico-cónica, situado al final de cada expansor, diseñado especialmente para operar de acuerdo a las exigencias de una instalación recuperativa. Difiere de los hidrociclones ordinarios por su alta capacidad y baja caída de presión con

Tabla 2. Tecnologías utilizadas en la preparación de los RAC.

Tecnologías

Parámetros de operación Tamaño de partículas clase <11,64 mm %

Consumo de Capacidad energía t/h kWh/t

1 Juego de cuchillas y 1 molino de 3 mazas

16,5

10-20

2 Juegos de cuchillas y 1 molino de 2 mazas

13,5

4-6

100

50-60

87 70 - 75

20,4 5,5

4-6 5 - 10

Basculador y tándem Molino desmenuzador Máquina PROMEZJAMCAS 54

Funcionamiento El modelo de tecnología descrito, es único en su tipo, coherente con el sistema de cosecha considerado, al operar asociado a las instalaciones de limpieza de la caña. En la medida que los RAC van siendo separados de la caña entran a un módulo neumático, pasando a los equipos de corte, según los requerimientos del tamaño de partículas. Los residuos preparados pueden ser entregados directamente a los medios de transporte, a una empacadora para su compactación o a cualquiera otra operación subsiguiente. Este sistema tecnológico es totalmente mecanizado y fácil de automatizar, lo que simplifica la mano de obra y equipos adicionales en la preparación y trasiego de los RAC en las instalaciones de limpieza. Facilita también; la obtención de los RAC con mayor concentración (sin la incorporación de materiales extraños, como: tierra, piedras, etc.), la transportación, con mayor densidad y mayor eficiencia en el uso de los medios de transporte.

RECOMENDACIONES Implementar la preparación de los RAC separados en las instalaciones de limpieza de la caña, con la utilización racional de este recurso abundante y renovable anualmente; como fuente de energía y/ó materias primas para la industria de los derivados; como una solución alternativa a los problemas de la contaminación del medio ambiente por el uso de combustibles fósiles y la quema indiscriminada de este recurso. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1. Best, G. Los combustibles de la biomasa y el futuro. Departamento de desarrollo sostenible de la ONU para la agricultura y la alimentación (FAO); 1998. 2. Federal Ministry of Economics and Technology. Information about German renewables energy industries, companies and products. WWW.renewables-made-in-germany.com pps 247. 2011 3. Pérez, E.; Aguilar, P. Estado del arte del uso energético de los RAC. Mem. II Congreso Int. de Biomasa. Holanda . 2002 4. Aguilar, P. Potencialidad energética de los residuos agrícolas de caña. Parte I Disponibilidad durante la cosecha. Revista Cuba - Azúcar, 30 (1): 29-35 2001.

CONCLUSIONES La implementación de tecnologías con las características señaladas, facilita la recuperación y el uso racional de este recurso como fuente de energía en la cogeneración y de materias primas para la industria de los derivados con beneficios económicos, a la vez que constituye una solución alternativa a los problemas de contaminación del medio ambiente por la quema indiscriminada de este recurso renovable.

ICIDCA sobre los derivados de la caña de azúcar, 2014, vol. 48, no. 2 (mayo-agosto), pp. 56 - 59

Influencia del tiempo perdido industrial sobre la economía de los ingenios azucareros Indira Pérez-Bérmudez, Héctor Navarro-Hernández, Norge Garrido-Carralero Instituto Cubano de Investigaciones de los Derivados de la Caña de Azúcar. ICIDCA. Vía Blanca 804 y Carretera Central, San Miguel del Padrón, La Habana, Cuba indira.perez@icidca.edu.cu RESUMEN Se analizó el efecto del tiempo perdido industrial (TPI) sobre las pérdidas de azúcar en proceso y su repercusión en la producción de azúcar y alcohol en un ingenio que procesa 9000 toneladas de caña por día. El estudio de caso arrojó que un aumento del tiempo perdido provoca una disminución en el rendimiento industrial de la fábrica que puede llegar a ser igual a 0,5 unidades porcentuales para un TPI del 20 %. Por otra parte, las ganancias decrecen entre 5 y 21 % en un rango de tiempo perdido comprendido entre 5 y 20 %. Palabras clave: Tiempo perdido industrial, pérdidas en proceso, economía. ABSTRACT The effect of industrial lost time (TPI) on the reduction of sugar in process and its impact alcohol and sugar output in a sugar mill processing 9000 ton of sugarcane per day was analyzed. The results showed that an increase of lost time leads to a decrease of industrial yield as high as 0.5 percent units for a TPI of 20 %. On the other hand, economical gains decrease around 5 to 21 % for a lost time of 5 to 20 %. Keywords: Industry time delay, process losses, economy.

NTRODUCCIÓN

la formación de no azúcares que limitan la recuperación de la sacarosa por la fábrica (2). El incremento de las pérdidas de azúcar que se produce en el central azucarero, como consecuencia de tiempo perdido industrial (en lo adelante TPI), está especialmente localizado en las mieles finales y en lo que comúnmente se define como indeterminados. Al aumentar el TPI se favorecen la inversión de sacarosa y la formación de polisacáridos (dextrana incluida) y oligosacáridos, reacciones ambas promotoras de aumentos de la cantidad de miel y de su pureza. Por otra parte, al producirse una interrupción prolongada en el proceso industrial es común que

Los indicadores económicos de una planta industrial son altamente dependientes del aprovechamiento de la capacidad instalada. Las fábricas de azúcar no son la excepción y tienen la particularidad de que la materia prima básica (caña de azúcar) se deteriora fácilmente en el tiempo después del corte (1). Paradas imprevistas de la industria dan lugar a atrasos en el procesamiento de la caña previamente cosechada y significan pérdidas de azúcar tanto en la caña como en el proceso industrial. El propio deterioro de la caña da lugar a 56

se "liquide" parte del material azucarado existente en el proceso, lo que normalmente da lugar a pérdidas que se incluyen en la categoría de indeterminadas. El presente trabajo analiza el efecto de la disminución del aprovechamiento de la capacidad instalada por concepto de TPI sobre la eficiencia y economía de una fábrica de azúcar.

su venta al Sistema Electro-Energético Nacional (SEN) en tiempo de zafra. Adicionalmente, se asumió que el ingenio entrega a la destilería los servicios auxiliares (vapor y electricidad). Para los cálculos se emplearon los valores promedios de operación de un ingenio en la zafra y se utilizaron hojas de Excel confeccionadas para realizar los balances de masa y energía. La relación para el cálculo de las pérdidas en proceso (agrupa las pérdidas en mieles y en indeterminados) fueron tomadas del análisis realizado previamente (3), a partir de los datos del comportamiento de estos parámetros en todos los ingenios del país en la zafra 2012-2013. Las premisas generales consideradas se muestran en la tabla 1. Solamente se tuvo en cuenta que la variación del aprovechamiento de la capacidad en el ingenio azucarero depende del aumento del tiempo perdido industrial, en el que 100 % de la capacidad corresponde a un TPI de 0 % y 80 % a un TPI de 20 %. El análisis técnico-económico se llevó a cabo según variaciones del TPI de 5 unidades de porciento. En cuanto a las pérdidas en proceso, la totalidad de las pérdidas fueron adjudicadas a las

MATERIALES Y MÉTODOS En este trabajo se toma como referencia el empleo del esquema combinado azúcar- energíaalcohol mostrándose su ciclo de producción en la figura 1. Para este estudio que se propone se tomó como base un complejo agroindustrial integrado por un ingenio azucarero de 9000 t de caña/d como capacidad de molienda que destina la miel final para la producción de alcohol durante el período de zafra. Se consideró para todos los casos un tiempo de operación de 120 días, tanto para el ingenio como para la destilería y que el bagazo sobrante será utilizado en la generación de electricidad para Ingenio

AZÚ CAR

CAÑA

ELECTRICIDAD Plantación de caña

BAGAZO

M IEL

ALCOHOL

VINAZA

Destilería

Figura 1. Esquema general del ciclo de producción del esquema combinado de energía-azúcar-alcohol.

Tabla 1. Premisas para el balance de masa y energía Molienda (t/d)

9000

Cachaza, % caña

3,5

Días de zafra Fibra en caña

120 16,0

Bagacillo, % caña JF, % jugo mezclado

3,5 1,0

Agua imbibición, % caña Humedad bagazo Pol bagazo Pureza jugo residual

32,0 50,0 2,06 73,0 14,8 12.5

Lechada de cal (%) Presión caldera (bar man) Temperatura (ºC) Índice de consumo caldera (t vapor/t de bagazo) Presión vapor escape (bar man) Eficiencia de generación (%)

1,15 28 300 2,2 1,8 80

°Bx de la caña Pol en caña

correspondientes por el efecto del TPI sobre las pérdidas en mieles finales e indeterminadas, al considerarse como las más sensibles ante variaciones de la variable independiente. Para el análisis económico se fijaron las siguientes premisas: • La moneda utilizada para el análisis es el actual peso convertible en Cuba (CUC). • Tasa de cambio (1 USD = 1 CUC) • Los insumos, así como otras materias primas y materiales, se sustentan en índices de consumo previamente establecidos en las fichas de costo elaboradas por el grupo empresarial azucarero Azcuba (4). • Los precios de los insumos (productos comprados o importados) se tomaron sobre la base de los precios establecidos por Azcuba (5). • Para el cálculo de los ingresos por ventas, se utilizaron los precios de los productos en el mercado internacional, tomando como base el boletín "Mercado azucarero y más", emitido por el Dpto. de Evaluación Técnica Económica del ICIDCA (6). Se consideró 0,18 USD/lb para el azúcar crudo y 0,66 USD/L para el alcohol, reportados en el mes de julio de 2013.

Figura 2. Producción de azúcar y miel final.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Figura 3. Producción de alcohol.

En la tabla 2 se muestran los valores de rendimiento industrial y las pérdidas en el proceso. Como puede apreciarse el aumento del TPI provoca una disminución en el rendimiento industrial de la fábrica de hasta 0,5 unidades porcentuales para 20 % de TPI. El incremento de las pérdidas en mieles se relaciona con la destrucción de sacarosa por vías química y microbiológica, tanto en la caña atrasada como en los materiales azucarados retenidos en el central, mientras que el aumento de las indeterminadas se asocia con frecuentes liquidaciones de los materiales en proceso. En la figura 2 aparecen los valores en cuanto a la producción de azúcar y miel en el ingenio. Mientras mayor es el tiempo perdido menor será la

cantidad de azúcar producida, llegando a ser la disminución de 23 % para un 20 % de TPI, lo que equivale en este caso a unas 60 t/d de azúcar. En el caso de la producción de miel final la disminución es menos acentuada, obteniéndose valores de 12 t/d menos para igual valor de TPI. El aumento del TPI en el ingenio favorece la producción de alcohol ya que, aún cuando disminuye la producción de miel final, se incrementa el contenido de azúcares en la misma, siendo este más elevado. La producción de alcohol (ilustrada en la figura 3) se incrementa en 138 hl/d para el valor máximo de TPI asumido. Desde el punto de vista económico, la influencia del aumento del TPI en los costos de producción

Tabla 2. Comportamiento del rendimiento industrial y pérdidas en el proceso TPI

Aprovechamiento de la capacidad Rendimiento industrial

% %

100 11,24

95 11,11

90 10,97

85 10,87

80 10,75

Pérdidas en mieles, % pol en caña Pérdidas en indeterminados, % pol en caña Pérdidas totales en proceso

% %

7,48 0,02

8,40 0,04

9,49 0,07

10,24 0,11

11,05 0,16

7,50

8,54

9,56

10,35

11,20

unitarios tanto para el azúcar como para el alcohol se muestran en la figura 4. A medida que se incrementa el tiempo perdido industrial el costo de producción del azúcar aumenta. En este caso el costo de producción unitario de azúcar aumenta desde 155,87 USD/t hasta 162,82 USD/t, lo que equivale a 4-5 % de incremento. Si se analiza el costo de producción del alcohol, este tiene un comportamiento inverso, ya que la produc-

ción de alcohol se ve favorecida por el incremento de los azúcares en la miel final, obteniéndose una disminución del costo de aproximadamente un 1,0 % para el valor máximo del TPI considerado. De la figura 5 puede apreciarse que tanto los costos de producción totales del complejo como las ventas totales tienen algún nivel de disminución. El balance da lugar a una reducción de las ganancias totales que van desde un 5,15 % (TPI igual a 5 %) hasta un 20,74 % (TPI igual a 20%). CONCLUSIONES Las ganancias del complejo productor de azúcar y alcohol disminuyen apreciablemente en la medida en que se incrementa el tiempo perdido industrial. Lo anterior está dado fundamentalmente por la reducción del rendimiento industrial derivado del incremento de las pérdidas en proceso. La disminución de ganancias en el caso objeto de estudio estuvo comprendida entre 5 y 21 % ante variaciones del TPI en el intervalo entre 5 y 20 %. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1. Rein, P. Cane Sugar Engineering. Verlag Dr. Albert Bartens KG, Berlín, pp 31-63, 2007 2. Ravnö, A B; Purchase, B S. Dealing with dextran in the South African sugar industry. Proc S Afr Sug Technol Ass. 79, pp 28-47, 2005. 3. Rodríguez, A. Encuentro Nacional de Eficiencia Industrial. CNCA, Marzo, 2013. 4. Fichas de costos de azúcares y derivados, emitido por el departamento de precios, AZCUBA, 2012. 5. Listado de precios de productos comprados o importados, emitido por el departamento de precios, AZCUBA, 2012. 6. Boletín "Mercado azucarero y más", emitido por el Dpto. de Evaluación Técnico Económica del ICIDCA, Julio, 2013.

Figura 4. Costos de producción unitarios.

Figura 5. Comportamiento de las ganancias anuales del complejo agroindustrial.

ICIDCA sobre los derivados de la caña de azúcar, 2014, vol. 48, no. 2 (mayo-agosto), pp. 60 - 62

La caña de azúcar como fuente de lactosacarosa Eduardo Lorenzo Ramos-Suárez, Susana Ravelo-Bravo Instituto Cubano de Investigaciones de los Derivados de la Caña de Azúcar. ICIDCA. Vía Blanca 804 y Carretera Central, San Miguel del Padrón, La Habana, Cuba lorenzoe27@yahoo.com RESUMEN Se exponen los últimos resultados que se han obtenido durante los estudios de un grupo de variedades de caña de azúcar, que luego del corte son capaces de transformar los azúcares que están presentes en sus jugos, en una mezcla de oligosacáridos con propiedades prebióticas. Se estudió la formación de la lactosacarosa por las enzimas de algunas de estas variedades de caña. Durante los estudios, empleando siropes preparados con diferentes mezclas de monosacáridos, se exploró la formación del trisacárido: [β -D-Galactopyranosil (1-4)-α -D-Glucopyranosil (1-2)-β- D-Fructofuranosyl]. (Lactosucrose). La mayor formación de lactosacarosa se logró usando siropes formados por mezclas de galactose y glucosa. Palabras clave: Oligosacáridos, prebióticos, AIS, caña, variedades, HYDROMAG, edulcorantes. ABSTRACT In the present paper the latest results that have been obtained during studies of a group of sugarcane varieties that after cutting are able to transform sugars normally present in their juices in a mixture of oligosaccharides with prebiotic properties. The lactosucrose formation by enzymes of some of these varieties of sugarcane was the main objective of this study. During the studies, syrups prepared using different mixtures of monosaccharides were used to explored trisaccharide formation: (β-D-Galactopyranosil (1-4)α-D-Glucopyranosil (1-2)-β-D-fructofuranosyl], (Lactosucrose). The increased formation of lactosucrose was achieved when mixtures of Galactose and Glucose syrups were used. Keywords: Oligosaccharides, prebiotics, SAS, cane, variaties, HYDROMAG, sweeteners.

INTRODUCCIÓN

Hoy día conocemos que la caña de azúcar no solo acumula en sus jugos sacarosa sino también sintetiza enzimas capaces de formar una serie de oligosacáridos derivados de la sacarosa, como son los tres isómeros de la kestosas: la rafinosa, la lactosacarosa y el disacárido trehalosa (1-3). Por otra parte, se ha determinado que estos oligosacáridos son impurezas peligrosas para la fábrica de azúcares pues disminuyen su eficiencia y son responsables de la aparición de los cristales de sacarosa alargados (3-8).

La industria azucarera ha sido por muchos años una fuente sobresaliente de sacarosa para la humanidad, disacárido de notables propiedades edulcorantes que ofrece una fuente importante de calorías. No obstante, los productos sintéticos con alto poder edulcorante y bajo poder calórico, han presentado una opción para evitar o disminuir las enfermedades relacionadas con la obesidad y han cubierto una buena parte del mercado. 60

Los oligosacáridos mencionados tienen propiedades prebióticos, lo que significa que mejoran la salud del hombre (9,10) y por tanto inducen a estudios sobre las posibilidades de sintetizarlos a partir de sacarosa o mezcla de monosacáridos usando las propias enzimas de la caña. En este artículo se discuten algunos resultados que se han obtenidos usando las enzimas de algunas variedades de caña para transformar la sacarosa y algunos monosacáridos en lactosacarosa.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN Las tablas 1 - 5 muestran la formación de lactosacarosa a partir de sacarosa o de diferentes monosacáridos, utilizando las enzimas de las cinco variedades de caña más propensas a formar oligosacáridos en sus jugos, las que han sido seleccionadas entre las 92 variedades estudiadas. Tabla 1. Variedad A, 12 meses, caña planta Relación de la lactosacarosa formada con la obtenida Siropes, 50 % p/p utilizando un sirope con 50 % de sacarosa Mezcla 1:1 1 fructosa/glucosa

MATERIALES Y MÉTODOS Los experimentos se llevaron a cabo con cañas frescas de algunas variedades que muestran una gran tendencia a autodegradarse luego del corte (2). Las cañas se cortaron manualmente en los campos que la suministran a la fábrica de azúcar Manuel Fajardo en la provincia Mayabeque e inmediatamente fueron desfibradas y prensadas. La separación cromatográfica de los diferentes azúcares se realizó usando una columna rellena con hidroxiapatita esférica con partículas de 50-60 µm (4). La fase estacionaria se dispersó en una solución hidroalcohólica (85 %) y finalmente se empleó para rellenar una columna semi-preparativa de 2,5 x 12 cm con una capacidad máxima de 30 mg de oligosacáridos. Para determinar la concentración de oligosacáridos en las muestras se uso la columna anterior siguiendo la metodología reportada previamente por los autores (4,6). La separación y cuantificación de los oligosacáridos presentes en los jugos fue realizada usando un gradiente alcohólico entre 90 y 30 % en un volumen total de 500 ml usando una velocidad de flujo de 4 ml/min. La determinación de la concentración de oligosacáridos se realizó usando el método colorimétrico de antrona-sulfúrico (11). Durante las pruebas realizadas para determinar la capacidad del sistema enzimático de la caña, responsable de transformar los azucares presentes en sus jugos (monosacáridos y la sacarosa) en la mezcla de oligosacáridos, que se observan después del corte; se utilizaron (25 x 2,5 cm, 45 x 5 cm) columnas rellenas con bagazo, material que fue tratado, previamente para lograr la adsorción de las enzimas. A través de la columna se bombearon, siropes de diferentes azucares (sacarosa, glucosa, galactosa y fructosa) a diferentes pH y temperaturas, reguladas entre 40 y 70 °C mediante un termostato; para el bombe se utilizó una bomba peristáltica, y se mantuvo un ciclo cerrado por diferentes períodos (de uno a seis días).

Galactosa

Mezcla 1:1 galactosa/glucosa

Tabla 2. Variedad B, 12 meses, caña planta Relación de la lactosacarosa formada con la obtenida Siropes, 50 % p/p utilizando un sirope con 50 % de sacarosa Mezcla 1:1 1 fructosa/glucosa Galactosa

Mezcla 1:1 galactosa/glucosa

Tabla 3. Variedad C, 12 meses, caña planta

Siropes, 50 % p/p

Relación de la lactosacarosa formada con la obtenida utilizando un sirope con 50 % de sacarosa

Mezcla 1:1 fructosa/glucosa

Galactosa

Mezcla 1:1 galactosa/glucosa

Los resultados que se muestran en las tablas, evidencian que la primera variedad (A, 12 meses, caña planta), representa el mayor incremento de la formación de lactosacarosa por lo que la mezcla, es decir el resultado obtenido, usando un sirope de galactosa y glucosa conduce a los mejores resultados. 61

CubaAzúcar 30 (1): 12-15. Parte VI CubaAzúcar 30 (2): 16-19. Parte VII CubaAzúcar 32 (3): 3134. 2002-2003 2. Ramos E. L., Ravelo S, Pino S. La auto-degradación de la caña de azúcar un factor a considerar en la selección de variedades. Parte I y II, Memorias 49 Congreso ATAC, Santiago de Cuba 2006. 3. Ramos E. L., Ravelo S., Gutiérrez S. Los oligosacáridos y la eficiencia agroindustrial azucarera. Parte VI. Los oligosacáridos y la morfología del cristal de sacarosa. CubaAzúcar 30 (2): 1619 2001 4. Ravelo S., Ramos E. L. An analytical procedure for oligosaccharides in sugar cane products XXII ISSCT Congress. Cartagena de Indias, Colombia 1995. 5. Ravelo S. La Calidad del Azúcar Crudo y los Azúcares que Impurifican la Sacarosa en los Jugos de Caña CubaAzúcar 32 (2): 39-41 6. Ravelo S., Ramos E. L. HYDROMAG, un soporte cromatográfico diseñado para la separación de monosacáridos y oligosacáridos". Revista ATAC, 66, 20-24. 7. Ravelo S., Ramos E. L., Mejías R. Sugar cane deterioration and its implication in the factory Int. Sugar J. (93): 82-86 8. Ravelo, S., Ramos, E. L., Torres, B. M. Origin of oligo and polysaccharides in cane juices and their effect on sugar mill efficiency In: Proceeding of the XXI ISSCT Congress, Bangkok, Thailand, 1992. 9.Ohkusa T, Ozaki Y, Sato C, Mikuni K, Ikeda H. Long-term ingestion of lactosucrose increases Bifidobacterium sp. in human fecal flora. Digestion. 56 (5):415-20 10. Han W.C., Production of lactosucrose from sucrose and lactose by a levansucrase from Zymomonas mobilis.J. Microbiol Biotechnol. 19 (10):1153-60. M.F. Chaplin, J.K. Kennedy. Proteoglycans. In: Carbohidrate analysis: a practical approach. IRL Press Washington Eds: 135-6 1998

Tabla 4. Variedad D, 16 meses, primer retoño Relación de la lactosacarosa formada con la obtenida Siropes, 50 % p/p utilizando un sirope con 50 % de sacarosa Mezcla 1:1 1 fructosa/glucosa Galactosa

Mezcla 1:1 galactosa/glucosa

Tabla 5. Variedad E, 16 meses, primer retoño Relación de la lactosacarosa formada con la obtenida Siropes, 50 % p/p utilizando un sirope con 50 % de sacarosa Mezcla 1:1 1 fructosa/glucosa Galactosa 3 Mezcla 1:1 galactosa/glucosa

CONCLUSIONES 1) Usar las enzimas de la caña es una vía prometedora de obtener los oligosacáridos con propiedades prebióticas de la caña de azúcar. 2) La óptima producción de lactosacarosa se logra seleccionando variedades de caña capaces de formar este oligosacáridos y usando mezclas 1:1 de galactosa y glucosa. BIBLIOGRAFÍA 1. Ramos E. L. Los Oligosacáridos y la Eficiencia Agroindustrial Azucarera. Parte I-IV CubaAzúcar 29 (1-4): 38-41, 62-64, 52-55, 58-62. Parte V

Publicación que difunde el quehacer institucional, ofrece además noticias relacionadas con la industria azucarera y de derivados. Puede suscribirse o colaborar con nosotros. Escriba a: lesie.garcia@icidca.edu.cu

ICIDCA sobre los derivados de la caña de azúcar, 2014, vol. 48, no. 2 (mayo-agosto), pp. 63 - 68

Integración de procesos para la producción sostenible de alimento animal en la UEB "Antonio Sánchez" Carmen Amarilys Guevara-Rodríguez1, Antonio Bell-García1, Danilesvy Mijares-Mena2, Irma Ramos-Pousa1 1. Instituto Cubano de Investigaciones de los Derivados de la Caña de Azúcar. ICIDCA Vía Blanca 804 y Carretera Central, San Miguel del Padrón, La Habana, Cuba amarilys.guevara@icidca.edu.cu 2. Empresa de Servicios Técnicos Industriales (ZETI). UEB Asistencia Técnica Calle 27 y B, Vedado, La Habana, Cuba

RESUMEN El objetivo del trabajo radica en el diseño de un sistema integrado de procesos tecnológicos aprovechando las producciones establecidas en la unidad empresarial de base de derivados (UEBD) Antonio Sánchez, combinadas con nuevas tecnologías para el aprovechamiento óptimo de los productos, subproductos y residuales, de la producción de alcohol y producciones agrícolas para la fabricacióny formulación de alimentos secos balanceados, alcanzando producciones de 3350 t/año de piensos o núcleos según el caso, en los cuales participan además de la levadura forrajera (Candida utilis NRRL Y-660), granos, salvado de arroz y otros, que en conjunto representan ahorros de importaciones por valor de 1,8 millones de dólares, resultando el proyecto viable económicamente y sostenible para el medio ambiente. Palabras clave: integración de procesos, derivados, alimento animal, piensos, núcleos. ABSTRACT In present paper the development of a technological processing the current productions in Antonio Sánchez sugar mill is presented. The process comprises the optimal utilization of ethanol-production byproducts and residuals combined with fodder yeast (Candida utilis NRRL Y-660), as well as, other products and by products from agricultural crops such as: grains and rice to produce formulations of different dry concentrated animal rations around 3350 t/year.These entire production permit the substitution of imported products, with and savings of almost 1.8 million dollars. The whole process turned out to be environmentally friendly and sustainable. Keywords: integrated processes, derivatives, animal feedstock, nucleus fodder yeast.

INTRODUCCIÓN

tantes que gravan estas tecnologías por sí solas, entregar volúmenes significativos de electricidad al sistema electro-energético nacional y ahorrar petróleo en los esquemas productivos alcoholplanta de levadura (1). También tradicionalmente se han desarrollado de forma aislada diferentes tecnologías, según las

En Cuba la incidencia de esquemas combinados para la producción de azúcar-alcohol-levadura forrajera y energía, como sistema de tratamiento de los residuales en la producción de alcohol, ha permitido resolver los aspectos negativos más impor63

condiciones particulares de cada central, para la fabricación de alimento animal a partir de los subproductos generados en el proceso de obtención de azúcar y derivados como el alcohol; viéndose afectada, a partir de la década de los noventa, la producción y el aprovechamiento eficiente, por el mal estado de la tecnología, la no complementación de estos alimentos con cereales, granos proteicos, minerales y vitaminas, para cubrir los requerimientos nutricionales de los animales, así como la distancia entre las unidades ganaderas y las plantas de producción de alimentos. Han faltado estudios con profundidad equivalente y el compendio, en forma coherente, para implantar sistemas en la agroindustria de la caña de azúcar para la producción de alimento animal y humano, a pesar de conocerse que el aprovechamiento de los residuos y subproductos generados por la agroindustria azucarera, complementados con agrícolas y reconvertidos a productos con valor agregado, redunda beneficiosamente para la economía empresarial, ayuda a resolver los problemas más graves que enfrenta la ganadería cubana como la falta de alimento, que compromete seriamente el futuro de la actividad, el medio ambiente y el beneficio de la sociedad, máxime si se tiene en cuenta que cada día los periodos de seca son cada vez más extensos y los cereales y harinas proteicas, en el mercado internacional, menos abundantes y más caros (2). Por citar un ejemplo (tabla1), la evolución de los precios, en el mercado mundial, de cinco alimentos básicos de importación en Cuba, tiene un 45 % de incremento, en más del 80 % de los mismos. Se considera necesario enfatizar que la producción de alimentos secos balanceados no solo puede estar conformada por productos, subproductos y derivados de la agroindustria azucarera, es importante también la presencia de otras fuentes de carbohidratos y proteína procedentes de los cereales y sus subproductos, leguminosas, harinas proteicas, así como en menor cuantía los minerales y las vitaminas, para satisfacer los requerimientos nutricionales de los animales. La producción de alimentos balanceados secos, desde el punto de vista de los ingredientes

utilizados, puede no ser rentable como única producción, es por eso que siempre se consideró dentro del proyecto general como una premisa y es fundamental para la alimentación de la masa ganadera generadora de valor agregado, por sus producciones de carne y leche, destinadas al balance nacional para la alimentación del pueblo y/o la sustitución de importaciones. Teniendo en cuenta las condiciones externas e internas que impactan hoy a la economía cubana, en general y a la agricultura cañera y no cañera, en particular, es inminente el cambio de modelo y mentalidad de agricultura de altos insumos, al diseño de un nuevo paradigma y cultura agropecuaria e industrial, orientada a sistemas sostenibles en armonía con el medio ambiente, en función de las potencialidades naturales de cada lugar, que propicie el uso eficiente de los recursos y condiciones locales, que biodiversifique, recicle energía y nutrientes, a través de la integración ganaderíaagricultura, cerrando ciclos, y disminuyendo el uso de insumos externos con el fin de recuperar la capacidad productiva, elevar los rendimientos y la calidad de las producciones agropecuarias, con visión estratégica para el aporte de soluciones, que conduzcan a la autosuficiencia alimentaria. Considerando lo anteriormente expuesto y la política económica y social del país (4), que sitúan la producción de azúcar, derivados de la caña, alimento animal y el medio ambiente en un lugar preponderante, se estableció como objetivo del trabajo, evaluar un sistema tecnológico de integración de procesos para la producción de alimento animal (piensos y/o núcleos), con derivados de la caña de azúcar y agrícolas, económicamente viable. MATERIALES Y MÉTODOS

Se eligió a la unidad empresarial de base de derivados (UEBD) "Antonio Sánchez" como polígono para el desarrollo de un sistema sostenible para la producción de alimento animal balanceado, en las diferentes especies de animales y sus categorías consideradas en el desarrollo pecuario dentro del proyecto, tomando como punto de partida la existencia de un central azucarero, una destilería Tabla 1. Precios en el mercado mundial de cinco alimentos básicos de y una planta de levadura importación (USD/TM) (3) forrajera (Candida utilis Precio promedio Precio actual NRRL Y-660) que utiliza Producto Diferencias 2010 2011 como sustrato la vinaza. Trigo 280 411 + 131 (+ 47 %) El proyecto ejecutado en su integralidad se inició Maíz 240 388 + 148 (+ 62 %) con la sostenibilidad de Harina de soya 412 433 + 21 (+ 5 %) las producciones existenAceite de soya 992 1 442 + 450 (+ 45 %) tes, situando la producLeche en polvo 3 125 4 930 + 1 805 (+ 58 %) 64

ción de alimento animal con el uso de los derivados de la caña de azúcar, complementados con subproductos y productos agrícolas como la primera cuestión a lograr a partir del desarrollo de un esquema agroindustrial (fig.1) con la rehabilitación y creación de nuevas plantas para la producción de materias primas y alimentos., siendo necesario la elaboración de la ingeniería conceptual de la fábrica de piensos, el diseño de una finca de granos y del equipamiento necesario para el procesamiento de arroz cultivado en el territorio, las formulaciones de alimentos balanceados, a suministrar a la masa ganadera cuantificada dentro del proyecto general. Se realizaron inversiones para la rehabilitación de la planta de levadura, así como para enfrentar nuevas adquisiciones entre las que se destacan; una planta para la producción de los alimentos balanceados, una pequeña finca para el cultivo de granos según las tecnologías de producción del Minag (5, 6), así como el equipamiento y la logística necesarias para el procesamiento del arroz en alianza con los productores privados de la zona,

vinculados a la producción de arroz popular. La figura 1 muestra el esquema integral del desarrollo planteado. La planta de alimentos concentrados se concibió de acuerdo con procesos contemporáneos, de carácter automático, siendo la primera de su tipo en el grupo Azcuba. Esta, por sus características tecnológicas permite la producción de alimentos concentrados balanceados (núcleos y piensos) para bovinos y porcinos, de manera que sus aportes de nutrientes satisfagan los requerimientos nutricionales de la especie y categoría destinados y donde la fuente de proteína que prevalece es la levadura forrajera obtenida a partir de vinazas, en tanto que la fuente de carbohidratos fundamental utilizada sean los granos producidos localmente y/o los subproductos del arroz. El flujo tecnológico de la planta se sustenta como la mayoría de su tipo en las siguientes operaciones: molida o molturado de todas las materias primas en un molino centrífugo, con integración de las diferentes corrientes que participan en el aliINVERSIONES SECTOR AGRICOLA

INVERSIONES SECTOR INDUSTRIAL

Cultivos Sorgo, Maíz

Secador de grano Molino de grano

Mecanización

Camión Cisterna Camión Tolva Camión c/Remolque

Finca de grano

Equipos Aseguramiento Transportación y

Planta de Piensos Planta de Levadura torula

Nuevas Equipos Aseguramiento Transportación y Mecanización

Reparación o Rehabilitación

Sistema de riego electrificado Logística

Figura 1. Esquema integral de desarrollo.

Figura 2. Esquema de la planta de alimentos balanceados. 65

mento y la mezcla, según formulación típica en una mezcladora vertical con capacidad para una tonelada. El producto final es ensacado, cosido y ubicado en los almacenes destinados para ello. También se dispone de silos y almacenes destinados para las materias primas y aditivos (cereales, subproducto de trigo, fosfatos, cloruro de colina, levadura torula, cloruro de sodio y premezclas). En la figura 2 se muestra el esquema del flujo productivo de la planta. La instalación cuenta además, con facilidades requeridas para el pesaje de las materias primas que llegan a la planta, en este caso procedentes, indistintamente, del puerto, proveedores agrícolas o industriales, así como el control de salida de las producciones terminadas. Las formulaciones para los alimentos balanceados a producir en la planta, se calcularon con ayuda del sistema computacional NUTRION-5 (7), y/o de forma manual para obtener un alimento óptimo, integrado como mínimo por un 80 % de subproductos y productos de la agroindustria azucarera y agrícolas producidos en el territorio, con un mínimo de componentes importados, cuyos aportes nutritivos cubran los requerimientos nutricionales de la especie y las diferentes categorías a alimentar, propuestos por el NRC (8). A continuación se detallan, los alimentos base a fabricar en la planta: Núcleo (activador ruminal) para rumiantes (vacas y toros en ceba), compuesto por: levadura forrajera partir de vinazas, urea, sorgo, salvado de arroz, fosfatos, carbonatos, azufre, cloruro de sodio y la premezcla vitamínico-mineral y aparece representado en la tabla 2.

Tabla 3. Aportes nutritivos del pienso para bovinos Aportes Materia seca Proteína bruta E. metabolizable Calcio total Fósforo total

88 14 - 21 2,9 - 3,3 0,5-1,3 0,6 - 0,9

Tabla 4. Aporte de nutrientes del pienso y/o núcleo porcino Aportes Materia seca Proteína bruta Calcio Fósforo E. Metabolizable

UM %

% % % Mcal/kg

16 - 32 0.85 -1.10 0,68- 0,80 2,9 – 3.4

miento y ceba porcina (76 -210 días) formado por: harina de maíz y/o de sorgo, salvado de arroz, fosfatos, levadura forrajera carbonatos, cloruro de sodio, premezcla vitamínico-mineral, cloruro de colina). El aporte de nutrientes se muestra en la tabla 4. Con la producción de alimento balanceado, se puede alimentar una población animal de 400-500 reproductoras porcinas con sus descendientes, asumiendo una ganancia de peso vivo mínimo de 600 gramos/día y 1000 cabezas de bovinos durante todo el año con ganancias de peso estimadas de 1-1,2 kg/día en la ceba de toro, período en el cual la totalidad de las producciones brindan utilidades que hacen viable, económicamente a este esquema productivo. Para el cálculo económico del proyecto general, se tuvieron en cuenta las fichas de costos establecidas por la dirección de planificación, economía y contabilidad del Minaz en 2011 (9), y los costos de importación de las materias primas y alimentos fijados por Alimport para el año 2011(10).

Tabla 2. Aportes nutritivos del núcleo para bovinos Aportes % UM Materia seca % Proteína bruta (N x 6,25) % Calcio % Fósforo % Magnesio % Azufre % Energía metab olizable Mcal/kg

UM % % Mcal/kg % %

90,5 40- 44,1 1,6 1,4 0,6 0,7 2,1- 2.7

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Pienso criollo para vacas lecheras, formado por: harina de maíz y/o de sorgo, salvado de arroz, fosfatos, levadura forrajera, carbonatos, cloruro de sodio, premezcla vitamínico-mineral (33A022), cloruro de colina. El aporte de nutrientes se refleja en la tabla 3. Pienso criollo y/o núcleo para la categoría de creci-

Como resultado se materializó un desarrollo agroindustrial y pecuario integral, donde se logran producciones combinadas en un ciclo cerrado, con un desarrollo local significativo sobre una base ecológicamente sustentable. Esta solución no se había enfocado como un sistema integral a gran 66

escala, en una unidad de producción azucarera, aunque han existido y se ha dado a conocer por otros autores (11 - 13), intentos de integración parcial y producciones de forma aisladas, en pequeños productores y/o unidades productoras. El esquema que mejor representa la concepción del sistema es el que aparece en la figura 3, en el cual se cumple lo planteado por otros autores (12, 14), quienes aseveraron, que los desechos de un proceso pueden ser la materia prima de otro y así sucesivamente hasta formar un ciclo cerrado.

en el proceso de producción de esta levadura hay remoción directa de más de 60 % de la Demanda Química de Oxígeno (DQO) que provocan los desechos de la destilería, siendo notorio el beneficio ambiental, sobre todo cuando se incrementa la producción de alcohol (1). a. Por el servicio prestado a los productores de arroz, (secado y molinado del grano), la obtención de 3000 t de salvado, como resultado del procesamiento de 30000 t de arroz bs/año. b. La producción de 1656,6 t/año de granos (sorgo, maíz, etc.) en la finca y de 3000 t/año del salvado de arroz, permitirá la sustitución de importación de 4600 t de cereales, que significa un ahorro de 1,8 MM USD, considerando como referencia los valores de importación del maíz (4), y el costo de producción determinado en la fichas de costo de Azcuba (9). c. La producción (10 t/día de núcleos y/o piensos criollos en 8 horas de trabajo) en la planta de alimentos balanceados, significa un total anual de 3350 t/año como mínimo, que se puede incrementar con un segundo turno en la planta, e incrementar la utilidad producida por la inversión. d. Los alimentos producidos tienen como característica primordial que el 80 % de sus ingredientes, lo constituyen materias primas producidas dentro del esquema de desarrollo concebido para la UEBD y con un mínimo de componentes importados. e. La masa ganadera (porcina y vacuna) alimentada con los alimentos balanceados, mieles y forrajes obtenidos en la agroindustria cañera (residuos del centro de acopio y/o de limpieza, otros) según los sistemas tecnológicos de alimentación recomendados por algunos autores (15 - 17), la producción de carne y leche obtenida, permitirá la sustitución de importaciones por un valor mínimo de 1,2 MM USD anualmente, según los precios en el mercado internacional de las materias primas utilizadas en los piensos y de alimentos como la leche entera (3).

Figura 3. Diseño de la integración de los procesos.

Los elementos que se han asumido para el cálculo de los ingredientes que sustentan el programa son los siguientes: La producción de alcohol a partir de las mieles de caña constituye, en general, un objetivo obligado en cualquier esquema de diversificación de la agroindustria azucarera, asociada a las tendencias mundiales favorables de su comercialización, necesidades dentro del mercado nacional para la producción de ron y de aguardiente y potencialidades como carburante sustitutivo o desarrollo de la alcoquímica. Por otra parte, el tratamiento de sus residuales viabiliza localmente la disminución de costos de la producción de proteínas. Por esta vía, se pueden obtener como promedio en beneficio 4500 toneladas anuales de levadura forrajera de vinaza lo que constituye una fuente de proteína, aminoácidos, y vitaminas del complejo B. Sus aportes en nutrientes permiten sustituir la importación de la misma cantidad de harina de soya lo que representa un ahorro de 1,2 MM USD (3), según los precios de importación. La disminución de la contaminación ambiental es otra de las ventajas del uso de la vinaza, pues

Con este trabajo se esbozó cómo se concibió la producción de alimento animal (piensos, núcleos) combinando materias primas de diferentes orígenes, que permitiera alimentar la masa ganadera cuantificada dentro del proyecto general. Esta producción se justifica por la sustitución de importaciones, y el valor agregado obtenido por las producciones ganaderas, reportándose flujos monetarios positivos al registrar beneficios en su vida útil para la moneda analizada, que permitieron que el capital invertido y el capital social se financiarán con los resultados obtenidos por la inversión. 67

CONCLUSIONES

8. NRC..Nutrient Requirements of Swine. National Research Council (10tm edition). (National AcademyPress ed.) Washington DC pp 189, 1998. 9. MINAZ. Fichas de costos. Dirección de Economía y Contabilidad, 2011. Revisado enero 2012. 10. Alimport. Precios de importación planificados para el año 2011. Cuba. MINCEX. 1. Preston, T. R.; Murgueitio, E. La caña de azúcar como base de la producción pecuaria en el trópico. Serie: Diversificación, GEPLACEA/PNUD, pág. 413,1998. 12. Preston, T. R. Hacia sistemas integrados a partir de recursos locales LEISA Revista de agroecología.Vol.18pág.1, 2001. Disponible en Web:http://www.agriculturesnetwork.org/. [Consultado 20 agosto del 2012[. 13. Funes, F.; Del Río, J. Experiencias agropecuarias sostenibles en una finca cubana. LEISA Revista de agroecología, vol.18.pag.18, 2001. Disponible en Web: http://www.agriculturesnetwork.org/. [Consultado 20 agosto del 2012]. 14. Mesa, J.; González, L.; Llanes, J. Caracterización preliminar del mercado de cultivos alternativos a la caña de azúcar para alimento animal. ICIDCA sobre los derivados de la caña de azúcar, No. 2, pág. 60, 1967. 15. Rodríguez, V.; Guzmán J.; Ruíz, R.; Martín, P.C. Manual sobre el sistema tecnológico para la producción de leche a base de pastos durante la estación de lluvia y forraje de caña de azúcar más pastoreo restringido durante la estación de seca (La Habana), 2011. 16. Piloto, J.L.; Mederos, C.M.; Almaguel, R.; Camino, Y. y Tolón, N. (2008a). Levadura torula obtenida a partir de vinazas como fuente de vitaminas del complejo B en dietas basadas en miel B de caña de azúcar para cerdos en crecimiento-ceba. In: Seminario Internacional de Porcicultura Tropical (La Habana) ,2008 a. Versión electrónica disponible en disco compacto ISBN-978- 959-075-3. 17. Piloto, J.L., Mederos, C.M. y Almaguel, R.E. Utilización de Levadura torula obtenida a partir de vinazas como fuente de proteína y vitaminas del complejo B en dietas de cereales para cerdos en crecimiento. In: Seminario Internacional de Porcicultura Tropical. (La Habana), 2008 b. Versión electrónica disponible en disco compacto ISBN-978-959-075-3.

1. Se logra por vez primera en una UEBD, dentro del sector azucarero cubano, ejecutar un sistema tecnológico que integre procesos agroindustriales azucareros y agrícolas para producir de forma sostenible y sustentable ecológicamente alimentos balanceados. 2. Se obtiene la producción de 3350t/año de alimentos balanceados constituidos en un 80 % por materias primas producidas localmente. 3. Con este sistema se logra un desarrollo pecuario local sostenible, de gran impacto social y económicamente viable. RECOMENDACIONES Ejecutar este proyecto en todas las Unidades Empresariales de Base Derivados (UEBD) y azucareras, teniendo en cuenta los resultados positivos que tiene para la economía del país. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1. Saura, G.; Otero, M. A. Posibilidades y alternativas de la diversificación del sector azucarero. ICIDCA sobre los derivados de la caña de azúcar, 42 (1 - 3), p. 78, 2008. 2. Crespo, G. (2010). Recuperación de la fertilidad del suelo en áreas ganaderas degradadas.III Congreso de Producción Animal Tropical (La Habana). Noviembre, 2010. 3. Leyva, A. I. Evolución de los precios en el mercado mundial de cinco alimentos de importación básicos (UM: USD/TM, PUESTO EN CUBA) Granma Internacional Digital.La Habana, 15 de abril del 2011. Disponible en Web:http://www.granma.cu/. [Consultado el 20 mayo del 2011}. 4. Lineamientos de la política económica y social del Partido Comunista de Cuba.(La Habana). Cuba.2011. 5. MINAG. Tecnología para la Producción de Semilla de Sorgo", Ministerio de la Agricultura, Ciudad de La Habana. Cuba, 2002. 6. MINAG. Tecnología para la Producción de Semilla del Maíz", Ministerio de la Agricultura, Ciudad de La Habana. Cuba, 2002. 7. NUTRION Software. BÁSICO-PRO Manual de Operación. Versión 5. 2009. Sitio Web: www.nutrion.com.

ICIDCA sobre los derivados de la caña de azúcar, 2014, vol. 48, no. 2 (mayo-agosto), pp. 69 -74

Emisiones a la atmósfera de material particulado de centrales azucareros y refinerías de azúcar en la provincia de Villa Clara Vladimir Núñez-Caraballo1, Mayra C. Morales-Pérez2, Julio Pedraza-Gárciga2, Idalberto Herrera-Moya2, Dianelly Alejo-Sánches2 1. Centro Meteorológico Provincial de Villa Clara, Cuba. 2. Universidad Central "Marta Abreu" de Las Villas, Martha Abreu 59 altos, esquina Juan Bruno Zayas, Santa Clara, Villa Clara. Cuba. vladimir.nunez@vcl.insmet.cu

RESUMEN En el año 2013, el material particulado con masa de diámetro medio aerodinámico menor o igual a 10 y 2,5 micrómetros respectivamente (PM10, PM2,5) representan las mayores emisiones de contaminantes a la atmósfera por las fuentes fijas en Villa Clara. Los centrales azucareros y las refinerías son los máximos responsables, debido al elevado consumo de bagazo como combustible. Los objetivos trazados en este trabajo son, cuantificar la carga contaminante de PM10 y PM2,5 emitida por estas fuentes, determinar el porcentaje que representan las emisiones del total de la provincia, municipios, organismos y por tipo de combustible. El método aplicado para determinar la emisión es a través de factores de emisión de contaminantes del aire de la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos. Los resultados de las once fuentes de Azcuba (4 % del inventario del territorio), emiten 3 256,732 t de PM10 (84 %) y 1 858,493 t de PM2,5 (96 %), entre los trece organismos el PM10 constituye el 82 % y el PM2,5 el 92 %, Encrucijada es el municipio de mayor emisión de PM10 con 586,339 t (18 %) y 334,601 t de PM2,5 (18 %); por combustibles, las emisiones del bagazo constituyen para el PM10 el 82 % y para el PM2,5 el 92 %. Palabras clave: material particulado, PM10, PM2,5, emisión de contaminantes. ABSTRACT In the year 2013, the particulates material with mass of smaller half aerodynamic diameter or similar to 10 and 2.5 micrometers respectively (PM10, PM2.5) represent the biggest emissions of pollutants to the atmosphere for the fixed sources in Villa Clara, the sugar power stations and refineries are the main responsible, due to the high trash consumption like fuel. The objectives layouts in this work are, to quantify the polluting load of PM10 and PM2.5 emitted by these sources, to determine the percentage that represent the emissions of the total of the county, municipalities, organisms and for type of fuel. The method applied to determine the emission is through Factors of Emission of pollutants of the air of the Agency of Environmental Protection of the United States. The results of the eleven sources of Azcuba factory (4 % of the inventory of the territory), emit of PM10 3 256,732 t (84 %) and of PM2.5 1 858,493 t (96 %), among the thirteen Organisms the PM10 constitutes 82 % and the PM2.5 92 %, Encrucijada is the municipality of more emission for the PM10 with 586,339 t (18 %) and of PM2.5 334,601 t (18 %), for fuels, the emissions of the trash constitute for the PM10 82 % and PM2,5 92 %. Key words: particulates material, PM10, PM2,5, emission of pollutants. 69

INTRODUCCIÓN

gas distancias de sus orígenes, las emisiones dependen de la unidad de combustión y del contenido de ceniza (específicamente en el carbón y en los combustibles líquidos destilados) o del contenido de azufre en el combustible (en combustibles líquidos residuales) (3, 7, 11-13) Para Cuba y específicamente para la provincia de Villa Clara, la caña y el azúcar forman una parte integral de su historia, cultura y tradición. El azúcar de caña fue el producto principal en la economía cubana hasta finales del siglo pasado. La caña se ha sembrado históricamente, con el fin básico de producir y comercializar azúcar, obtener derivados y por último generar energía eléctrica. En el proceso de combustión del bagazo se produce una elevada emisión de contaminantes (14).

La responsabilidad ambiental es un tema crítico al que debe hacer frente la industria en este siglo. Producir eficientemente ya no es suficiente, es necesario ser ambientalmente responsable. Para ello, el uso eficiente de los recursos naturales y la reducción del impacto ambiental, son temas fundamentales. Dentro de los graves problemas ambientales a que están expuestos los ecosistemas, incluyendo al hombre a nivel mundial y que se ha agudizado a partir de la mitad del siglo pasado, está la contaminación atmosférica, principalmente originada por la actividad antropogénica, dada por la quema de combustibles fósiles, el crecimiento y desarrollo industrial y del transporte, superando la capacidad asimiladora y regeneradora de la naturaleza. Su definición está dada por la presencia de determinadas sustancias o formas de energía a concentraciones más elevadas que las normales en la atmósfera (1, 2). El material particulado incluye a las Partículas Totales Suspendidas (PTS), que tienen un diámetro aerodinámico "da" ≥ 10 µm, el PM10 (partículas torácicas) con "da" ≤ 10 µm, PM2,5 (partículas respirables) con "da" ≤ 2,5 µm, PM1 con "da" ≤ 1µm y PM0,1 (partículas ultrafinas) con "da" ≤ 0,1 µm (35). El tamaño de las partículas es determinante por sus efectos en la salud humana, por su diferente capacidad de penetración en el árbol respiratorio y por su permanencia en suspensión en el aire. Cuanto más pequeña es una partícula, más tiempo permanecerá suspendida en el aire y más profundamente penetrará en el pulmón. El límite de respirabilidad de las partículas se ha fijado en forma más o menos arbitraria en un diámetro aerodinámico de diez micrones (6). Las partículas mayores que ese tamaño son retenidas en la parte superior del árbol respiratorio y son expulsadas al exterior por la tos y el movimiento de los cilios de las células epiteliales (6, 7). Las de menor tamaño penetran profundamente y pueden permanecer en los alvéolos pulmonares por años o para siempre. El efecto del material particulado en el pulmón es fuertemente irritante. Los filosos bordes de las partículas de sílice irritan la mucosa respiratoria e inducen a cambios que pueden ser permanentes y que en determinados casos se asemejan a metaplasmas (6-10). Entre las fuentes principales de emisión de PM10 y PM2,5 está la industria, la construcción, la combustión en los automóviles, comercio, polvo resuspendido y la quema agrícola. Estas partículas se mantienen en la atmósfera durante períodos de tiempo largos debido a sus bajas velocidades de sedimentación, por lo que son transportadas a lar-

Situación problémica Los centrales azucareros y las refinerías de azúcar en la provincia de Villa Clara, están emitiendo a la atmósfera volúmenes elevados de PM10 y PM2,5, que no están cuantificados y probablemente incidan en la calidad del aire de los asentamientos poblacionales cercanos a estas. Importancia de la investigación Se crean las bases para comenzar la sensibilización, concientización y motivación por la emisión de contaminantes atmosféricos en la provincia de Villa Clara y su posterior estudio y aplicación de acciones de minimización que contribuyan a atenuar la situación existente. Los inventarios de emisiones de contaminantes a la atmósfera son indispensables para las actividades de gestión y toma de decisiones en materia de calidad del aire a nivel local, regional y global, no solo porque ayudan a identificar la problemática sino también porque son un instrumento que permite evaluar el impacto de las medidas de control aplicadas a la problemática (15, 16). Los factores de emisión, en muchas ocasiones, son el mejor método o el único disponible para estimar emisiones a pesar de sus limitaciones. Un factor de emisión es una relación entre la cantidad de contaminantes emitidos a la atmósfera y el nivel de actividad asociado con dicha emisión. El nivel de actividad puede ser, por ejemplo, una tasa de producción o la cantidad de combustible consumido. Si se conoce el factor de emisión y el nivel de actividad correspondiente, es posible hacer una estimación de las emisiones. El uso de factores de emisión es directo cuando la relación entre la información del proceso y las emisiones es directa y relativamente simple (17). Una de las principales referencias sobre los factores de emisión para contaminantes criterio es AP42, que también contiene factores de emisión para 70

un número limitado de contaminantes tóxicos orgánicos e inorgánicos (18). Una base de datos electrónica de los factores de emisión puede encontrarse en el Sistema de Recuperación de Información sobre Factores (Factor Information Retrieval System - FIRE), que contiene los mismos factores de emisión para contaminantes criterio que el AP42 (19), así como algunos factores de emisión para contaminantes tóxicos a partir de diversos tipos de fuentes. El sistema FIRE está disponible en formato electrónico en el Sistema de Boletines (Bulletin Board System - BBS) de la Cámara de Compensación para Inventarios y Factores de Emisión (Clearinghouse for Inventories and Emission Factors - CHIEF). El sistema FIRE, así como el AP-42, están disponibles en el Cd-Rom Air Chief (19, 20). En la provincia de Villa Clara, el inventario de fuentes fijas desarrollado a partir del año 2006 constituye la base fundamental para la ejecución y actualización del inventario de emisiones, permitiendo identificar la carga contaminante de PM10 y PM2,5 por entidades, sus principales características tecnológicas, técnicas y de proceso que dan lugar a las mismas, así como el deterioro que casi todas (87 %) causan a la calidad del aire en zonas cercanas a estas (21-24). La deposición de PM10 y PM2,5 descargado al medio ambiente, depende de las condiciones meteorológicas que predominan en la capa atmosférica más cercana a la tierra y está controlada por los valores de velocidad y dirección del viento, la estabilidad atmosférica y la temperatura (24).

once fuentes fijas principales pertenecientes a Azcuba, de ellas ocho trabajan en la producción de azúcar crudo y tres refinan azúcar, las mismas se muestran en la tabla 1, donde se referencia su nombre, código, ubicación territorial y densidad de población, los datos corresponden al inventario de fuentes fijas del territorio con cierre en el año 2013, elaborado por el Centro Meteorológico Provincial de Villa Clara y la información de los centrales y refinerías ha sido suministrada por la dirección de Azcuba de esta provincia (25). La estimación de la emisión de PM10 y PM2,5, se realiza a través de factores de emisión de AP42, teniendo en cuenta para su selección que la emisión se realiza de forma incontrolada y que el combustible es bagazo de caña de azúcar, estos factores de emisión se han puesto en práctica en varios países, tales como Brasil, Colombia, México y otros. El FE es 5,590 g/kg de bagazo quemado para PM10 y 3,19 g/kg de bagazo quemado para PM2,5, según la literatura (20). El algoritmo básico para la estimación de la emisión, aplicando un factor de emisiones no controladas es: E = A × FE Donde: E: emisión de contaminantes (generalmente expresada en toneladas métricas por año). A: tasa activada (por ejemplo, consumo de combustibles, cantidad y tipo de materia prima procesada por año). FE: factor de emisiones (por ejemplo, gramos de contaminante emitido por kilogramos de combustible consumido).

MATERIALES Y MÉTODOS La industria azucarera activa en la zafra 2012 2013 de la provincia de Villa Clara se realiza con

Tabla 1. Fuentes fijas de emisión No. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Centrales azucareros y refinerías Abel Santamaría Perucho Figueredo Panchito Gómez Toro Héctor Rodríguez Heriberto Duquezne Chiquitico Fabregat* Carlos Baliño George. Washington* Ifraín Alfonso Quintín Banderas* José María Pérez

Municipios Encrucijada Encrucijada Quemado de Güines Sagua la Grande Remedios Remedios Santo Domingo Santo Domingo Ranchuelo Corralillo Camajuaní

*Refinerías

Clave 407 426 434 442 401 432 446 449 440 427 411

Densidad de población (hab/km 2) 50,20 21,43 41,44 49,58 38,88 39,68 26,45 27,79 40,99 41,12 71,44

RESULTADOS Y DISCUSIÓN El consumo de bagazo como combustible de cada una de las fuentes de este estudio se muestra en la figura 1.

Figura 3. Emisión de PM10 y PM2,5 por fuentes.

Figura 1. Consumo de bagazo. Los tres primeros centrales azucareros de la figura 1, Panchito Gómez Toro, Héctor Rodríguez e Ifraín Alfonso consumen el 46 % del total del bagazo generado en el territorio, dado principalmente por una mayor producción que el resto de la industria y de forma general hay dos factores principales causados por múltiples razones que inciden en el exceso de consumo de bagazo, como son la baja estabilidad en la molienda de la caña y el porcentaje de humedad del bagazo. En la figura 2, se compara la carga contaminante de PM10 y PM2,5 emitida por los centrales y refinerías con el total provincial y el resto de las fuentes de Villa Clara, donde las entidades de Azcuba emiten 3 256,732 t de PM10, el 84 % y 1 858,493 t de PM2,5, el 96 % del total del territorio, respectivamente.

Figura 4. Emisión de PM10 y PM2,5 por municipios. En la figura 4, se obtiene la información de la emisión de contaminantes por municipio, siendo Encrucijada, Quemado de Güines y Sagua la Grande los tres primeros, con una carga total de PM10 de 1 669,116 t y 952,501 t de PM2,5 representando ambas emisiones el 51 % del total. Las emisiones por Organismos de la Administración Central del Estado (OACES) están representadas en la figura 5, donde el máximo responsable es Azcuba con 3 256,732 t de PM10 (84 %) y 1 858,493 t de PM2,5 (96 %) del total emitido por los OACES, seguido por el Minbas con 13 % para PM10 y 4 % para PM2,5 y por el Micons con 4 % para PM10 y 2 % para PM2,5. En la figura 6, están los resultados de la emisión de los contaminantes por tipo de combustible y por diferentes procesos industriales que incluye la producción de asfalto, zeolita, fundición de aluminio, hierro y tostado de café, siendo la quema de bagazo el máximo emisor con 3 256,732 t de PM10, (84 %) y 1 858,493 t de PM2,5 (96 %) de las emisiones totales de los combustibles y los diferentes procesos industriales, seguido por las emisiones procedentes del fuel oil con 9 % para PM10 y 1 % para PM2,5. Las emisiones de PM10 y PM2,5 por las fuentes de Azcuba, deterioran la calidad del aire de los

Figura 2. Total de emisiones de PM10 y PM2,5 La carga contaminante de PM10 y PM2,5 emitida por las once fuentes se exponen en la figura 3, donde el Panchito Gómez Toro, Héctor Rodríguez e Ifraín Alfonso emiten 1 493,075 t de PM10 y 852,041 t de PM2,5, en ambos casos representa el 46 % de las emisiones totales de estas entidades. 72

2. Los resultados de esta investigación pueden contribuir a la sensibilización, concientización y motivación para disminuir el consumo de bagazo y así proteger y cuidar el medio ambiente. RECOMENDACIONES 1. Realizar otras investigaciones para determinar los problemas y afectaciones en cada central azucarero que incide en la emisión de material particulado, estableciendo el método a aplicar con una elevada eficiencia y menor costo, para solucionar estas dificultades. 2. Efectuar la modelación de la dispersión del PM10 y PM2,5 para evaluar el Índice de Calidad del Aire en cada caso de estudio, así como el Riesgo Relativo.

Figura 5. Emisión de PM10 y PM2,5 por OACES.

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1. DICA. Dirección general de investigación sobre la contaminación urbana, regional y global. Informe final del proyecto. "Comparación de modelos de dispersión de emisiones provenientes de fuentes fijas" Instituto Nacional de Ecología. Tuxpan, México. Octubre de 2004. 2. Martínez, E., Y. Díaz de Mera. Contaminación atmosférica. Universidad de Castilla-La Mancha, ISBN 84-8427-324-5, "Colección Ciencia y Técnica" 45: 13-30, 385-402. Septiembre 2004. 3. EPA. Screening Procedures for Estimating the Air Quality Impact of Stationary Sources, Revised. EPA-450/R-92-019. www.epa.gov/airnow.htm 4. Spiro, T. G.; W. M. Stigliani. Environmental chemistry. Pearson Prentice Hall, 2a edition. Madrid, 220-225 pp. Julio 1996. 5. Stanley E. Introducción a la química ambiental. Editor Reverte, ISBN 84-291-7907-0: 390-402. Junio 2007. 6. WHO. Health Aspects of Air Pollution with Particulate Matter, Ozone and Nitrogen Dioxide. Germany. June 2003. 7. WHO. Air Quality guidelines global update. Bonn, Germany. September 2005. 8. HEI International Oversight Committee. Reanalysis of the Harvard Six-Cities study and the American Cancer Society study of particulate air pollution and mortality. A special report of the Institute's Particle Epidemiology reanalysis Project, Cambridge, MA, Health Effects Institute. March 2000. 9. Wong CM. A tale of two cities: effects of air pollution on hospital admissions in Hong Kong and London compared. Environmental Health

Figura 6. Emisión de PM10 y PM2,5 por tipo de combsutible y procesos. asentamientos poblacionales que se encuentran a sotavento de estas, para cada una de las direcciones del viento, tanto el que prevalece (este, estenoreste) para el mayor porcentaje del tiempo del periodo poco lluvioso (noviembre-abril) que es donde se realiza la mayor parte de la zafra azucarera en el territorio, como para aquellos "fenómenos meteorológicos" que dan lugar a la variabilidad de esta dirección en un período de tiempo corto (de 1 a 5 días) como son los vientos del sur, los frentes fríos y las altas presiones migratorias con dirección norte, nortenoreste. Las ventajas que tienen estas fuentes de emisión es que las chimeneas son altas, la velocidad de salida del flujo de gases es elevado, al igual que la temperatura, lo que favorece el transporte y dispersión de los contaminantes por el aire. CONCLUSIONES 1. Las emisiones de PM10 y PM2,5 de las fuentes de Azcuba, representan la carga de contaminantes más elevada de la provincia de Villa Clara, por cada municipio, OACES, tipo de combustible y procesos industriales. 73

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Las contribuciones enviadas deben abordar la temática de todo lo concerniente al procesamiento de la caña de azúcar y sus derivados. Se aceptarán contribuciones de los siguientes tipos: 1. Memorias Científicas Originales. 2. Comunicaciones. 3. Reseñas. 4. Trabajos de carácter teórico o descriptivo. Se aceptarán solamente contribuciones inéditas. El envío de estas supone el compromiso del autor de no someterlas a la consideración de otras publicaciones y de ceder sus derechos a la revista. Los artículos se someterán al sistema de revisión por pares, en la modalidad abierta al editor asociado, manteniendo el anonimato. Este recurso es inapelable. Presentación de las contribuciones: Se entregará una copia digital o se enviará por correo electrónico a: revista@icidca.edu.cu. También se remitirá una copia en papel. Se escribirán en español o en inglés, a dos espacios y en Arial 12 puntos, con una extensión máxima de 25 páginas. El formato a utilizar debe ser 8,5 x 11”, los márgenes laterales, superior e inferior deben ser de 2 cm. Las tablas y figuras se insertarán en el lugar exacto y se acompañarán de su correspondiente título y pie de figura. El procesador de texto a utilizar será Microsoft Word. Las tablas deben crearse en este mismo software. Las figuras (fotografías, gráficos, esquemas) deben entregarse en formato JPG o TIF con una resolución de 300 dpi. Las unidades de medida deberán ser las especificadas en el Sistema Internacional de Unidades. Estructura de las contribuciones: • Título (en español e inglés): Conciso e informativo. • Autor(es): Nombres completos y dos apellidos (resaltar en rojo responsable de la correspondencia) • Institución donde labora(n) el(los) autor(es). Dirección de ésta. • Correo electrónico del autor o los autores (imprescindible para enviar la copia electrónica del artículo en formato PDF) • Resumen (en español e inglés): Los informativos son apropiados para las contribuciones del tipo 1 y 2; incluir el propósito de la investigación, así como los principales métodos, resultados y conclusiones. Las contribuciones del tipo 3 y 4 admiten la preparación de un resumen indicativo que exprese el tipo de artículo, los temas fundamentales, y la forma en que son tratados; debe utilizarse la forma impersonal con la partícula se y el verbo en tiempo presente. Se pueden combinar elementos de ambos y el resumen sería indicativo-informativo. El máximo de palabras a emplear debe ser de 200 y deben aparecer en un sólo párrafo. • Palabras clave (en español e inglés): Términos o frases que describen aspectos fundamentales del contenido del artículo y no deben ser más de cinco. • Introducción: Situación problemática. Problema de investigación e importancia. Estado del arte del que parte el autor para su aporte. • En cuanto al desarrollo del artículo: Para las contribuciones de los tipos 1 y 2 resulta más apropiado el esquema Materiales y Métodos, Resultados, y Discusión; las de los tipos 2 y 3 admiten otros subtítulos o epígrafes. Materiales y Métodos: Explicar cómo se procedió. Resultados: Presentar los hallazgos relevantes. Discusión: Analizar e interpretar los resultados obtenidos.

Conclusiones: Consecuencias, deducciones y generalizaciones que emanan de la evidencia aportada por los resultados y su interpretación. Recomendaciones (si proceden): Sugerencias justificadas. Agradecimientos (si proceden): Reconocer ayudas significativas de personas e instituciones. En el caso de tratarse de trabajos realizados bajo el financiamiento de donativos internacionales (PGTF, GEF, PNUD, UNESCO, etc.) deben citarse exactamente sus generales. Referencias Bibliográficas: El sistema aceptado para citar la literatura es el de cita por número según el orden de aparición. En el texto aparecerá el número entre paréntesis. Las referencias bibliográficas se ordenarán por orden de aparición en la lista. Sólo si es imprescindible se citarán artículos no publicados (en prensa). Se citarán todos los autores en caso de que existan seis o menos, cuando sean siete o más, solo se citarán los seis primeros y se agrega et al. El autor debe utilizar los signos de puntuación como aparecen en los ejemplos. Todos los títulos se escribirán en su idioma original. Las referencias bibliográficas quedarán estructuradas según el tipo de documento de la siguiente forma: Libros y folletos Autor. Título del libro. Edición. Lugar de publicación: Editorial, año de publicación. Páginas. Artículos en revistas Autor. Título del artículo. Revista (Lugar de publicación) volumen (número) : página inicial-página final del artículo, mes año. Capítulos de libros Autor del capítulo. Título del capítulo. En: Autor del libro. Título del libro. Edición. Lugar de publicación : Editorial, año de publicación. Página inicial-página final de la parte. Documentos legales Título de la ley. (Nombre del Boletín Oficial, número de éste, día mes año de publicación). País. Artículos no publicados (en prensa) Autor. Título. Revista. En prensa. Año. Patentes Inventor. Título. Clasificación Internacional de Patentes. Fecha de solicitud. País en el que se registra la patente, tipo de documento. Número de certificado de concesión de la patente. Fecha de concesión. Informes inéditos Autor. Título del informe. Tipo de informe. Institución académica, año. Informes publicados Autor. Título del informe. Lugar de publicación: Organismo/Entidad Editora, año de publicación. (Serie, número de la serie) Normas Número de referencia de la norma. Título de la norma. Textos electrónicos Autor. Título. [tipo de soporte] Edición. Lugar de publicación: Editorial, fecha de publicación, fecha de actualización/revisión. Páginas. <Disponibilidad y acceso> [Fecha de Consulta]. Bases de Datos Responsable principal. Denominación de la Base de Datos. [Tipo de soporte] Edición. Lugar de publicación: Editorial, año. Programa informático Responsable principal. Denominación del Programa Informático. [Tipo de soporte] Versión. Lugar de publicación: Responsable principal, año. Programa Informático. Partes de textos electrónicos Autor de la parte. Título de la parte. [Tipo de soporte] En: Autor del documento fuente. Título del documento fuente. Edición. Lugar de publicación: Editorial, fecha de publicación, fecha de actualización/revisión. Páginas que abarca la parte dentro del documento fuente. <Disponibilidad y acceso> [Fecha de Consulta]. Artículos en revistas electrónicas Autor. Título del artículo. [Tipo de soporte] Revista. Página inicial-página final del artículo. Volumen, número, mes año. <Disponibilidad y acceso> [Fecha de Consulta]