MANUAL: BUENAS PRÁCTICAS DE OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO DE LA HORNILLA PANELERA

COLECCIÓN: OFICINA DE PROYECTOS N° 1

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EDITADO POR

COLECCIÓN: OFICINA DE PROYECTOS N° 1

Elaborado por: Lic. Jovita Trelles Arízaga Con la colaboración de: Dr. Rafael Saavedra García Zabaleta

Financiadores:

Socios:

Trelles Arízaga, Jovita Buenas prácticas de operación y mantenimiento de la hornilla panelera / Elaborado por Jovita Trelles Arízaga ; con la colaboración de Rafael Saavedra García Zabaleta . – 1a. edición. - Piura : Universidad de Piura, 2021.

32 p. : ilustraciones ; 21 x 29.7 cm.

(Colección: Oficina de Proyectos ; 1) Bibliografía: p. 31 D.L. N° 2021-05500 ISBN

1. Panela – Producción. 2. Caña de azúcar – Industria. 3. Bagazo de caña – Biocombustible. I. Saavedra García Zabaleta, Rafael, colaborador II. Universidad de Piura III. Título

Buenas prácticas de operación y mantenimiento de la hornilla panelera.

Editado por: © Universidad de Piura Oficina de Proyectos Av. Ramón Mugica 131, Urb. San Eduardo – Piura, Perú ©Asociación Civil Fomento de Investigación y Acción para el Desarrollo (FIAD) Av. Ramón Mugica 131, Urb. San Eduardo – Piura, Perú Financiado por: Programa SeCompetitivo de la Cooperación Suiza - SECO Av. Salaverry 3240, San Isidro, Lima 27 – Perú Socios: Cooperativa Agraria Norandino LTDA. Mza. A Lote. 18 Urb. El Bosque, Castilla, Piura, Perú ONG Progreso El Bosque Mz. A, Lote 20, Castilla, Piura, Perú CITEagroPiura Av. Ramón Mujica 131, Urb. San Eduardo -Piura. Edificio de Química Oficina Q209 Helvetas Perú Av. Ricardo Palma 857, Miraflores, Perú.

Las fotografías provienen del Archivo Fotográfico de la Oficina de Proyectos.

Colección: Oficina de Proyectos N°1 Reservados, por cesión del autor, los derechos de edición.

1ª edición, mayo de 2021 Tiraje: 420 ejemplares Edición especial para el Proyecto: “Innovación para la competitividad de la cadena agroindustrial de panela granulada en la región Piura” financiado por la Cooperación Suiza – SECO, a través del Programa SeCompetitivo, implementado por HELVETAS Swiss Intercooperation.

Hecho el Depósito Legal en la Biblioteca Nacional del Perú N° 2021-05500 ISBN 978-9972-48-225-0

Diseño de cubierta y diagramación: Jovita Trelles Impresión: Publiarte S.R.L. Jr. Callao N° 778. Piura-Perú, en 30 de junio de 2021

ÍNDICE PRESENTACIÓN I.LA HORNILLA PANELERA…………………........…………… 3 1.La panela…………………………………………………...……... 5 2.La hornilla panelera……………………………………….….. 8 3.Componentes principales de la hornilla panelera…......................................................................11

II.OPERACIÓN DEL MÓDULO DE PANELA GRANULADA 1.Operación de la hornilla…………………………………….18 2.Operación de la cámara de combustión.……………23 3.Operación y mantenimiento del molino…………… 24

III.FICHAS DE CONTROL……………………………………..…26 IV. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ...........................31

PRESENTACIÓN En el ámbito del proyecto: “Panela Agroindustria Rural Innovadora y Competitiva”, implementado por la Universidad de Piura, cofinanciado por la Asociación Fomento de Investigación y Acción para el Desarrollo (FIAD) y financiado por la Cooperación Suiza - SECO, en el marco del Programa SeCompetitivo, con la facilitación de Helvetas Perú, se elaboró el presente manual “Buenas prácticas de operación y mantenimiento de la hornilla panelera”.

Con este manual, se busca que usted productor/a, conozca el proceso de producción de la panela granulada (azúcar orgánica), así como también aprenda las buenas prácticas de operación y mantenimiento de la hornilla y de los equipos del módulo para hacer frente a los retos que involucran la agroindustria panelera.

El empleo de los equipos del módulo panelero requiere de mucho cuidado y responsabilidad. Se recomienda que las personas encargadas deberán capacitarse en el manejo de los equipos, así como en la organización y gestión del mantenimiento del mismo. Deberán identificar equipos, seleccionar documentación técnica, programar y optimizar la operación de los mismos, seleccionar instrumentos, herramientas y métodos para la medición y evaluación de los componentes de la hornilla panelera.

Este manual ha sido preparado para proporcionar una ayuda básica a productores paneleros en el mantenimiento y operación de su hornilla panelera con el propósito de garantizar la calidad del producto y el uso correcto de las herramientas de trabajo.

LA HORNILLA PANELERA

LA HORNILLA PANELERA ¿Por qué desarrollar este tema?

Porque deben conocerse los componentes que conforman una hornilla panelera , y saber cuál es el proceso elaboración de panela granulada, con altos índices de calidad.

¿Para qué?

Para que usted productor sea capaz de: Conocer el proceso de producción de la panela granulada, y qué actividades se realizan en cada etapa del proceso.

Conocer los criterios para evaluar la calidad de la panela.

Reconocer los componentes de la hornilla panelera.

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LA HORNILLA PANELERA I. LA PANELA La panela o azúcar orgánica es un edulcorante con características nutritivas, contiene además de sacarosa, glucosa, fructosa, minerales, grasas, compuestos proteicos y vitaminas.

PROCESO DE PRODUCCIÓN El proceso incluye dos etapas: a. Etapa de evaporación del agua presente en el jugo de la caña (directamente ligada al proceso de transferencia de calor). b. Etapa de la combustión directa del bagazo.

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PROCESO DE ELABORACIÓN DE LA PANELA

SIEMBRA

CORTE

Teniendo en cuenta los respectivos estudios de suelos, topografía, y localización de los canales de riego; se adecuan las condiciones ideales para la siembra.

La cosecha dura entre 15 y 18 meses, allí se asegura la calidad de la caña y sus grados ºBRIX antes de pasar al corte manual.

MOLIENDA

PRE LIMPIEZA Y ALMACENAMIENTO DE JUGOS

La caña se comprime en un molino horizontal de 3 mazas para separar el jugo crudo del bagazo húmedo. Una vez obtenidos los jugos de la caña, estos se destinarán para la producción de la panela granulada.

Aquí se separan y eliminan partículas de tierra, bagazo y otros materiales presente en el jugo crudos.

6 6

PROCESO DE ELABORACIÓN DE LA PANELA

EVAPORACIÓN Y CONCENTRACIÓN Se procede a evaporar el agua contenida en el jugo clarificado; haciendo que la concentración de azúcares aumente hasta llegar a un aproximado de 95 a 96 °B para panela granulada.

CLARIFICACION En esta etapa se retira la cachaza en forma de espuma que se forma sobre la superficie del jugo, garantizando un producto más puro y más claro. Además, se regula el pH del jugo.

CRISTALIZACIÓN Y ENFRIAMIENTO Una vez obtenida la miel se bate para lograr su cristalización. En el caso de la panela granulada, las mieles se granulan manualmente por acción de un batido intenso e intermitente mientras se enfrían, posteriormente, la panela granulada se tamiza para lograr el tamaño adecuado.

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II. LA HORNILLA PANELERA Es el componente principal del módulo panelero encargado de transformar la energía química del bagazo seco en energía térmica de los gases de combustión, para evaporar el agua contenida en los jugos de la caña hasta obtener la panela granulada.

TIPOS DE HORNILLAS Los tipos de hornillas vienen definidos por los tipos de cámara de combustión.

Hay varias formas de cámaras de combustión que es el factor fundamental para diferenciar los tipos de hornillas, las cuales dependen del tipo y calidad del bagazo a utilizar.

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Los diferentes tipos de cámara de combustión utilizadas para las hornillas paneleras son: Tradicional plana, Tradicional mejorada plana y Vertical tipo Ward - CIMPA.

CÁMARA TRADICIONAL PLANA

CÁMARA TRADICIONAL MEJORADA PLANA

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CÁMARA TIPO WARD - CIMPA

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III. COMPONENTES PRINCIPALES DE LA HORNILLA PANELERA

1. CÁMARA DE COMBUSTIÓN 2. DUCTO DE HUMOS 3. CHIMENEA 4. PAILAS

1. CÁMARA DE COMBUSTIÓN Es una cavidad donde se quema el bagazo seco y demás combustibles empleados en la fabricación de panela. Consta de:

PUERTA DE ALIMENTACIÓN DE BAGAZO

PARRILLA

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CENICERO

2. DUCTO DE HUMOS La función del ducto de humos también llamado ducto de gases es hacer circular los gases de combustión y ponerlos en contacto con las pailas para transferir parte de su energía térmica a los jugos.

¿Sabías que?

El ducto de humos lo constituyen las paredes, muros de soporte, piso y arcos.

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3. CHIMENEA Las hornillas paneleras tienen chimeneas de tiro natural, las cuales contribuyen a establecer una diferencia de presión entre la entrada de la cámara de combustión y la salida de la chimenea, la cual permite la circulación de los gases de combustión. La altura de la chimenea y las condiciones ambientales influyen en el valor de la diferencia de presión dentro de la hornilla y por lo tanto, en el flujo másico de los gases de combustión.

El flujo másico de los gases de combustión debe ser el adecuado para que todas las pailas hiervan al mismo tiempo. Para superar este problema se recomienda la instalación de una válvula mariposa de apertura regulable que permita el control del flujo de gases de combustión en la hornilla panelera.

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4. PAILAS Las pailas o fondos son contenedores o recipientes fabricados en láminas de acero inoxidable que reciben los jugos y les transfieren el calor necesario para realizar la clarificación, evaporación y concentración.

Las pailas se seleccionan de acuerdo a las necesidades de producción de la panela y la función que van a desempeñar: evaporación, clarificación o concentración.

Tipos de pailas:

PAILA SEMICILÍNDRICA

PAILA SEMIESFÉRICA

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PAILA PLANA

PAILA PLANA ALETEADA

PAILA PIROTUBULAR ALETEADA

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OPERACIÓN DEL MÓDULO DE PANELA GRANULADA

OPERACIÓN DEL MÓDULO DE PANELA GRANULADA ¿Por qué tratar este tema?

Porque se debe conocer bien la operación y mantenimiento del equipo del módulo, y de este modo operarlos y cuidarlos correctamente.

¿Para qué?

Para que usted productor sea capaz de: Desarrollar las capacidades que le permitan un desempeño competente en las actividades de operación y mantenimiento de los equipos.

Comprender las normas de Calidad, de Seguridad e Impacto Ambiental.

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OPERACIÓN DEL MÓDULO DE PANELA GRANULADA I. OPERACIÓN DE LA HORNILLA PANELERA

1. Disposición de la caña en frente del molino para la fase de molienda

2. Molienda

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OPERACIÓN DE LA HORNILLA PANELERA

3. Secado del bagazo húmedo

4. Cubicaje de las pailas

5. Alimentación de bagazo seco a la cámara de combustión

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OPERACIÓN DE LA HORNILLA PANELERA

6. Remoción de ceniza acumulada en el lecho de la parrilla

7. Medición de temperaturas en la paila punto de panela

8. Obtención del punto de panela

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OPERACIÓN DE LA HORNILLA PANELERA

9. Paso de mieles de la paila de punto de panela a la batea de cristalización

10. Mieles en la batea de cristalización

11. Cristalización y enfriamiento de la panela granulada

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OPERACIÓN DE LA HORNILLA PANELERA

12. Enfriamiento y homogenización

13. Envasado y pesado de la panela granulada

IMPORTANTE Para el apagado del horno, basta con dejar de alimentar la cámara de combustión con bagazo. Recuerda que el último lote, a medida que el contenido: tanto del jugo como de las mieles de la caña de azúcar se va acabando, se deben ir llenando las pailas con agua para evitar que se quemen.

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II. OPERACIÓN DE LA CÁMARA DE COMBUSTIÓN

EL COMBUSTIBLE: BAGAZO Es el producto que se obtiene de la molienda de la caña de azúcar y es un recurso energético importante para la agroindustria ya que se puede usar como combustible. Dependiendo del tipo de molienda, el bagazo pude salir del proceso de molienda con una humedad 45-60%.

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III. OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO DEL MOLINO:

Es importante saber que la correcta instalación, operación y mantenimiento de los molinos ayudan a aumentar su vida, lo mismo que da acceso a la garantía de fabricación y permiten obtener un mayor porcentaje de extracción del jugo de caña.

MANTENIMIENTO PREVENTIVO: 1. EXTRACCIÓN Realizar un control del porcentaje de extracción de su molino con la siguiente ecuación:

2. AJUSTE - Verificar el ajuste de las tuercas de los pernos del molino.

- Verificar periódicamente la separación entre las mazas.

- Verificar el ajuste de la faja de transmisión de potencia.

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III. OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO DEL MOLINO:

3. LUBRICACIÓN -Lubricar permanentemente cada uno de los cojinetes y piñones según el tipo de lubricante.

4. LIMPIEZA Después de cada uso debe limpiarse con agua o una mezcla con cal, quitando así todo el residuo de jugo y verificar el estado general. Así, el molino estará preparado para su próxima jornada de trabajo.

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FICHAS DE CONTROL

ANEXO 1: FICHA DE CONTROL DE PRODUCCIÓN DE PANELA EN EL MÓDULO FICHA DE CONTROL DE PRODUCCIÓN DE PANELA EN MÓDULO: Nombre del productor [Propietario de la caña] Tipos de caña a procesar

MOLIENDA # Molienda 1

Inicio Hora

Fin Fecha

Hora

Fecha

Caña procesada [t]

2 3 4

HORNILLA Hora Encendido de la hornilla1 Ingreso del jugo crudo a la clarificadora Primer punto de panela Último punto de panela Culminación de actividades2 Bagazo consumido3

Cantidad de panela obtenida [kg] Cantidad de confitillo obtenido [kg]

Fecha

Fecha

PUNTO DE PANELA Fecha Hora

Hora

Fecha

1

7

13

2

8

14

3

9

15

4

10

16

5

11

17

6

12

18

*1galón= 3.7854 litros * 1 lata = 18 litros t: tonelada = 1000 kg Si la hornilla está encendida, dejar los espacios en blanco.

2 Hace referencia al momento en que se terminó de empacar y pesar el último saco con panela.

3 Bagazo total utilizado como combustible en toneladas para la hornilla.

Hora

EXTRACCIÓN Muestra de 100 kg de caña de azúcar

# 1 2 Total

Pesaje muestra del jugo de caña Nombre del productor [propietario de la caña] Peso [kg] Volumen [litros] Volumen [m3]

Densidad[kg/m3]

EXTRACCIÓN: E=

# 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Productor

Fecha

Hora

GRADOS BRIX Y pH ºBrix pH ºBrix Paila Jugo jugo Almacen sucio sucio

pH Almac.

ºBrix Paila Clarific

pH Clarific

CONTROL DE TEMPERATURAS DEL JUGO EN PAILAS #

Fecha

Hora

Observación

1º

2º

3º

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40

*Obs: Ingreso de jugo a la paila

Paso de jugo a la siguiente paila

4º

5º

6º

IV. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1. Marcelo, Daniel; La Madrid, Raúl. 2012. Manual: Buenas Prácticas de Operación y Mantenimiento de la hornilla panelera, Universidad de Piura. Piura 2012, p.47 2. Guevara Alarcón, Sivel Karin; Ipanaqué Atarama, Mayra Lucía.

2018. Diagnóstico productivo y de calidad de la panela granulada en Piura. (Tesis inédita). Universidad de Piura. Facultad de Ingeniería. Departamento de Ciencias de la Ingeniería. Piura 3. Ordoñez Lugo, Roger Andrés; Martínez Santa, Fernando ; García Bernal, Hugo Reinel. 2013. Proceso agroindustrial de la producción de panela. Tecnura, Vol.17 (35), p.47 4. Silva Cardoza, Katherine; Cruz Alcedo, Gastón Eduardo.

Propuesta de norma técnica para la panela granulada y proceso para su elaboración y aprobación. (Tesis inédita). Universidad de Piura. Facultad de Ingeniería. Departamento de Ciencias Básicas.

Piura 5. Sánchez Castro, Zamir ; Rojas Ávila, Harvey Steve ; García Bernal, Hugo Reinel ; Prada Forero, Luz Esperanza. 2019. Hornillas paneleras Ward-CIMPA: Validación de los modelos matemáticos de diseño Corpoica-UIS. El reventón energético, Vol.10 (2), p.61-69

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