Una valiosa contribución de la espectrofotometría
Para los productores industriales de azúcar, la capacidad de discernir la pureza de su producto es esencial para el negocio. Gary Bailey de American Crystal Sugar explica cómo la espectrofotometría visible y UV-visible proporciona los datos necesarios para asegurar que los productos de su empresa cumplan con los estándares.
Introducción
Según el Departamento de Agricultura de los Estados Unidos, aproximadamente entre el 55 y el 60 % del azúcar producido en el país proviene de la remolacha azucarera. Estas remolachas se cultivan en una franja que se extiende desde las Grandes Llanuras del norte hasta Michigan y Oregón. Las remolachas deben procesarse para extraer y purificar la sacarosa contenida en ellas. Productores como American Crystal Sugar Company llevan a cabo esta tarea a escala industrial.
El azúcar refinado varía en color desde marrón opaco hasta blanco brillante, pero la gradación del cambio de color suele ser demasiado sutil y gradual para que el ojo humano lo perciba. Durante el proceso de refinamiento, estas diferencias de color deben detectarse y tratarse en consecuencia. El medio más frecuente de prueba de color implica el uso de un espectrofotómetro. Con su respuesta rápida y facilidad de uso, los espectrofotómetros proporcionan retroalimentación inmediata que permite ajustes en tiempo real en el proceso de refinado. Estos ajustes pueden ahorrar a una planta de producción de azúcar cantidades significativas de tiempo y dinero.
Desafíos
La cooperativa agrícola American Crystal Sugar Company es una de las mayores productoras de remolacha azucarera en Estados Unidos. La empresa tiene sede en el Valle del Río Rojo, en Minnesota y Dakota del Norte, con decenas de agricultores que abastecen cinco plantas de procesamiento. La diversidad natural de los cultivos presenta desafíos constantes para una compañía que busca producir un producto consistente y de alta calidad. Gary Bailey, Analista de Calidad de American Crystal Sugar, es la persona encargada de monitorear el proceso de refinado y garantizar que el producto final cumpla con todos los estándares necesarios, sin importar las variaciones de la materia prima.
Las verificaciones de calidad comienzan poco después de que las remolachas llegan a la planta de procesamiento y continúan a lo largo de todo el proceso de extracción y refinamiento. La extracción del azúcar de la remolacha comienza cuando estas se cortan y se remojan en agua. La sacarosa se disuelve de la materia vegetal en el agua, creando una solución conocida como “jugo crudo”. El jugo crudo contiene numerosos componentes indeseados además del azúcar deseado. Para determinar el mejor procedimiento a seguir, deben analizarse muestras de jugo crudo. Un espectrofotómetro UV-visible es la herramienta ideal para esta tarea.
Métodos y motivaciones
Las compañías azucareras de todo el mundo siguen protocolos determinados por ICUMSA (Comisión Internacional para Métodos Uniformes de Análisis del Azúcar). Los estándares de ICUMSA definen valores de color para el azúcar, expresados en unidades internacionales (IU). Un azúcar blanco promedio tiene un valor de 30-35 IU; un azúcar muy puro y de bajo color se ubica en el rango de 15-20 IU; un azúcar “crudo” más oscuro puede alcanzar un valor de 600 o incluso 1000 IU. El protocolo de prueba más utilizado en American Crystal Sugar se conoce como ICUMSA-420. El “420” se refiere a la longitud de onda específica de la luz utilizada en el análisis: 420 nm. Existen otros métodos ICUMSA diseñados para necesidades específicas, como el análisis de jarabes coloreados o la determinación de la turbidez de una solución de azúcar. Sin embargo, el método más comúnmente usado por productores como American Crystal Sugar es el ICUMSA-420.
Cada lote de azúcar recibe un valor de color específico. Ese valor se determina por la cantidad de luz absorbida por las muestras de prueba cuando estas se introducen en un espectrofotómetro. Una solución acuosa de azúcar puro no absorbe luz a 420 nm, mientras que contaminantes importantes como la melaza absorben fuertemente en esa longitud de onda. Así, una menor absorbancia conlleva valores IU más bajos, lo que equivale a un azúcar más puro.
Una solución
American Crystal Sugar Company determinó que la línea Thermo Scientific™ GENESYS™ de espectrofotómetros visibles y UV-vis era ideal para sus necesidades. Los instrumentos son lo suficientemente compactos y resistentes como para que fuera factible adquirir varios y colocarlos en múltiples ubicaciones a lo largo de las líneas de producción en cada planta. Como los espectrofotómetros GENESYS UV-Vis pueden leer todo el espectro ultravioleta-visible, también pueden usarse para otras pruebas de aseguramiento de calidad si fuera necesario. Esta versatilidad es una razón más por la cual las empresas de producción de azúcar tienden a usar un espectrofotómetro en lugar de un dispositivo más limitado, como un colorímetro.
Ventajas y aplicaciones
American Crystal Sugar utiliza exclusivamente espectrofotómetros GENESYS Visibles y UV-Vis en sus cinco plantas de procesamiento de azúcar. Los instrumentos demuestran una precisión constante en un amplio rango de concentraciones, entregando resultados confiables tanto si el valor de color de la muestra es alto como bajo. Esta confiabilidad es importante, porque las pruebas ICUMSA requieren valores cuantificables. Los clientes también esperan valores cuantificados.
Conclusión
Los matices del color del azúcar pueden significar la diferencia entre un cliente satisfecho o insatisfecho, o la decisión de reprocesar por completo un lote de azúcar. Los espectrofotómetros GENESYS 140 Visible y GENESYS 150 UV-Vis, utilizados por los analistas de American Crystal Sugar, son herramientas esenciales para monitorear el valor de color de sus productos. Saben que pueden confiar en los instrumentos, en el proceso analítico y en el azúcar final. Si un análisis de calidad defectuoso resultara en un problema de color, la empresa podría tener que retirar esa carga—lo cual sería enormemente costoso. Hasta la fecha, las máquinas han funcionado tan bien que no han enfrentado ese problema. Para las necesidades de uno de los mayores productores de remolacha azucarera en EE. UU., American Crystal Sugar Company, los espectrofotómetros GENESYS Visible y UV-Vis son realmente una solución estupenda.
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