TESIS DE MARÍA GABRIELA QUINGUIRI INCHIGLEMA.pdf

UNIVERSIDAD ESTATAL
AMAZÓNICA
TESIS EN OPCIÓN AL TITULO DE
INGENIERA AGROINDUSTRIAL
TUTOR:
TEMA:
“ESTUDIO DEL
PROCESO DE
COCCIÓN Y SU
EFICIENCIA
ENERGÉTICA EN LA
OBTENCIÓN DE
PANELA CON
EMPLEO DE VAPOR
Y DIFERENTES
AGENTES
CLARIFICANTES”
AUTORA:
María Gabriela
Quinguiri Inchiglema
Dr. Ing. LUIS ANDRÉS GÓMEZ RODRÍGUEZ
PUYO, Julio del 2009
Un(a) ingeniero(a) no es copia, es
original y se atreve a cambiar una
realidad, no importa el tiempo o el
espacio, todo es posible mientras crea
que es así. (Sinónimo)

AGRADECIMIENTOS
Quiero agradecer a todas las personas por haberme apoyado durante esta etapa de
mi vida, y a la UEA por acogerme y forjar sueños e ilusiones que hoy los veo
realizados
Especialmente al Dr. Luis Gómez Rodríguez, mi tutor. Por sus valiosas enseñanzas,
paciencia, disponibilidad y amistad. Pues definitivamente sin su ayuda no hubiera sido
posible la culminación de este trabajo.
A mis maestros: Dr. Agustín García Rodríguez, Dra. Cira Isaac Godínez, Dr. Jesús
Castellanos Estupiñan, Dr. Guillermo Pérez García, Ing. Leo Rodríguez Badillo, Ing.
Elias González Rivera por apoyarme en la realización de este estudio. A todos y cada
uno de ellos debo una parte importante de mi formación, quienes con su conocimiento
y sabiduría iluminaron en mí el sendero del saber y la justicia
Al Dr. Miguel Iparraguirre por sus oportunos y valiosos consejos; amistad.
A mis compañeros y amigos con quienes compartí experiencias, conocimientos, ideas,
agradables momentos y en especial a aquellos que confían en mí y en mis ideas.
Finalmente, agradezco a los señores productores de Panela de las Américas por su
disposición y su tiempo prestado.
Es difícil nom^ar 9 toda la gente que es y ha sido importante para mí durante todo
este tiempo. Gracias por todo.
Gabriela Quiguiri Inchiglema

DEDICATORIA
Af escodar un peídaño más en mí vidJa y ver una Tarte de este cuCmínado;
dedico todo eC esfuerzo y Persistencia que se refleja en este trabajo:
A Dios que me guio y me dio ia fortaleza para seguir adelante.
A mis Padres, José Quiguiri Ramos y Carmen Inchiglema Sayes por su ejemplo, por
darme la vida y su apoyo incondicional durante todo este tiempo, nunca los
defraudaré, los quiero mucho.
A mi madre Rosita, estos ocho años no habría sido lo mismo si estuvieras conmigo y
que por las circunstancias ya no estás, la vida y sus vueltas para mejor o peor hizo
que ya no estés conmigo, aún así gracias por todo, porque con tus palabras y
acciones me hicieron ser un poco mejor.
A ti Carlitos, por ser mi hijo y darme la satisfacción de ser parte importante de tu vida.
A mis hermanos Gloría, Paola y Pedro siempre van a ser mis hermanos-amigos que
varios quisieran y que pocos pueden tener.
A todos ellos por ser los seres más maravillosos del mundo.
Gabriela Quiguiri Inchiglema

»
Ingeniería JigroindustriaC VniversidacC'EstataCjimazónica
ÍNDICE
INTRODUCCIÓN ............................................................................................................................. 1
ANTECEDENTES ............................................................................................................................. 2
PROBLEMA DE INVESTIGACIÓN ...................................................................................................... 2
OBJETO DE ESTUDIO ...................................................................................................................... 2
HIPÓTESIS ...................................................................................................................................... 3
OBJETIVO GENERAL ....................................................................................................................... 3
OBJETIVOS ESPECÍFICOS ................................................................................................................ 3
CAPITULO 1 ..................................................................................................................................... 4
1. LA CAÑA DE AZÚCAR Y LA UTILIZACIÓN DE LA ENERGÍA EN EL PROCESO TECNOLÓGICO DE
OBTENCIÓN DE PRODUCTOS AZUCARADOS .............................................................................. 4
1.a. GENERALIDADES DE CULTIVO ............................................................................................ 4
1.1.1. MANEJO CONVENCIONAL DEL CULTIVO DE LA CAÑA DE AZÚCAR .............................. 4
1.1.1.l._Manejo de Cultivo: Preparación de Terreno para la siembra, manejo de plagas,
maduración y cosecha ............................................................................................................... 4
1.2. RENDIMIENTOS, VARIEDADES, CALIDADES .................................................... 5
1.2.1. Variedades ....................................................................................................................... 5
1.2.2. Calidades .......................................................................................................................... 6
1.3. PROCESAMIENTO O TRANSFORMACIÓN INDUSTRIAL ......................................................... 7
1.4. PROBLEMÁTICA PRODUCTIVA ............................................................................................. 7
1.5. ASPECTOS GENERALES DE LA PRODUCCIÓN DE PANELA .................................................... 9
1.5.1. LA PRODUCCIÓN DE PANELA EN EL MUNDO, LATINOAMÉRICA Y EN LA AMAZONIA
ECUATORIANA............................................................................................................................ 9
1.5.2. PROCESO DE ELABORACIÓN DE PANELA ........................................................................ 11
1.6. HORNILLAS PANELERAS ..................................................................................................... 14
1.6.1._PARTES COMPONENTES DE UNA HORNILLA PANELERA ................................................ 15
1.7. EL VAPOR EN LA TECNOLOGÍA DE LA PANELA ................................................................... 17
1.8. COMBUSTIÓN Y COMBUSTIBLES UTILIZADOS EN LAS HORNILLAS ................................... 19

Ingeniería J^QtoindustriaC Vniversidad'EstataCamazónica
1.8.1. BAGAZO.- ....................................................................................................................... 20
1.8.1.incomposición de los gases de combustión............................................................. 20
1.8.1.2. Secado del bagazo ...................................................................................................... 21
1.8.2. Leña.- ............................................................................................................................. 21
CAPITULO II .................................................................................................................................. 24
2. MATERIALES Y MÉTODOS .................................................................................................... 24
2.1. Selección del Área de Investigación ................................................................................. 24
2.2. Procesos con Vapor en recipientes enchaquetados en el Laboratorio de Procesos del
Campus Universitario .............................................................................................................. 24
2.2.1. Diseño experimental ...................................................................................................... 24
2.2.2..Materia prima ................................................................................................................ 25
2.2.3. Elaboración de la panela en bloque ............................................................................... 25
2.2.3.1..Molienda ..................................................................................................................... 25
2.2.3.2. Determinación del Porcentaje de Extracción del Jugo ................................................ 27
2.2.3.3._Determinación del volumen de jugo de Caña ............................................................. 27
2.2.3.4._Determinación de Parámetros físicos al jugo de Caña ................................................ 27
2.2.3.5._Determinación de parámetros en el proceso de Cocción de Panela: ......................... 28
2.3. Preparación de Mucilagos ................................................................................................. 29
2.4._Parámetros evaluados de la disolución de panela en bloque ........................................... 29
2.5. BALANCES DE MASA .......................................................................................................... 30
2.5.1..Homillas ......................................................................................................................... 30
2.5.2._Proceso con vapor .......................................................................................................... 31
2.6. BALANCES DE ENERGÍA ..................................................................................................... 32
2.6.1. BALANCES DE ENERGÍA PARA LOS PROCESOS QUE UTILIZAN VAPOR .......................... 33
2.6.2..HORNILLAS ..................................................................................................................... 35
2.7. Análisis Estadístico............................................................................................................ 37

Ingeniería Jlgroitufustriaf VnwersidcuC'EstataCjlmazómca
CAPITULO III ................................................................................................................................. 39
3..CALCULOS, VALORACIÓN ESTADÍSTICA Y TÉCNICO ECONÓMICO, RESULTADOS Y SUS
ANÁLISIS ................................................................................................................................... 39
3.1..CALCULOS DE BALANCES DE MASA Y ENERGÍA EN EL PROCESO DE COCCIÓN DE LA
PANELA .................................................................................................................................... 39
3.1.1. BALANCES DE MASA Y ENERGÍA EN PROCESOS CON VAPOR ......................................... 39
BALANCE DE MASA .................................................................................................................. 40
BALANCES DE ENERGÍA ........................................................................................................... 40
2.1.2. BALANCE DE MASA Y ENERGÍA EN HORNILLAS TRADICIONALES ................................... 41
BALANCE DE MASA................................................................................................................... 42
BALANCE DE ENERGÍA ............................................................................................................. 42
CALCULO DE CALOR PERDIDO ................................................................................................. 42
3.2. DISEÑO Y ANÁLISIS ESTADÍSTICO DE EXPERIMENTOS. ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS
EXPERIMENTALES ..................................................................................................................... 43
3.2.1. CURVAS DE CALENTAMIENTO ........................................................................................ 43
3.2.2. EFICIENCIA ENERGÉTICA ................................................................................................. 48
3.2.3. ÍNDICE DE PRODUCTIVIDAD .......................................................................................... 49
3.3. ANÁLISIS DE LOS PRINCIPIOS BÁSICOS DE DISEÑO ........................................................... 50
3.4. ANÁLISIS ESTADÍSTICO ...................................................................................................... 51
3.4.1. PROCESO DE ELABORACIÓN DE PANELA ........................................................................ 51
Objetivo del Experimento (Primera Parte): Determinar si la condición, influye
significativamente en las variables descritas a continuación: .................................................. 51
Objetivo del Experímento (Segunda Parte): Determinar si las variedades de la caña, influyen
significativamente en las variables ........................................................................................... 53
Objetivo del Experimento (Tercera Parte): Determinar si los tratamientos, influyen
significativamente en las variables ........................................................................................... 55
VAPOR CONSUMIDO ................................................................................................................ 57
ENERGÍA CONSUMIDA .............................................................................................................. 58
CACHAZA NEGRA ..................................................................................................................... 59

Ingeniería tyroindustriaC Vmversidad EstatalAmazónica
3.2. ANÁLISIS ESTADÍSTICO DE LA CALIDAD DE LA PANELA Y SU INFLUENCIA CON EL
TRATAMIENTO, CONDICIÓN Y VARIEDAD ........................................................................................60
3.3. ANÁLISIS DE LAS HORNILLAS TRADICIONALES .........................................................................63
3.4. ANÁLISIS ESTADÍSTICO DE LAS ENCUESTAS REALIZADAS A LAS MUESTRAS DE LAS
PANELAS ................................................................................................................................................64
3.5..ANAUSIS ECONÓMICO .................................................................................................................65
3.6..PROPUESTA TECNOLÓGICA .........................................................................................................68
CONCLUSIONES ................................................................................................................................... 71
RECOMENDACIONES .......................................................................................................................... 73
BIBLIOGRAFÍA .......................................................................................................................................74

RESUMEN
Al proceso manufacturero para la producción de panela en la región amazónica,
provincia de Pastaza, se le dedica gran atención por los resultados socioeconómicos
que la misma puede ofrecer a su futuro desarrollo.
Para contribuir a este proceso se realiza el presente trabajo en el que se persigue
como objetivo estudiar la dinámica del comportamiento energético en las etapas de
Clarificación, Evaporación y Concentración de la panela, tanto en la tecnología
convencional, así como cuando se realiza en un equipo compacto (recipiente
enchaquetado) con el empleo de vapor y la utilización de diferentes agentes
clarificantes (balso, sábila y zumo de limón) en diferentes formas y dosis de aplicación.
Durante el estudio experimental en el Laboratorio de Procesos Agroindustriales de la
UEA y paneleras de Las Américas, se realizaron mediciones de Brix, temperatura,
tiempo y presión, así como de la cantidad de jugo obtenido en la molienda de caña,
cantidad de agente clarificante y propiedades físicas de los flujos manipulados.
Mediante la ejecución de los balances de masa y energía, se realizaron cálculos
ingenieriles necesarios para la determinación de los flujos, rendimiento de panela en el
proceso y análisis energético apoyado para ello en las propiedades termodinámicas y
en las técnicas computacionales de cálculo.
Se realizaron en diferentes condiciones, analizándose la panela obtenida en cada
alternativa experimental, los resultados obtenidos fueron procesados estadísticamente
según el programa profesional SPSS, lo que junto a la evaluación económica
desarrollada y a los parámetros de calidad de panela obtenida y eficiencia energética,
permitió seleccionar la mejor variante, correspondiente a: la variedad limeña, cuando
es tratada con balso en una sola adición en la etapa de Clarificación, a la temperatura
de 80°C.
Palabras claves: Caña de azúcar, tecnología convencional, medida,
agentes

SUMMARY
The manufacturíng process for the production of sugar cañe sweet in the Amazon
Región, of the Pastaza Province, dedicates great attention to the socioeconomic
resuits that can offer to its future development.
In order to contribute to this process the present work is done as much in which is
persecuted like objectíve to study the dynamics of the power behavior in the stages of
Clearing, Evaporation and Concentraron of sugar cañe sweet, in the conventional
technology, as well as when it is made in a compact equipment (covered tool) with the
steam and the use of different clearer agents (balso, aloe and lemon juice) in different
fbrms and quantities from application. During the experimental study in the Laboratory
of Agro-industrial Processes of the UEA and sugar cañe sweet faetones of "Las
Americas", measurements of Brix, temperature, time and pressure were made, as well
as of the amount of juice obtained in the millíng of cañe, amount of clearer agent and
physical properties of the manipulated flows.
By means of the execution of the balance of mass and energy, calculations for the
determination of the flows, yield of sugar cañe sweet in the process and supported
power analysis for it in the thermodynamic properties and the computer techniques of
calculation were done necessary.
They were made in different conditions, having analyzed to obtained it in each
experimental alternative, the obtained resuits were process statistically according to
professional program SPSS, which next to the developed economic evaluation and to
the parameters of quality of the obtained product and energetic efficieney, allowed to
select the best variant, corresponding to the Limeña variety, when it is dealt with balso in
a single addition in the clearing stage, at 80°C of temperature.
Key words: Cañe, clarifying agents, cooking, sugar cañe sweet, energy.

Ingeniería tyroinaustriaC
INTRODUCCIÓN
Vniversidad'Estatal'amazónica
La producción de panela es una de las principales actividades agrícolas del
Cantón Puyo, provincia de Pastaza por ser el cantón mas productor de caña de
azúcar, (Saccharum officinarum L).
La mayoría de las actividades de producción se realizan dentro de esquemas de
economía campesina en unidades de pequeña escala, con alto uso de mano de
obra y bajos niveles de inversión en mejoras tecnológicas Velázquez (2004).
Dado el problema de ineficiencia energética en muchas hornillas, debido a que el
bagazo producido no es suficiente, se emplean grandes cantidades de leña para
suplir la demanda energética del proceso; resultando preocupante, el agotamiento
de los recursos y la contaminación ambiental que producen las hornillas
tradicionales, requiriéndose de diferentes estudios en los procesos productivos
con mayores eficiencias energéticas.
El uso de la hornilla es el más simple de los procesos para producir panela, sin
embargo se pueden encontrar otros tipos con diferentes grados de desarrollo
tecnológico, como es el uso de una caldera para producir vapor y de recipientes
enchaquetados en donde se realice el proceso de cocción de panela,
reemplazando a la cámara de combustión y el uso de pailas respectivamente.
Estos procesos industriales permiten tener niveles de producción mucho más
altos, y obtener un producto más homogéneo y de mejor calidad, dado el aumento
en el control de las variables productivas. Adicionalmente, al usar calderas, se
tiene mayor control de la combustión y se elimina el uso de bagaceras.
Lo antes expuesto constituye la razón por la que en el presente trabajo se realiza
una evaluación del proceso de cocción, así como energética, para diagnosticar
algunas de las alternativas planteadas con el fin de justificar el estudio de
sistemas de transformación de energía, que permita determinar la localización, el
tipo y la verdadera magnitud de las pérdidas.
i

Ingeniería tyroindustriaC
ANTECEDENTES
%)mversiáad < Estatatamazónica
Hasta hace poco, el cultivo de la caña de azúcar con fines paneleros se consideró
como un renglón, en el cual la tecnología no formaba parte de los factores de
producción; pero actualmente es de tanta importancia económica que exige la
utilización de algunas técnicas y prácticas culturales para lograr una producción
rentable.
La producción de panela es una de las principales actividades agrícolas de la
economía de nuestra región, por la superficie dedicada al cultivo de la caña, y por
su importancia en el sustento familiar.
Sin embargo y a pesar de su importancia, la agroindustria panelera
tradicionalmente ha adolecido de una serie de problemas relacionados con la baja
productividad agrícola y de proceso, debido al deficiente uso de los recursos
energéticos, deficiente calidad del producto, impactos indeseables sobre el
ambiente, problemas de mercado y organización de los productores.
Por esto, varios grupos de investigación e instituciones han propuesto diseños
alternativos para los sistemas productivos de panela, para encontrar un grado de
desarrollo tecnológico ya que el estado de las infraestructuras influyen
directamente sobre la eficiencia energética del proceso y que se pueden lograr
mejoras considerables en el uso de la energía por medio de modificaciones
sencillas y sobre todo mediante un buen diseño térmico de los sistemas.
PROBLEMA DE INVESTIGACIÓN
Inadecuado control operacional e ineficiencia energética en el proceso de cocción
de panela.
OBJETO DE ESTUDIO
> Evaluar la dinámica del proceso de cocción en diferentes tecnologías de
producción de panela.

Ingeniería tyroindustriaC VnwersiddtC'EstataCAmazónica
HIPÓTESIS
> El establecimiento de una estrategia tecnológica basada en los principios
de balances de masa y energía en el proceso de cocción de panela, así
como en el empleo de nuevas sustancias clarificantes y la compactación
del equipo donde se realice la cocción, permite un mejor aprovechamiento
de la energía disponible y adecuado control de los parámetros
operacionaies.
OBJETIVO GENERAL
> Evaluar el comportamiento energético en las etapas de Clarificación,
Evaporación y Concentración, en la Producción de Panela.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
> Evaluar la influencia de diferentes agentes clarificantes (balso, sábila,
zumo de limón) aplicados durante la clarificación, en la operación y el
proceso de cocción, en recipientes enchaquetados con vapor, y en la
calidad de la panela producida, a partir de jugos de caña de diferentes
variedades lavadas y sin lavar.
> Evaluar el comportamiento energético en las etapas de clarificación,
evaporación y concentración de la producción de panela en instalaciones
con hornillas tradicionales
> Proponer una estrategia tecnológica en las operaciones de cocción
realizadas en recipiente enchaquetado con vapor, durante la obtención de
panela, con el establecimiento de parámetros operacionaies, que permitan
un máximo aprovechamiento de la energía disponible y su correspondiente
evaluación económica.

s
CAPITULO I

Ingeniería tyroindustriaC Universidad'Estatal'^Amazónica
CAPITULO I
1. LA CAÑA DE AZÚCAR Y LA UTILIZACIÓN DE LA ENERGÍA EN EL
PROCESO TECNOLÓGICO DE OBTENCIÓN DE PRODUCTOS AZUCARADOS.
1.1. GENERALIDADES DE CULTIVO
Origen y Distribución.- La caña de azúcar considerada como materia prima
fundamental en los procesos azucareros en los países cálidos, fue introducida al
continente americano simultáneamente al descubrimiento del nuevo mundo por
parte de los europeos. Si bien es cierto que se desconoce el origen geográfico
preciso de esta gramínea, algunos autores afirman que la caña es originaria de
Nueva Guinea y otros aseguran que su procedencia es Indochina o de origen
Indio. Sea cual hubiera sido su origen, fue precisamente Cristóbal Colon quien en
su segundo viaje a América introdujo la caña de azúcar al continente en el año de
1493 "Manrique (2001, citado por Ahumada, 2008)".
1.1.1. MANEJO CONVENCIONAL DEL CULTIVO DE LA CAÑA DE
AZÚCAR
Para poder emprender un cultivo de caña de azúcar y manejarlo bien, hay que
tener muy en claro el concepto de plantilla. Plantilla se denomina al levante y
desarrollo del primer corte después de la preparación, adecuación del terreno y la
siembra. Hay que tener muy en cuenta que del establecimiento y desarrollo
adecuado de la etapa de plantilla depende el éxito futuro del cultivo Loyo (2002).
1.1.1.1. Manejo de Cultivo: Preparación de Terreno para la siembra, manejo
de plagas, maduración y cosecha.
La adecuación del terrero es una de las labores más importantes para el cultivo,
dentro del mismo se involucran la descepada, con la que se busca principalmente
proporcionar un ambiente apropiado para la óptima germinación de la semilla y el
buen desarrollo del cultivo.
La siembra de la caña de azúcar se realiza con material vegetativo que se
distribuye en el fondo del surco a una distancia de 1.5m entre surco.
Las labores culturales para el inicio del cultivo (plantilla) de la caña de azúcar y
posteriores socas tienen como finalidad disminuir los efectos de la compactación
del suelo, (Rojas. 1998)
Los métodos utilizados para el control de plagas son el manual y el químico.
Adicionalmente a la utilización de productos químicos ayudan en el control de
malezas, las labores de mecanización realizadas los tres primeros meses. Entre
4

Ingeniería tyroindustiiaC 'Universidad"estatalAmazónica
estás se encuentran fertilización, aporque y limpieza manual, (Mojica, A. Paredes,
J. 2004)
En lo que respecta a la nutrición del cultivo, el nitrógeno es el elemento limitante
en el caso de la caña de azúcar. Su requerimiento varía con el tipo de suelo, el
número de cortes y la variedad utilizada.
Para recuperar el nivel de materia orgánica perdido en el suelo como
consecuencia del manejo de este cultivo, se presentan alternativas de
subproductos como la cachaza y la vinaza y el uso de compost elaborados a partir
de fuentes orgánicas vegetales.
Gutiérrez, et al (2005) expresan que para la cosecha de caña es necesario
distinguir el grado de maduración del cultivo. En la caña de azúcar se puede
considerar tres estados de maduración: la botánica, la fisiológica y económica.
Desde el punto de vista botánico, la planta se considera madura después de la
emisión de flores y la formación de semillas que puedan origen a nuevas plantas.
La maduración fisiológica se alcanza cundo los tallos logran su potencial óptimo
de almacenamiento de sacarosa. La maduración económica está asociada con las
prácticas agronómicas.
Cabe destacar que la edad para el corte de la caña, para su procesamiento
industrial esta determinado en gran medida por su madurez, estando sujeto a la
vez, para el caso de la industria panelera a la capacidad de cosecha y molienda.
El deterioro de la caña y la pérdida de sacarosa entre el corte y la molienda han
sido ampliamente estudiados. Es así como inmediatamente después del corte se
inicia el deterioro, y este se incrementa a medida en que se aumente el tiempo de
permanencia del tallo en el campo o en los patios del trapiche.
1.2. RENDIMIENTOS, VARIEDADES, CALIDADES.
Los rendimientos obtenidos por hectárea cosechada son muy diversos debido a
las diferencias de los contextos socioeconómicos y tecnológicos en que se
desarrolla la producción, estando ellos determinados por diferentes factores entre
los que se encuentran: variedad, calidad, tipos de suelo, condiciones climáticas,
de cultico, cosecha, entre otros.
1.2.1. Variedades
Gutiérrez y Otros (2005) expresan que las características agronómicas e
industriales más importantes que deben reunir las variedades de caña se pueden
5

Ingeniería flgroinaustriaC Vniversidad'EstataCamazónica
clasificar en características básicas y características secundarias o
complementarias. Características básicas: Son aquellas características distintivas
o notables que se consideran fundamentales y que se deben tener en cuenta
prioritariamente en un proceso de determinación.
TECNICAÑA (1986) expresa que para tener una buena caracterización, se debe
considerar:
• Altos tonelajes de caña por unidad de superficie sin decrecer la
producción por lo menos hasta el quinto corte.
• Resistencia a plagas y enfermedades de importancia económica para el
sistema. Amplio rango de adaptación a diferentes ecologías.
• Jugos con alto contenido de sacarosa, que sean fáciles de clarificar y
den miel y panela de buena calidad y agradable sabor.
• Alto porcentaje de extracción de jugos en el molino.
Es importante establecer que no existen marcadas diferencias entre variedades
de caña para miel o panela, solo hay diferencias en tecnologías de producción y la
función objetivo del sistema. Entre las variedades de caña panelera con mayores
rendimientos se encuentran: limeña (POJ 93), Puerto Rico (PR61632),
respondiendo bien durante muchos años encontrando en las condiciones
climáticas de la región su mejor aliado. Teniendo en cuenta que por las
características topográficas de la región y el naturaleza de las tierras los cultivos
no pueden ser extensivos, la industrialización hasta el momento ha sido imitada a
mini y pequeñas empresas productoras de Panela por métodos artesanales,
Pérez (2008).
1.2.2. Calidades
La calidad de la caña de azúcar está determinada por los siguientes factores:
fertilización, distancia de siembra, labores de limpieza, condiciones de suelo y
condiciones climáticas.
Mientras que en la panela la determinan: los gustos del consumidor, las formas
de presentación, el peso entre otras. Las deficiencias en la calidad de la panela y
la falta de control efectivo sobre el peso y sobre las características fisicoquímicas y
microbiológicas de la misma limitan la expansión del mercado interno y la
incursión en mercados internacionales. Igualmente, las deficiencias en los
sistemas de empaque, transporte y almacenamiento ocasionan
pérdidas
6

Ingeniería tyroindiistriaC VnivemaaíC'EstataCAmazónica
considerables por el evidente deterioro de un producto perecedero como la
panela. (Rodríguez, sf)
En nuestra provincia la caña que más calidad a tenido es la denominada caña
fruta destinada a su consumo directamente.
1.3. PROCESAMIENTO O TRANSFORMACIÓN INDUSTRIAL
El cultivo de caña para la producción panelera se complementa con la
transformación primaría que se produce en la agroindustria como trapiche. Es allí
donde se concentran los sólidos solubles totales que existen en el jugo de la caña
de azúcar mediante la transferencia de energía térmica y que básicamente es un
proceso de concentración mediante la evaporación de los jugos, (García et al.
2007)
Esta agroindustria fundamentalmente de tipo rural mantiene una importancia en
varios elementos tales como: No requiere tecnología sofisticada, emplea mano de
obra no calificada en las fases de campo y fábrica, genera una gran cantidad de
empleos directa e indirectamente, el cultivo de la caña con fines paneleros es
considerado conservacionista en nuestro medio ambiente y el valor nutritivo del
producto final es altamente calificado, en comparación con otros edulcorantes,
(González, 2003).
En la actualidad en varios países se trabajan por mejorar la rentabilidad y la
calidad de la producción de caña y panela, a través de la búsqueda de nuevas
formulaciones comerciales y procesos tecnológicos más competitivos.
1.4. PROBLEMÁTICA PRODUCTIVA
Loyo (2002) señala que el cultivo de la caña y la elaboración de panela muestran
problemas relacionados con la competitividad y la sostenibilidad de los sistemas
tradicionales de producción con índices de baja productividad de campo y
utilización de tecnología industrial rudimentaria debido a la poca introducción de
mejoramientos tecnológicos.
En la fase agrícola se registran bajos niveles de productividad de la caña por la
antigüedad de los cultivos y por la baja densidad de plantas por hectárea. Así
mismo, a pesar de que existe tecnología, aún se presentan deficiencias en el
control de problemas fitosanitarios de plagas, enfermedades y malezas.
En la fase de proceso se observan altos costos de cosecha y de transporte de la
caña, pérdidas en la extracción de jugo en el molino, deficiencias en la limpieza y
7

Ingeniería tyroinaustriaC
'Universidad Estatal'amazónica
clarificación del jugo, ineficiencia energética de las hornillas para la evaporación
del agua y la concentración de la panela, y deficientes condiciones de calidad,
empaque y presentación del producto. Desde el punto de vista de sostenibilidad
ambiental, a pesar de las múltiples ventajas de la caña, un impacto indeseable de
la agroindustria panelera es el consumo de grandes cantidades de leña y de
llantas usadas como combustible en la elaboración de la panela para la
evaporación del agua presente en ios jugos de la caña, debido a la ineficiencia
energética de las hornillas adicionales.
Se estima que en las regiones de menor desarrollo tecnológico se utilizan hasta
tres toneladas de leña por tonelada de panela, generándose graves problemas de
deforestación y erosión de suelos. Por otra parte, en zonas en donde no abunda la
leña se queman llantas usadas, las cuales, en el proceso de combustión emanan
gases azufrados y partículas que afectan el medio ambiente y la salud de los
trabajadores y aún de los animales en las faenas de la molienda de la caña. La baja
eficiencia en la combustión y transferencia de calor en las hornillas tradicionales
crea una mayor emisión de carbono al ambiente, efecto que de alguna forma,
contribuye al calentamiento global.
También se puede señalar un inadecuado manejo de los residuos de cosecha y
de proceso, que origina problemas de contaminación y representa el
desaprovechamiento de recursos valorizables en otros procesos productivos que
podrían generar ingresos y empleos adicionales. (CORPOICA_ Rodríguez, 2004)
Por otro lado, la mayor parte de la producción de panela se desarrolla dentro de
un esquema de propiedad, donde predomina una economía de subsistencia.
El mercado de la panela es competitivo en la producción, su precio no depende de
los productores y consumidores, sino de las circunstancias de oferta y demanda
en el mercado.
Las sustitución de la panela fundamentalmente la fabricada en forma de bloque
(sólida) por el azúcar es debido principalmente a las facilidades de uso y manejo
que ofrece el azúcar a nivel de consumidor, mercadeo y la presencia de
impurezas. El consumo de la panela se restringe cada vez más por aspectos
culturales. Así mismo, la presentación del producto en forma de bloques y
empaques rústicos limita el crecimiento de la demanda, (Pawar S, Dongare M
2001)
8

Ingeniería Jlgroindustriaí Vniversidad (Estatalamazónica
1.5. ASPECTOS GENERALES DE LA PRODUCCIÓN DE PANELA
La Panela es un edulcorante con características nutritivas, obtenida mediante la
concentración de los sólidos solubles totales, disueltos en el jugo de la caña de
azúcar. Se presenta en forma sólida, en bloques rectangulares o cuadrados y
granulados, cuyo peso varía entre 1 kg y 2 kg.
La solidificación se obtiene por la compactación de la sacarosa, uniéndose mediante
puentes formados por las moléculas de azucares reductores o invertidos,
principalmente glucosa y fructosa, cuando los niveles de concentración de estos
azúcares son superiores al 90 %, (García, 2004)
1.5.1. LA PRODUCCIÓN DE PANELA EN EL MUNDO, LATINOAMÉRICA Y EN
LA AMAZONIA ECUATORIANA.
La Cadena productiva de la Panela está compuesta por diversos actores privados
y públicos y eslabones productivos y comerciales. Los actores directos son los
productores de caña panelera, los procesadores de caña o beneficiaderos de la
caña panelera (trapiches), los intermediarios del sistema de transporte de la caña
y los llamados "derretideros" de azúcar que es panela falsificada.
Los eslabones comerciales de la Cadena están constituidos por mercados
mayoristas locales, municipales y regionales, cuyos agentes directos son
comerciantes mayoristas. Ellos despachan a las centrales de abastecimiento,
plazas mayoristas, plazas satélites, supermercados e hipermercados, cuyos
principales actores son los almacenes de cadena. Los eslabones correspondientes
al consumo están compuestos por la demanda del mercado nacional y del mercado
externo.
Principales competidores
Según cifras de la FAO, 26 países producen panela, dentro de los cuales Colombia
ocupa el segundo lugar después de la India, con un volumen que representa el
12,1% de la producción mundial en 2001.
GRÁFICA 1. DISTRIBUCIÓN DE LA PRODUCCIÓN MUNDIAL DE
PANELA
4% Pactan Colombi3
AA 12*
Fuente-: FAO. La paneta se registra como "azúcar no centrifugado".
9

Ingeniería tyroinaustriaC Vniversidiuf(Estatalamazónica
Así mismo, ha sido lento el crecimiento de la producción mundial de panela con
una tasa de apenas 0,21% anual entre 1992 y 2001. El comercio mundial de este
producto es insignificante, ya que la producción se dirige principalmente a
satisfacer la demanda interna.
El consumo de panela está siendo desplazado por otros productos sustitutos
directos como el azúcar y los edulcorantes sintéticos, en indirectos como las
bebidas gaseosas y los refrescos artificiales de bajo valor nutritivo. Así, la panela
está perdiendo gradualmente su participación en los mercados.
Ecuador es productor de panela a pequeña escala, no obstante se ha visto
afectado por la competencia del azúcar, los edulcorantes sintéticos y las bebidas
artificiales; además de los nuevos requerimientos del consumidor en cuanto a
calidad y presentación, Moya (2000).
La panela es un renglón muy importante de la producción agrícola de Pastaza en
términos de participación en el valor de la producción, empleo, área utilizada en
caña panelera y participación en el gasto de los hogares, entre otras.
Sin embargo, el principal problema es que la mayoría de las fábricas son
tradicionales y otras que han evolucionado discretamente, pero con pocos
beneficios. Las plantas tradicionales por regla general tienen en una sola área
donde integran todas las etapas y para varios bienes agrícolas, la tecnología no
forma parte de los factores de producción y por ende se ven supeditados a que su
producción adquiera un carácter eminentemente doméstico por falta de una
tecnología y conocimiento técnico apropiado debido a que en muchas zonas del
cantón Pastaza no existe un sentido organizacional y falta visión empresarial, lo
cual incide en una menor competitividad de la producción, respecto de otras
regiones del mundo, cuyas instalaciones más modernas, estarán dispuestas en
sectores separados y ubicados estratégicamente para lograr una mejor secuencia
del flujo de producción y el mayor aprovechamiento energético, con superiores
posibilidades de control de calidad y eficiencia operacional para regular la
economía panelera.
La situación socioeconómica del sector panelero tiene su explicación en alguna
medida en la baja competitividad de la agroindustria debido a que la relación entre
la cantidad de panela producida y la cantidad de caña es muy variable; de igual
manera, un esquema productivo dominante de propiedad parcelaría con economía
agrícola dificulta la obtención de economías de escala, por la baja disponibilidad
10

Ingeniería JlgroindustriaC
"Universidad estatalamazónica
de recursos económicos, difícil acceso al crédito y por último en la falta de
estrategias para la promoción comercial de la panela a nivel interno y externo.
Una de las problemáticas más importante tanto tecnológicas como económicas en
la producción del panela se localiza en la etapa de cocción íntimamente
relacionada con el consumo energético.
La producción panelera en nuestra región tuvo su época de florecimiento en la
década del 80 y principios del 90, más luego y en esta misma época fueron
declinando su interés y sobre todo la competitividad de estos productos frente al
surgimiento de otras opciones agrícolas y el surgimiento de una enfermedad en
las plantaciones de caña que mermaron su producción en la región desde niveles
de 22 000 ha en un momento hasta 4500 ha, que se estima existen actualmente
en posibles condiciones productivas. Hasta los días de hoy no ha sido controlada
de forma efectiva esta plaga en la región para asegurar una expansión
inversionista de estos cultivos hasta los niveles que en otros tiempos alcanzo.
En los años 80 y principios del 90 la Industria Panelera alcanzo niveles de
producción elevados tanto artesanales y semi-artesanales en la región. La
producción a finales de esa década alcanzo su más alto nivel y una buena
comercialización.
1.5.2. PROCESO DE ELABORACIÓN DE PANELA
La descripción del proceso tradicional para la obtención de panela en bloques o
granulada, puede quedar resumido en el siguiente flujo grama:
CULTIVO
Y
CORTE
\
CANA
MOLINO BAGAZO AGUA EVAPORADA
t
JUGO
PREUMMEZA
i
LODO
CACHAZA
NEGRA
VEGETAL
1
l
CLARIFICACIÓN W EVAPORACIÓN H CONCENTRADÓN
--- 1—
CLARIFICANTE
GASES MENOS CALI ENTES
MANTEC
A
GASES CALIENTES
PANELA

Ingeniería tyroindustriaC Vniversidad(Estatal'Amazónica
El proceso de elaboración de panela se realiza de la siguiente manera:
Corte: El proceso se inicia con el corte de la caña, cuando esta alcanza su plena
madurez, esta depende de la variedad, condiciones climáticas y principalmente de
la ubicación en altura sobre el nivel del mar. Los agricultores utilizan métodos
empíricos en la determinación de la madurez para el establecimiento del corte,
afectándose así los rendimientos de campo como de trapiche y reduciéndose la
calidad de la panela, (Mosquera y colaboradores 2007)
Apronte: No es más que la recolección de la caña cortada, su transporte desde el
sitio del cultivo hasta el trapiche y su almacenamiento en el depósito, previo a la
iniciación de la molienda. El efecto del tiempo de apronte depende de las
condiciones ambientales, de la variedad, y su retraso o demora se manifiesta
negativamente sobre el peso de la caña, la inversión de los azúcares y por ende
en el rendimiento y calidad de la panela. Al permanecer más de tres días en
almacenamiento se presentan mayores incrementos en los contenidos de
azúcares reductores, lo cual afecta la eficacia del proceso de limpieza de jugos
obteniéndose panela de consistencia excesivamente blanda. Molienda: Proceso
mediante el cual se extrae el jugo por compresión de la caña al pasar a través de
las mazas o rodillos del molino , obteniéndose además, el residuo sólido llamado
bagazo verde (utilizado como materia combustible) cuya humedad fluctúa entre 50
y 60% y depende del grado de extracción del molino, la variedad y grosor de la
caña .
Por cada 100 kg de caña que se muelen se recuperan aproximadamente 50 kg de
jugo crudo. Esta relación en peso de jugo crudo a caña se denomina
"extracción en peso" y puede variar entre el 40 y 60 % considerándose una buena
extracción en un 55 %.(Carrera, 2004)
Prelimpieza: Se realiza una prelimpieza de los jugos, donde las partículas
insoluoles de gran tamaño en el jugo extraído, son sedimentadas en el
prelimpiador y retiradas de forma manual. Esta separación evita que las
sustancias precursoras de color se liberen por efecto del calor y contribuye
además a que disminuya la cantidad de incrustaciones sólidas de las pailas,
aumentando su vida útil y la tasa de transferencia de calor. Clarificación: La
siguiente etapa es la clarificación de los jugos que se realiza con el fin de eliminar
impurezas en suspensión, las sustancias coloidales y algunos compuestos
colorantes presentes en los jugos, por medio de aglomeración (coagulación)
inicialmente y, luego por floculación, mediante la adición de sustancias
mucilaginosas como el cadillo (Triumfétta láppula L), el balso
12

Ingeniería tyroindustriaC V niversidad estatuí ^Amazónica
(Heliocarpus popayanensis), o el guácimo (Guázuma Ulmifolia Lamark), diluidas
en agua o en jugo. El cadillo se divide en dos partes para su adición: la primera
parte se adiciona durante el calentamiento, a una temperatura entre 60 y 70 °C.
Inmediatamente después de terminada la primera descachazada, cachaza negra
(75 a 85 °C), se le adiciona la segunda parte, la cachaza resultante es más clara
(cachaza blanca). (Aranda, 2007)
Actualmente se ha adoptado una tecnología producida por el Centro de
Investigaciones para el Mejoramiento de la Agroindustria Panelera en Colombia
(CIMPA) la cual permite separar esta operación en prelimpieza en frío, con el uso
de un nuevo implemento que puede ser utilizado en serie o individualmente
logrando disminuir las impurezas presentes en los jugos, aumentando en un 35%
la eficiencia de proceso en fabrica y la calidad del producto final. También debe
hacerse un ajuste de la acidez de los jugos hasta llegar a un p H de 5.8, lo cual se
logra agregando parte de solución de lechada de cal que se prepara con 200gr
de cal en 200lt de agua, produciéndose la clarificación propiamente dicha.
Por último se hace el descachazado final teniendo en cuenta que se deben
mantener los jugos con un p H de 5.8. De esta forma en la prelimpieza y
clarificación se remueve hasta cerca del 90% de las impurezas presentes y que
son posibles de remover por medios físicos en el jugo frío y ligeramente caliente.
Los efectos de prelimpieza han sido la eliminación en porcentajes superiores al
70% de los blanqueadores químicos. Por cada 100kg de caña en proceso se
obtienen como producto de la limpieza de los jugos entre 2 y 8 kg de cachaza,
estimándose un promedio de 4 kg. (Duran, 1992)
Cocción: El jugo clarificado pasa a la zona de cocción donde se encuentran las
hornillas, la chimenea y el precalentador. Es aquí donde se realiza el proceso de
evaporación y concentración del jugo que proviene de la molienda. Las etapas de
evaporación y concentración de los jugos según Mosquera et al (2007),consiste
en la extracción del agua presente en el jugo en forma de vapor de agua mediante
la transferencia de energía térmica. Se estima que el contenido de los sólidos
solubles al inicio de esta fase va desde 16 a 21 °Brix hasta 90 o 94 °Brix en el que
se alcanza el punto de miel o panela. Las mieles alcanzan una temperatura
promedio de 120 °C. El volumen de jugo clarificado pasa a una paila en la que se
divide en dos o tres partes, dependiendo de las costumbres del melero (operario a
cargo del proceso) y cantidad de jugo clarificado, con el fin de facilitar su manejo,
mejorar la eficiencia de la evaporación y aumentar la calidad final de la panela.
13

Ingeniería tyroinaustriaC
Vnwersidad'EstataCAmazónica
Por cada 100kg de jugo de caña hay necesidad de evaporar 36 kg de agua.
(Aranda, 2007)
Punteo: En el proceso de punteo, el punto final se puede identificar visualmente
por la formación de grandes burbujas o películas muy finas y transparentes o
tomando una muestra de miel con una espátula e introduciéndola inmediatamente
en un recipiente con agua fría y se evalúa su fragilidad o quebrado. El punteador
toma la decisión de retirarla o no del fondo de acuerdo con estos resultados.
Batido y moldeo: en recipientes de acero inoxidable mediante agitación vigorosa
de forma manual, e intermitentemente con una pala de madera
durante
aproximadamente 15 minutos.
Después de un período de agitación inicial de unos tres a cuatro minutos, las
mieles se dejan en reposo; gracias al aire incorporado, comienzan a crecer en la
batea; se reinicia la agitación; este proceso se repite dos o tres veces.
El tiempo de batido y volumen alcanzado por las mieles depende del grano o
textura, el cual básicamente se relaciona con los °Brix y la pureza de las mieles,
para posteriormente ser llevado a los moldes si el proceso fuera para obtener
panela en bloques, en tanto si fuera para panela granular habría que continuar
con el proceso de batido y enfriamiento seguido de un proceso de operación de
desintegración.
Empaque y almacenamiento: Cuando la panela se ha secado y enfriado, se
extrae de los moldes, se envasa en bolsas plásticas para su transportación y su
almacenaje.
1.6. HORNILLAS PANELERAS
En un trapiche tradicional, la panela se produce en hornillas. Una hornilla consta
de: cámara de combustión, ducto de humo y chimenea. En la cámara de
combustión el combustible sólido (bagazo, leña o mezcla de estos reacciona con
aire para combustionarse y obtener energía térmica, produciendo gases calientes y
cenizas. Los gases calientes contribuyen a la evaporación del agua en el jugo de
caña para su concentración. La evaporación es abierta, porque se realiza en
pailas expuestas a la presión atmosférica y el calentamiento es a fuego directo,
porque los fondos de las pailas se exponen directamente a los gases de
combustión. Durante el proceso de evaporación, los sólidos en suspensión aún
presentes en el jugo (cachaza) se aglomeran y flotan, lo que permite separarlos
manualmente Velásquez y colaboradores (2005).
14

Ingeniería tyroindustriat
Vmversiaad' < EstataC^mazómca
1.6.1. PARTES COMPONENTES DE UNA HORNILLA PANELERA
Cámara de combustión
Sedó (2000) expresa que la cámara de combustión es el compartimento en el que
se realiza la combustión del bagazo o leña, en el que se necesita un adecuado
suministro de aire para que se produzca la combustión eficientemente,
obteniéndose energía térmica requerida y la generación de gases calientes y
cenizas.
Conducto de humos
Generalmente construidos con materiales refractarios, la función del conducto de
humos es guiar los gases de la combustión y ponerlos en contacto con las pailas
para transferir energía a los jugos según Sedó (2000).
Chimenea
La función de la chimenea es crear una diferencia de presión, llamada tiro, que
garantice el suministro de aire necesario para la combustión del bagazo y el
transporte de los gases a través del ducto.
La chimenea permite crear una diferencia de presión que se crea en la parte
externa e interna de la misma, por efecto de la altura y la diferencia de
temperatura entre los gases de la combustión y el aire circundante. Esta diferencia
de presión ayuda a que se establezca un flujo de gases por el ducto hacia la
chimenea, y al suministro de aire circundante hacia la cámara de combustión
Rodríguez (2004).
Si en la chimenea se emplea la cantidad de aire teóricamente necesaria el
contenido de C02 en los gases de la chimenea (19,6%) será máximo y si hay
exceso de aire la proporción de C02 disminuirá Hugot (1980).
La diferencia de presión varía con la altura, por lo que la chimenea debe tener una
altura tal que permita vencer la resistencia al transporte de los gases por el
conducto y obtener en la cámara la cantidad de aire necesaria para la combustión.
En una hornilla con un diseño adecuado, el bagazo de la molienda utilizado como
combustible debería generar la energía suficiente para que el agua del jugo de
caña se evapore y pueda producirse la panela. Sin embargo, la
forma
rudimentaria como se fabrica la panela en Ecuador es muy ineficiente en términos
energéticos, y en la mayoría de los trapiches tradicionales es necesario utilizar
también otros combustibles por la baja eficiencia térmica de las hornillas. Los
combustibles más usados son: madera, guadua (Guadua angustifolia Kunth),
carbón y caucho de llantas usadas, lo que tiene serias consecuencias negativas
para el medio ambiente y la salud humana. Por un lado, en algunas zonas la
deforestación ha sido severa y, por otro, la combustión del caucho produce altos
15

Ingeniería tyroindustriaC Vniversidad''EstatalAmazónica
índices de contaminación por la liberación de grandes cantidades de micro
partículas y bióxido de azufre. Las macropartículas contaminan los suelos y las
fuentes de agua, y el bióxido de azufre tiene efectos irritantes sobre las vías
respiratorias, aparte de los olores desagradables generados por la combustión,
(Rodríguez, Gottret, 2000).
El uso de la hornilla es el más simple de los procesos para producir panela,
pudiéndose encontrar otros tipos con diferentes grados de desarrollo tecnológico.
En procesos más tecnificados (industriales) la cámara de combustión se remplaza
por una caldera para producir vapor, que se utiliza en la zona de evaporación por
medio de intercambiadores de calor sumergidos en las pailas Manrique (2001)
Estos procesos industriales permiten tener niveles de producción mucho más
altos, y obtener un producto más homogéneo y de mejor calidad, dado el aumento
en el control de las variables productivas. Adicionalmente, al usar calderas, se
tiene mayor control de la combustión y se elimina el uso de bagaceras, ya que el
bagazo húmedo se pulveriza y se quema directamente.
La preocupación por la contaminación ambiental y el agotamiento de los recursos
naturales ha llevado a que diferentes instituciones realicen nuevos diseños de
hornillas y procesos productivos con mayor eficiencia energética.
Según Velásquez (2002); Velásquez et al (2004) las variables más importantes en
el funcionamiento de las hornillas son, entre otras, la humedad del bagazo que se
quema, la combinación del aire y el bagazo en la cámara de combustión; el
exceso de aire utilizado; la transferencia de calor entre los gases y las pailas; el
tiro de la chimenea para la salida de los gases; la recolección de las partículas de
material originadas por la combustión; los materiales utilizados en la construcción,
y el tiempo requerido para iniciar la producción. Además de estas variables, en el
diseño es importante determinar y considerar las limitaciones impuestas por el
contexto, como son la panela a producir, el rendimiento del molino y la ubicación
del trapiche (altitud, temperatura, y régimen de vientos).
Una forma efectiva de comparar los trapiches desde el punto de vista del ahorro
de energía es hacerlo mediante un índice que tenga en cuenta el proceso global
de la hornilla. Dicho índice se puede definir como el cociente entre el bagazo
consumido y la panela producida, y da una ¡dea de la forma en que se emplea el
16

Ingeniería JlgroiiufustríaC
Vn ivcrsidad l Esta ta Cjlmazónica
recurso energético en el proceso productivo (rendimiento global). A menor valor de
este índice, mejor se emplea ia energía en el trapiche.
Según Rodríguez et al (2005) la emisión de gases nitrogenados (Nox), monóxido de
Carbono (CO), dióxido de Carbono (C02), como se aprecia en la siguiente tabla es
menor de acuerdo al grado de tecnificación de la hornilla, no así en (os niveles de
emisión de vapor de agua ya que se tiene en cuenta que la caña no varía su
contenido de humedad de acuerdo con la hornilla. La gran cantidad de agua que se
emite a la atmósfera es 4 veces el peso de la panela producida).
Tabla 1.1. Emisiones que Producen en la elaboración de panela, según tipo de
hornilla.
Parámetro
H.
Tipo
Nox (kg/t panela) Cimpa 1.92 2.08 2.73
CO (kg/t panela) 472 872 1.018
C02 (kg/t panela) 2.078 1.618 2.103
Vapor de
Agua (kg/kg
4.00 3.80 3.90
panela) Fuente: Rodríguez, Gottret (2000). En lo que se refiere al uso de combustibles
adicionales a! bagazo, como leña y llantas usadas se establece que el mejoramiento
de la eficiencia en la combustión y en la transferencia de calor de las hornillas
permite eliminar, o por lo menos reducir en cerca del 94%, la utilización de leña, que
origina problemas de deforestación, erosión y cambio en los regímenes hídricos
regionales, y eliminar la utilización de llantas usadas, las cuales al ser quemadas
generan compuestos azufrados, que en altas concentraciones pueden dar origen a
lluvias acidas.
1.7. EL VAPOR EN LA TECNOLOGÍA DE LA PANELA.
Para solucionar el problema del uso de combustibles diferentes al bagazo y mejor
control en proceso de cocción compacto, existe otra tecnología en la cual se utiliza
vapor para la realización de las etapas de evaporación y concentración de los jugos
con utilización de recipientes abiertos, en ia mayoría de los casos se utilizan de
doble pared (con una camisa de calefacción interior) o con serpentines internos por
donde pasa el medio de transmisión de calor.
17

Ingeniería tyroinúustriaC
Vnwersüüuf (Estatal'amazónica
También se pueden utilizar recipientes cerrados (al vacío), donde el líquido ebulle
a temperaturas más bajas. Este vacío puede obtenerse por medio de eyectores de
vapor de agua o por bombas de vacío combinadas generalmente con
condensadores para los vapores procedentes del evaporador.
En algunos modelos de este tipo de equipos. Se puede disponer de un sistema de
agitación, la que se realiza por medio de un motor para aumentar la velocidad de
transferencia de calor y reducir los riesgos de quemar el producto.
Para la producción de vapor se necesita de los siguientes equipos:
S Caldera
s Calentador de aire
v Equipos de Combustión (Cámara de combustión, Hogar
refractario,
Ventilador, Chimenea
s Alimentación de Agua Tratada
* Tablero Electrónico de Control
s Evaporadores y Concentradores a base de vapor
Los parámetros que se deben utilizar para el diseño de esta tecnología se
describen a continuación:
Presión de operación de vapor, necesaria para el diseño de los materiales.
Temperatura de vapor, relacionada con la temperatura necesaria para la
evaporación.
Temperatura del agua de alimentación, cantidad de calor necesaria para elevar la
temperatura de esta agua a la temperatura de vapor.
Generación de vapor por hora, tiene que ver con la entrega de vapor.
Análisis del combustible y su poder calorífico, entrega de calor del combustible a
la caldera.
Eficiencia requerida.
Con base en los anteriores tópicos se calculan los siguientes parámetros:
18

Ingeniería tyroindustriaC
Vniversidad'EstatalAmazónica
Liberación térmica Volumétrica, que es el calor desprendido por el combustible en
el hogar por unidad de volumen del mismo.
Liberación térmica por unidad de superficie del hogar.
Liberación térmica por unidad de superficie de parrilla para combustibles sólidos.
El análisis exergético es otra alternativa para diagnosticar la eficiencia exergética.
Como es de conocimiento, la exergía es una medida cuantitativa de la máxima
cantidad de trabajo que puede obtenerse de un desequilibrio entre un sistema
físico y el ambiente que lo rodea, o entorno; el cual determina de forma
cuantitativa el valor termodinámico de cualquier recurso y permite analizar
rigurosamente el desperdicio de los recursos en las actividades de una sociedad,
estableciendo pautas cuantitativas para su ahorro y uso eficiente
A través de este análisis se puede conseguir un uso de los recursos energéticos
de la forma más eficiente, pues permite localizar, determinar e identificar el tipo, la
destrucción y la magnitud real de las pérdidas. Esta se puede utilizar en el diseño
térmico y permite guiar los esfuerzos para reducir las fuentes de ineficiencia en los
sistemas existentes. Estos a la vez permitirán centrar la atención en aquellos
aspectos de la operación del sistema analizado que ofrecen mayores
oportunidades de mejora.
El mayor contenido de exergía en un determinado tipo de energía será lo más
valioso desde el punto de vista tecnológico y económico, (Rant ,1956).
Para analizar el diagnostico exergético en los procesos de producción de panela
en basa a vapor se le divide en dos partes: la caldera y la zona de proceso.
Al horno de la caldera entran bagazo, aire; salen residuos, gases calientes de la
combustión y vapor.
En el proceso de se evapora agua del jugo de la caña y se produce panela. En
términos exergéticos, el producto se compone de la energía del agua evaporada y
la panela. (Velázquez et al, 2006)
1.8. COMBUSTIÓN Y COMBUSTIBLES UTILIZADOS EN LAS HORNILLAS
La combustión es el proceso mediante el cual una sustancia llamada combustible
reacciona con el oxígeno del aire para liberar su energía interna bajo la forma de
19

Ingeniería flaroindustriaC _____________________ universidad ( EstataCAmazónica
calor. La energía utilizada para la evaporación del agua y la concentración de los
jugos en la hornilla proviene de diferentes combustibles como: el bagazo, leña, el
caucho de llantas y la guadua (Guadua angustifolia Kunth).
La energía obtenida de un combustible depende de la cantidad utilizada y de su
poder calorífico, el cual se define como la energía interna de un material por
unidad de masa, que es liberada en el momento de la combustión.
Para obtener una combustión completa sin dejar material no quemado y que para
que todo se convierta en C02 es necesario proporcionar aire.
1.8.1. BAGAZO.- Es el material sólido, fibroso que sale de la abertura trasera
del molino después de la extracción del jugo. Es el residuo de la molienda de la
caña.
Según Parrado y Santana (2003) señalan que la mejora introducida en los
sistemas de combustión de las hornillas no es el apropiado ya que el bagazo no
es suficiente.
Sandoval (1998) menciona que en el caso de los materiales sólidos, es función de
su composición química elemental y del contenido de humedad; específicamente,
el valor calorífico neto (VCN) del bagazo se puede expresar en función de su
humedad mediante la siguiente ecuación:
HB
VCN = 17,765 - 20,27 * —-
100
Donde:
VCN: Valor calorífico neto del bagazo, MJ/kg
HB: Humedad del Bagazo, % (b-h)
1.8.1.1. Composición de los gases de combustión
Hugot (1980) expresa que durante la combustión del carbono (C) contenido en el
bagazo se pueden presentar dos tipos de reacción: en el primero, la combustión
es incompleta y el producto final es el monóxido de carbono (CO), esta reacción
libera 2473 Kcal por kilogramo de carbono,
2C + Oz —► 2 CO
20

Ingeniería tyroindustriat
Universidad Estatal'amazónica
Cuando la combustión es completa se obtiene dióxido de carbono (C02) y se
libera 8140 Kcal por kilogramo de carbono,
C + o2 -*C02
1.8.1.2. Secado del bagazo
H2 + O —*H20
En la mayoría de los trapiches se usa el bagazo como combustible; para ello se
requiere que sea sometido a un proceso de secado el cual generalmente se
realiza en forma natural almacenándolo en cobertizos llamados "bagaceras", el
tiempo requerido para este proceso varía entre 20 y 40 días para obtener un
bagazo con el 30% de humedad, grado en el que presenta las mejores
condiciones como combustible para hornillas, todo esto depende de factores
como: altura del arrume, condiciones climáticas del sitio, humedad con la que sale
el bagazo del molino y características de construcción de la bagacera (Manrique ,
2001).
El secado del bagazo juega un papel muy importante en la temperatura de
combustión; es así, si está más seco mayor será la temperatura de los gases, por
el contrario, si la humedad del bagazo es alta bajará la temperatura de
combustión por el vapor de agua adicional presente y a mayor razón porque el
calor específico del agua es aproximadamente el doble del de los otros gases
Hugot(1980).
1.8.2. Leña.- Es uno de los combustibles vegetales de mayor demanda a nivel
mundial, es así como en 1980 casi la mitad de la población mundial dependía
para la satisfacción de sus necesidades energéticas de un solo combustible: la
madera.
El Sector panelero utiliza diferentes tipos de combustibles derivados directa o
indirectamente de los árboles o arbustos que crecen en los bosques o áreas no
forestales las que se puede clasificar de la siguiente manera:
Dendrocombustibles directos (áreas naturales), Dendrocombustibles indirectos
(subproductos madereros industriales) y Dendrocombustibles recuperados (restos
de obras de construcción) según Stella (2005).
Estudios realizados han determinado un consumo promedio de 0.52 kilogramos
de leña por cada kilo de panela producido, lo cual significa una deforestación
estimada en 714 ha de bosque por año (Parrado y Santana ,2003).
21

Ingeniería tyroindustriaC
'Universidad'EstatalAmazónica
En la siguiente tabla se muestra el valor calorífico del bagazo secado con 30% de
humedad frente a otros materiales combustibles que ocasionalmente se emplean
en las hornillas (Sandoval, 1998).
Tabla 1.2. Valor calorífico neto de algunos combustibles utilizados en las hornillas.
Combustibles Valor Calorífico neto
(MJ/kg)
Bagazo (30% de humedad 11,7
Leña (20% de humedad) 14,6
Carbón semibituminoso 25,6
Carbón bituminoso 30,2
Fuente: Manrique, R (sf)
Según Manrique (2001) uno de los factores que limita la eficacia calórica de los
combustibles sólidos es la dificultad para lograr una mezcla adecuada entre el
combustible y el aire. A fin de optimizar este proceso, es necesario agregar una
mayor cantidad del aire para lograr una mejor combustión. En la práctica, se ha
calculado que las mejores condiciones para la combustión del bagazo en las
hornillas se dan cuando el exceso de aire varía entre 40 y 60% del aire teórico.
CONCLUSIONES PARCIALES
1. La producción de panela es una de las principales actividades agrícolas del
Cantón Puyo, provincia de Pastaza, por ser el cantón mas productor de
caña de azúcar, (Saccharum officinarum L). La mayoría de las actividades
de producción se realizan dentro de esquemas de economía campesina en
unidades de pequeña escala, con alto uso de mano de obra y bajos niveles
de inversión en mejoras tecnológicas.
2. La materia prima para la producción de panela es la caña de azúcar. La
relación entre la cantidad de panela producida y la cantidad de caña
empleada es muy variable, dependiendo de factores cuyo control pudiera
realizarse tanto fuera como dentro de la instalación fabril.
3. El inadecuado manejo de residuos de cosecha y de proceso origina graves
problemas de contaminación y representa el desaprovechamiento de
recursos revalorizables en otros procesos que podrían generar ingresos y
empleos adicionales.
22

JngenieríaAgroindustriaC ___________________ Universidad

a
h
CAPITULO II

Ingeniería AgroindustnaC ______________________ universidad Estatal'Amazónica
MATERIALES Y MÉTODOS
CAPITULO II 2.
Para la realización del presente trabajo se requiere de una serie de estudios y
análisis de procesos en los que se utilizan herramientas que deben ser aplicadas
para la resolución de problemas en la agroindustria.
En el proceso de elaboración de panela, el desarrollo tecnológico del mismo,
necesita de un estudio exhaustivo de sus variables para lograr un conocimiento
integral de las mismas.
Para valorar y comparar el funcionamiento energético en la elaboración de panela
es necesario realizar balances de masa y energía en los procesos productivos,
con independencia a sus procedimientos y equipamientos.
2.1. Selección del Área de Investigación
Para la realización de esta investigación se seleccionaron trapiches con
tecnología convencional de microempresas, productoras de panela, del Barrio Las
Américas de la Provincia de Pastaza, por ser la zona más productora de Panela.
También se realizaron experiencias en el Laboratorio de Procesos
Agroindustriales en el Campus Universitario de la UEA (Universidad Estatal
Amazónica), disponiendo para ello de un recipiente enchaquetado con agitación y
el caldero, para la generación del vapor requerido, así como el equipamiento
disponible en el Laboratorio de Química del propio Campus.
Estas dos áreas de investigación se hallan ubicadas al Noroeste del Cantón
Puyo a 4 y 2 km de distancia respectivamente, con una temperatura que oscila
entre los 18 y 24°C a 953 msnm.
2.2. Procesos con Vapor en recipientes enchaquetados en el Laboratorio de
Procesos del Campus Universitario.
2.2A. Diseño experimental
El estudio de los factores caña lavada y sin lavar, dosis y forma en que se
adicionen los agentes clarificantes, así como el establecimiento de dos niveles en el
parámetro temperatura, se realizo de acuerdo a un diseño experimental
multifactorial de bloques aleatorios completamente ai azar con dos replicas.
24

Ingeniería JLgroindustriat _________________________ Universidad¡EstatalAmazónica
Para la realización de la réplica, se utilizo jugos provenientes de caña de azúcar con
un solo día de apronte.
2.2.2. Materia prima
La caña de azúcar utilizada en las corridas experimentales se cultivo en el Barrio
"Las Américas" del Cantón Pastaza, Ecuador. Las variedades estudiadas fueron:
limeña (POJ 93), puerto rico (PR61632), las mismas tienen las siguientes
características:
Limeña (POJ 93) es la más cultivada, con una buena adaptación a las diferentes
condiciones que presenta nuestra provincia. Es bastante precoz, rinde 80
toneladas de tallos/ha. Un tallo puede pesar hasta 3 kg. Color amarillo rojizo en
su madurez total.
Puerto Rico (PR 61632) Tallo de color morado. Tiene crecimiento precoz. El 95%
de los tallos crecen erectos. Los tallos están cubiertos por cera, por lo cual para la
elaboración de panela hay que hacer una buena eliminación de cachaza y utilizar
un buen clarificante para obtener una panela de calidad. Presentan como
promedio 21 tallos/planta.
El lavado de la caña, en el caso de los tratamientos que lo requerían, se realizo un
día antes del procesamiento.
2.2.3. Elaboración de la panela en bloque
2.2.3.1. Molienda
El jugo utilizado se obtuvo de la molida de la caña en el molino de la panelera de
Las Américas,(Ver Anexo 1, Figura 1) y transportado hasta el Campus
Universitario en un periodo de tiempo no superior a los treinta minutos a partir de
la molienda.
Previo a la molienda, se pesó la caña, para determinar el porcentaje de
extracción, así también se pesó el bagazo una vez finalizada la molienda
La realización del pesaje se realizó a través de una balanza (ROMANA
R.I.15-02827- C), con rango de 0 a 50 kg.
Para obtener la cantidad real de jugo, además de por pesada directa o medición
de su volumen, se realiza un balance general y un balance parcial de masa.
25

Ingeniería JfraroindustriaC
¡Universidad (EstatuíAmazónica
Para el cálculo de flujo de jugo procedente de la molienda de la caña de azúcar, para
la que se contabiliza su masa al igual que la del bagazo resultante, y teniendo en
cuenta los principios del Balance total de masa, se puede plantear que:
C =/ +B
MOLINO B
De la operación del Balance Total, despejando J, se tiene que:
J = C-B
Donde:
C Masa de Caña; kg
3 Masa de Bagazo; kg
/ Masa de Jugo; kg
J
De contarse con el volumen de jugo medido en litros, este se convierte a masa
apoyado en su densidad, la que se determina por un método picnométrico o
directamente de tablas, con su Brix (% sólidos solubles totales), realizando las
conversiones de unidades que correspondan.
Para transformar la cantidad de jugo (It) a masa (kg) se puede realizar a través de la
siguiente expresión:
J 1000
Determinación de la densidad.- basada en peso, se realiza a través de la siguiente
expresión:
?-:IF - I--.PV
P - 7^
Donde:
MJP.- Masa del Jugo + Probeta; gr
MPV.- Masa Probeta Vacia; gr
26

Ingeniería Jigroindustriaí
'Universidad (Estatuíamazónica
VP.- Volumen hasta que se enrazó con el jugo, en una probeta aforada; mi
Para realizar las respectivas mediciones se utilizo una Balanza tipo SARTORIUS
TE3135, Capacidad máxima de 31 Og y d=0.001g
2.2.3.2. Determinación del Porcentaje de Extracción del Jugo
Para la extracción del jugo se utilizo un molino de 3 masas de 62 cm de longitud y
40cm de diámetro, con una abertura de separación entre la masa superior y cañera,
y entre la masa superior y bagacera de 1.5 cm y !4 cm respectivamente.
La forma más común de expresar la cantidad de jugo recuperado durante la
molienda, es la extracción en peso (Ep), concepto que relaciona la cantidad de jugo
recuperado en el molino (Pj) respecto a la caña molida (Pe), lo cual se expresa
como:
Pi Ep=
— -- 100
Pe
2.2.3.3. Determinación del volumen de jugo de Caña
Del volumen total de jugo extraído, se separaron porciones de 20 litros, los que
fueron colocados en diferentes gavetas y mantenidos en frió para su conservación
hasta el momento de su utilización.
2.2.3.4. Determinación de Parámetros físicos al jugo de Caña
Al jugo extraído se le realizaron las determinaciones físico-químicas que a
continuación se detallan:
v" Determinación de Temperatura.- Para la determinación de este parámetro
se un utilizó un termómetro graduado de (0-100 °C) V Determinación de
pH.- Utilizando un pH metro digital, portátil tipo HANNA.
Ver Anexo 1. Figura 2.

Itqmieríafyrmndíistriat
Vnwersiaad

Ingeniería tyroindustriaC
2.3. Preparación de Mucilagos
Universidad

Ingeniería tyroindustriaC
1)niversitía(C < Estatal'amazónica
Para la determinación Conductividad, Salinidad y TDS (sólidos totales disueltos)
se utilizo un Conductimetro WTW SERIES Inolab.
Pruebas de Degustación de la panela elaborada
Para tener un conocimiento del nivel de aceptación de la panela producida en los
diferentes tratamientos, la misma se sometió a proceso de degustación con un
grupo de personas a la que además de darse a degustar las muestras objeto de
estudios se les entrego una encuesta para conocer sus opiniones al respecto
siendo procesadas las mismas estadísticamente según el método Kruskal Wallis.
Para realizar el diagnostico energético en los procesos tradicionales y procesos
con vapor, se aplican los Balances de Masa y Energía que involucran flujos y
propiedades físico- química y termodinámica de los fluidos manipulados.
2.5. BALANCES DE MASA
En el balance másico durante la combustión, se considera que entran bagazo
húmedo y aire a la cámara de combustión y se tiene en cuenta el proceso
propiamente dicho, así como su eficiencia, en el que se obtienen gases de
combustión y residuos.
En el proceso productivo se considera que entra jugo de caña proveniente
generalmente del pre limpiador y se obtiene vapor de agua, panela y cachaza.
2.5.1. Hornillas
El horno usado en la elaboración de panela, generalmente llamado hornilla
panelera, corresponde a la etapa del proceso tecnológico panelero, donde ocurre
la combustión del combustible (bagazo, leña o la mezcla de ambos), para la
obtención de gases calientes encargados de la transferencia de calor requerida
para la evaporación de un gran por ciento del agua contenida en el jugo extraído
de la caña, hasta lograr el punto final de la panela.
La evaporación es abierta porque se realiza en pailas expuestas a la presión
atmosférica y el calentamiento es a fuego directo porque las pailas se exponen
directamente a los gases de combustión. El sistema de movimiento de los gases
calientes y jugo de caña en el área de cocción, tiene lugar en paralelo y a
contracorriente, consignándose, como un sistema combinado.
30

Ingeniería figroindustriaC
2.5.2. Proceso con vapor
SISTEMA
Ev
i_
( Üniversiaad < Estataíamazónica
En las experiencias de cocción (clarificación, evaporación y concentración) llevado
a cabo en un recipiente enchaquetado, utilizando vapor como agente calefactor,
este se genera en un caldero donde se combustiona diesel, en un quemador,
resultando un procedimiento con características diferentes al de la hornilla
tradicional.
SISTEMA
Los subsistemas del proceso de cocción de panela para las dos tecnologías de
elaboración de este producto se describen a continuación con sus respectivos
balances de masa.
CLARIFICACIÓN
Balance Total
CH
_L
Masa que entra = Masa que Sale
Mo+Acz =M1 + £r+Ctf
Balance Parcial de Brix
Ev
Ev
JL
Me Mi
t Aci
Masa Sólidos que entran = Masa de Sólidos que Salen
31

Ingeniería tyrmndustriaC
M0 * %Bxo + Ac2 0 /oBxci = Ma -- %Bxa + MCtV * °/oBxc.v
M1 =
M0%Bxo + Aa BXd - Mcs * %Bxc.v
«fcBXi
Calculo de Cantidad de Agua Evaporada en la Clarificación
Ev1 = M0-M1-CH
Donde:
M0 Masa jugo inicial (kg)
Ma Masa de jugo clarificado (kg)
Evt Cantidad de agua evaporada en la Clarificación (kg)
CH Masa de Cachaza (kg)
Bx Brix (%)
VnwersiaafEstataCflmazónica
Para las etapas de Evaporación y Concentración del proceso de cocción de panela
los balances de masa Total y Parcial siguen los mismos principios, teniendo en
cuenta las masas de las corrientes de fluidos en cada una de ellas. Así por ejemplo
en la etapa de Evaporación se tendrán las corrientes M1( M2 y Ev2 y en la de
Concentración M2, M3 y Ev3 así como los respectivos brix para las corrientes a las
que corresponden.
Ev2
±
Mi M, M, Mj
2.6. BALANCES DE ENERGÍA
Evaporación Concentración
Los procesos productivos en la elaboración de panela, se pueden realizar por
algunas de las siguientes vías: procesos con hornillas y procesos con producción de
vapor. En las hornillas los gases calientes producidos en la cámara de combustión,
se emplean directamente para la evaporación del jugo de caña, mientras que en los
procesos con vapor se utiliza combustible (diesel), para que la
Ev3
32

Ingeniería JlgroindustriaC _________________________ Universidad .Ev Entalpia de Evaporación, Kj/kg
Calculo de Cp:
Este dato se calcula para las etapas de clarificación, evaporación y concentración
CP = 1-0. 0056! B#i
La masa de vapor total es la suma de la masa de vapor obtenidas en las etapas de
elaboración de la panela.
1.03
33

Ingeniería JlgrointCustriaC _________________________ Universidad'Estatal'Amazónica
Para el cálculo de la cantidad de energía se realiza a través de la siguiente
ecuación:
Qc = Mv - /.
Los valores de A se obtienen de la tabla de Propiedades del vapor de agua
saturada en función a la presión, (Pavlov, 1981)
La cantidad de energía total se calcula a través de !a suma de las energías
obtenidas en todo el proceso.
QTOTAL - Qcl + QE, + Qc
EFICIENCIA ENERGÉTICA
Para el cálculo de la eficiencia Energética debemos calcular la energía liberada por el
combustible el cual se calcula a partir de la siguiente expresión:
Qim - l'^B ' MDC
Para obtener la masa del diesel se realiza la siguiente Operación:
1 r __ 1*
©c ~ " P
Donde:
Qug Energía Liberada (Kj)
VC¡¡ Valor Calorífico del Diesel (Kj/kg)
MDC Masa de Diesel Consumido (kg)
La Eficiencia energética no es más que la Energía consumida en la marmita divido para
la energía liberada por el combustible por cien.
Eff = |^- « 100-;:
E:: Eficiencia Energética (%)
Qc:,; Calor Consumido por la Marmita (Kj/kg)
> :z Energía Liberada (Kj/kg)
34

Ingeniería JígroindustriaC
2.6.2. HORNILLAS
Calor requerido en la Clarificación
Vniversiáad'EstataCjlmazónica
En la clarificación la temperatura de los jugos se aumenta desde la temperatura
ambiente hasta la de ebullición de los jugos. El calor requerido para llevar los jugos
hasta las condiciones anteriores está dado por la siguiente ecuación:
Qc =0G=M- CpíAT}
Donde:
Cp Calor Específico de los jugos, Kj/kg-'C
Ta Temperatura Ambiente, °C
Te Temperatura de Ebullición, °C
M0 Masa jugo inicial, kg
Ev Masa de agua Evaporada, kg
El calor específico del jugo se calcula a partir de la siguiente ecuación descrita por
Hugot (1980), en la que Bx representa el % de sólidos solubles en el jugo.
CP= 1- 0.0056 (Bx)
Evaporación
En términos promedios el jugo alcanza el punto de ebullición a 95 °C. Después de la
Clarificación de los jugos se inicia la Evaporación, Removiendo casi un 89% del
agua presente en el jugo clarificado.
Los sólidos solubles existentes en el jugo pasan de un brix inicial cercano de 17 a
65°Brix.
El calor latente de evaporación depende de la cantidad de agua a evaporar para
llevar los jugos hasta una concentración de 65 ° Brix.
Concentración.- Cuando los jugos alcanzan los 65° Brix, se inicia el proceso de
Concentración. Esta es una separación simbólica, donde los jugos cambian su
nombre por el de mieles, continuándose con el proceso de evaporación hasta retirar
el agua que se necesite para llegar al brix de panela (90 a 95°Bx).
35

Ingeniería figroináustríat Vniversidad'Estatal'Amazónica
En la concentración se remueve entre el 9 y el 10% del agua que traía el jugo
evaporado.
Las mieles alcanzan el punto de panela entre 116 y 125°C.
En la evaporación y Concentración el balance de energía sigue los mismos
principios, y se puede calcular a partir de las siguientes ecuaciones.
Qc ='h=M- CpUTjt E/F
Donde:
Cp Calor Específico de los jugos, Kj/kg-°C
Ta Temperatura inicial en la etapa de evaporación, °C
Tr Temperatura final en la evaporación e inicial en la etapa de Concentración, °C
Te Temperatura final en la etapa de Concentración, "C
!■-! , M2, M3 Masa jugo clarificado, miel y panela, kg
Ev2, Ev3 Masa de agua Evaporada en las etapas de evaporación y concentración, kg
ÁEl. Entalpia de Evaporación, Kj/kg
El calor total requerido en el proceso de obtención de panela está dado por la suma
de los calores de clarificación, evaporación y concentración:
Q reo ASUMIDO - Qcci + QGEV +■ Qcc
El calor generado de la combustión se calcula a partir de la ecuación que a
continuación se expresa dependiendo del combustible utilizado:
QGEXERADO = McOMBUSTIBLE "' VCcoMEUSTIBLE
v:= = i'-E.-.GAZC ' "sACAZC
Para realizar el Cálculo de las pérdidas totales que se dan en el proceso de cocción
de la panela estas se calcularon a partir de consideraciones teóricas propuestas por
Sandoval (2008).
36

Ingeniería fiaroindustriaí 'Universidad'Estataíamazónica
Las perdidas por chimenea se deben a la alta temperatura de fos gases a la salida y
son función de !a humedad del bagazo utilizado y del exceso de aire en la
combustión, obteniendo un 30% de perdidas, por lo que se puede decir que el aire
que se suministra en la combustión es menor que el requerido.
Las perdidas por combustión incompleta alcanzan valores de 4.5%, debiéndose a
que en la combustión gran parte del carbono contenido en el bagazo al reaccionar
con el oxigeno forma monóxido de carbono y no alcanza a formar el dióxido de
carbono.
Las perdidas de calor a través de las paredes y el piso del ducto son el 7% ya que
las hornillas no están bien construidas.
El calor total perdido es la suma del calor de todas las pérdidas que se dan en el
proceso de Cocción.
Qs'JM = QAFR + Q?ERD
CALCULO DE EFICIENCIA TÉRMICA
VjDD
£// = ^ü, 100°/c QsUM
2.7. Análisis Estadístico
El análisis estadístico realizado partió de la necesidad de explicar el
comportamiento de cada variable analizada y conocidos estos, establecer ios nexos
que existen entre ellas en el proceso desarrollado en un recipiente enchaquetado
con el uso de vapor.
Esto presupone, en primer lugar, la determinación de los parámetros estadísticos
fundamentales: media y varianza. La aplicación de pruebas de normalidad permite
establecer el ajuste o no de los datos empíricos a una distribución normal, lo cual se
convierte en punto de partida para definir la posible utilización de pruebas de
hipótesis paramétricas y no paramétricas. Siempre que las variables se ajustaron a
la distribución normal se utilizaron los análisis de varianza (ANOVA) para comparar
las variables estudiadas.
Para el análisis estadístico se utilizó el programa MINITAB Statistica! Software
Versión 15 y SPSS 15.0
37

9
Ingeniería tyroindustriat Vnwersidad { EstataC^.ma2^nica
Para el análisis de las encuestas se utilizo las pruebas no paramétricas,
basada principalmente en la Prueba de Kruskall-Wallis utilizando Microsoft
Office Excel 2007.
Además se realiza un análisis de factíbilidad económica utilizando Microsoft
Office Excel 2007 para verificar que tratamiento es factible para la producción de
panela.
CONCLUSIONES PARCIALES
1. Para realizar la evaluación del diagnostico energético, así como para los
balances de masa y energía en cada una de las etapas de cocción, se
aplicaron principios de ingeniería al diseño térmico de las hornillas, así
como en el recipiente enchaquetado con el uso de vapor.
2. Las mediciones directas de diferentes parámetros, que se realicen durante
la experimentación, con ayuda de las técnicas ingeníenles,
computacionales, tratamientos estadísticos y evaluación económica,
permitirán llevar a cabo la secuencia lógica de cálculos a realizar para la
evaluación prevista en el trabajo.
38

CAPITULO III

Ingeniería JígroindustriaC 'Universidadestatal'Amazónica
CAPITULO III
3. CÁLCULOS, VALORACIÓN ESTADÍSTICA Y TÉCNICO ECONÓMICO,
RESULTADOS Y SUS ANÁLISIS. 3.1. CÁLCULOS DE BALANCES DE MASA Y
ENERGÍA EN EL PROCESO DE COCCIÓN DE LA PANELA.
Para realizar el análisis ingenieril del diagnostico energético de los procesos con
vapor o en hornillas es necesario evaluar el comportamiento energético de los
mismos para lo cual es necesario realizar los balances de masa y energía. Para los
balances de masa en los dos procesos productivos se considera que entra jugo
de caña y salen vapor de agua, panela y cachaza. La eficiencia energética en los
procesos con vapor, se define a partir de la energía del vapor producido por la
caldera, y de los flujos suministrados, que son el diesel y los condensados.
Para el caso de las hornillas la eficiencia energética se define como la relación de
la energía de los gases de combustión a la energía del bagazo y leña
suministrado.
A continuación se presentan los respectivos cálculos de balances de masa y
energía en los dos procesos productivos (vapor y hornillas tradicionales) para
obtener la eficiencia energética.
Para la realización de la eficiencia energética se parte de datos calculados en todo
el proceso de cocción de panela.
Para llevar a cabo el diagnostico energético en los procesos productivos con
vapor y hornillas tradicionales se partió de balances de masa y energía.
3.1.1. BALANCES DE MASA Y ENERGÍA EN PROCESOS CON VAPOR
Para realizar los respectivos balances de masa total y parcial se parte de datos
calculados en todo el proceso de cocción de panela.
Tabla 3.1. Datos del jugo en las etapas de cocción de la Panela
Datos Jugo Inicial Clarificación Evaporación Concentración
Masa Masa Masa Masa Masa Masa
Inicial Final Inicial Final Inicial Final
T(°C) 22.7 22.7 95 95 99 99 117
Bríx (%) 16.4 16.4 18 18 62 62 90
Fuente: Quiguirí, G (2009;
39

Ingeniería AgroindiistriaC Vniversidad^stütüCamazónica
BALANCE DE MASA
El objetivo de realizar balances de masa es para conocer las masas de las
corrientes involucradas en cada etapa del proceso de cocción de panela.
Tabla 3.2. Resultados de los balances de masa total y parcial en el proceso de cocción de la
panela en recipientes enchaquetados con vapor.
Etapas de Cocción de Panela Masa(kg) EV Agua Evaporada (1*9)
Clarificación 18.72 1.83
Evaporación 5.43 13.3
Concentración 3.74 1.7
Fuente: Quiguirí, G (2009)
BALANCES DE ENERGÍA
Con el propósito de calcular la cantidad de masa de vapor consumida en cada
etapa y la cantidad de calor requerida para la evaporación del agua necesaria
para obtener la panela, se plantea un balance de energía aplicando la primera ley
de la termodinámica en estado estacionario, para cada una de las etapas del
proceso, los resultados se presentan en la Tabla 3.3.
El AHjugo tiene dos etapas: El calentamiento del mismo desde la temperatura de
entrada (ambiente) hasta la temperatura de ebullición y la evaporación de una
cantidad agua contenido en el mismo. Para evaluar el calentamiento se necesitan
valores de capacidades caloríficas y para evaluar la evaporación se necesitan
valores de calores latentes. Para realizar la operación se necesita el valor de las
masas obtenidas en las etapas de cocción de la panela, que se obtiene
practicando un balance de masa.
En la etapa de Clarificación se requiere calor para calentar por lo que se considera
que es un calor sensible, ya que no existe un cambio de fase, por lo que se
considera que el vapor de agua es depreciable.
Tabla 3.3. Balances de energía del proceso de Cocción de la panela en recipientes
enchaquetados con vapor
Etapas de Cocción de Panela Cp(Kj/kg-°C) Mv(kg) Q(Kj)
Clarificación 3.8 4.8 10507.2
Evaporación 3.7 15 32835
Concentración 2.7 2 4378
TOTAL 47720.2
Fuente: Quiguirí, G (2009)
40

Ingeniería JlgroindustriaC universidad'Estatalamazónica
Para calcular la cantidad de energía liberada, en los procesos con vapor esta se
obtiene a partir del valor calorífico (diesel) por la masa de combustible consumido en
la caldera.

Ingeniería tyroindustriat Vniversidad'Estatal'Amazónica
BALANCE DE MASA
En el balance másico del proceso productivo se considera que entra jugo de caña
pre limpiado y salen vapor de agua, panela y cachaza.
Tabla 3.5. Resultados de ios balances de masa total y parcial en el proceso de cocción de la
panela en hornillas tradicionales.
Etapas de Cocción de Panela Masa (kg) tV Agua Evaporada (Kg)
Clarificación 1197 45.5
Evaporación 298 899
Concentración 214 84
Fuente: Quiguiri, G (2009)
BALANCE DE ENERGÍA
Aplicando la primera ley de la termodinámica en estado estacionario se calcula la
el balance de energía para calcular la cantidad de calor consumida en el proceso,
considerándose las masas de las corrientes de fluidos en cada una de ellas.
Tabla 3.6. Balances de energía del proceso de Cocción de la panela en hornillas tradicionales.
Etapas de Cocción
de Panela
Cp (KJ/kg °C) Q(KJ)
Clarificación 3.83 498233.7
Evaporación 3.81 2057248.48
Concentración 2.67 202564.06
TOTAL 2758046.27
Fuente: Quiguiri, G (2009)
CALCULO DE CALOR PERDIDO
Tabla 3.7. Perdidas de Calor en el proceso de cocción de panela en hornillas tradicionales.
CHIMENEA
(30%)
COMBUSTIÓN
INCOMPLETA
(7%)
PAREDES Y PISOS
DEL DUCTO
(4.5%)
CALOR PERDIDO (Kj) 2876353.65 431453.048 671149.185
Fuente: Quiguiri, G (20091
El calor generado se calcula a partir de la masa de combustible utilizado para a
combustión del proceso por su correspondiente valor calorífico.
QGESBRADO - MCOMBUSTIBLE * ^^COMBUSTIBLE
QcB ~ MBAGAZO * VCBAGAZO
068 = 14.5*11279
42

Ingeniería J^groindustriaC universidad (Estatalamazónica
QCB = 163545.5 Kj
QCL = 645.5 - 14600 QCL
= 9424300 K]
Qc = Q

Ingeniería jlgroindustríaí "Universidad~ ( Esta talamazónica
120
loa
n so
3
1
M
-:
::
o
Jf
V 1
------- 3
p
^1
©
0 10 20 30 40 53 60 70 80 90 100
TIEMPO (m¡n)
■>
-Sinadición de \lucilago
- 2cs Aoicicres ce Balso
-

Ingeniería JlgroindustriaC Vniversiífaeí'EstataCjimazónica
respectivamente, se comportan iguales, mientras que en la concentración (3) el
comportamiento es diferente, por lo que puede estar relacionado con el tratamiento
y la cantidad de agua evaporada en el proceso, ya que si se evaporó mayor cantidad
de agua la miel se va concentrar rápidamente para dar el punto final de la panela y
se va a necesitar de un menor tiempo, caso contrario la concentración llevaría más
tiempo.
3
140 i
UJ
1 120
100
30 50
40
;: :
/
1
10
•"■*-!
r^^^^
---------------- > ^ ------------------ ^.
l i
^r m
^ P 4%
1
w
Fuente: Quiguirí, G (2009)
20
3
TIEMPO (min)
Q 40
5
—•—Sin acucien Ce Mucilago
—i— Dos adiciones ce silsc
—Una adición de 2a'=c
--------------timón
-rf—Sábila
3
Figura 3.3. Comportamiento de la Temperatura de Cocción en función al tiempo en los diferentes
tratamientos con caña Puerto Rico sin lavar
140 '
1M
100 ü
7 ao
1
3
s i
Si
1-
40
O « fe
1 i mm
^T ^
( 1 10 IB SO
40 50 5 TIEMPO (m¡n)
—♦—Sinadición ce Muellaje —1—
Dos adicione; de 3a¡so —*— Una
ac:;;c • u 3J!SC
------------- -irron
-*-Sábila
0
Fuente: Quiguirí, G (2009) Figura 3.4. Comportamiento de la Temperatura de Cocción en función
al tiempo en los diferentes tratamientos con caña Puerto Rico Lavada.
45

Ingeniería JlgrovidustriaC Vniversüfacf'EstataCjímazónica
Para el caso de la variedad Puerto Rico (PR61632), lavada y sin lavar el
comportamiento de las curvas no presenta diferencias significativas en todo el
proceso de cocción de panela en los diferentes tratamientos.
Pawar y Dongare (2001) reportaron una curva de calentamiento similar obtenida en
este trabajo en los distritos de Kolhapur y Satara de la India, para la elaboración de
panela, ellos afirman que la temperatura de ebullición del jugo se encuentra entre 98
y 99°C, mientras que estudios realizados en Venezuela por Mujica et al (2008),
ponen de manifiesto que la temperatura de ebullición de los jugos es de 98,7-99,8
°C.
En el análisis realizado entre Brix & Tiempo se puede observar que a medida que
transcurre el tiempo el Brix tiende a incrementar hasta llegar al punto final de la
panela.
PC B
40
30 20
90
30
70
>**. ,
/
7 /
----- ----- f f-
■"* -
¥ / i
/
y ,^*»r -----
10 20 30 40 50
60 7 TIEMPO (m;n)
0
8
0 90
1C
—♦—Sin adición de Muellaje —i—
3cs adiciones ce 3alsc
* Una adicicn de Salso
X Jrr.cn —I—Sábila
0
Fuente: Quiguiri, G (2009) Figura 3.5. Comportamiento del Brix respecto al Tiempo en los
diferentes tratamientos con caña limeña lavada
46

Ingeniería J^groindustria í ^Universidad'Estatal'Ji mazónica
10 ;o i3 -*o
TIEMPO (min)
- Sin aciden ce Mucr'lsío
- Dcssciciones ce Balso
-'Jna Btiicior ce Ss'sc
- Limón
Fuente: Quiguiri, G (2009) Figura 3.6. Comportamiento del Bñx respecto al tiempo en los diferentes
tratamientos con caña
limeña sin lavar
SO
•:
70 -60
■ 1
30 -: JO
20 10
T
1W
/
/
/ A
f A
. Ár^^S* ^
0 0 10
20
^^
30 4
TIEMPO (min)
•
—^^
/
0 ;o
í
i:-: ;
—*—Sir'acicicr ce Mudtaga
—«-Sosas¡cienes ce=alác
c-Una adición de Bateo
------------ Limón
—*—Sábila
0
Fuente: Quiguiri, G (2009) Figura 3.7.Comportamiento del Brix respecto al Tiempo en los
diferentes Tratamientos con caña puerto rico lavada
Í:
47

Ingeniería JAgroindustríaC universidad (Estatalamazónica
100
90
SO
—-
= ;
50
40
30
20
-:
0 ÍO 10 SO 40 50
Fuente: Quiguiri, G (2009)
TIEMPO (min)
* Sm adición de ^lucilsec
—M— 3csadiciones de 3a!sc
I— Uno adición de 2olsc
-------- -trron
--- 1—Sábila
Figura 3.8. Comportamiento del Brix respecto al Tiempo en tos diferentes tratamientos con caña
puerto neo sin lavar
Como se puede apreciar en las figuras 3.5, 3.6, 3.7 y 3.8, el % Brix se mantiene casi
constante hasta los diez minutos, debido a que en la etapa de clarificación la
cantidad de agua evaporada es depreciable, inmediatamente comienza a
incrementar a medida que transcurre el tiempo, hasta llegar a un rango de 30-40
minutos, en esta etapa (evaporación) se elimina la mayor cantidad de agua
evaporada, permaneciendo los sólidos solubles del jugo que se transformarían a
miel, para posteriormente ser concentrados hasta un Brix de 90% y obtener la
panela.
Este comportamiento se observa para las dos variedades de caña (Limeña y Puerto
Rico), lavada y sin lavar aplicando los diferentes tratamientos. Los ajustes de las
curvas, se puede ver en el Anexo 3. Tabla 1, 2 ,3 y 4.
3.2.2. EFICIENCIA ENERGÉTICA
La eficiencia Energética para los Procesos con Vapor en las
diferentes condiciones y tratamientos se muestran en
la Fig. 3.9 en ella se puede apreciar las diferencias que existen entre
ellas.
En la variedad Limeña lavada y sin lavar se observa que tienen mayor eficiencia
energética con respecto a la variedad Puerto Rico, cabe anotar que en esta
variedad no existe tanta diferencia entre la condición de lavado y sin lavar así como
entre tratamientos.
48

Ingeniería JLgroindustríaí
Mo MI M2 M3
Fuente: Quiguiri, G (2009)
TRATAMIENTOS
'Universidad (Estatalamazónica
¡LIMEN A LAVADA
•LIMEÑASIN LAVAR
Figura 3.9. Eficiencia Energética de los Procesos de Vapor para la Producción de Panela en
Pastaza-Ecuador
M4
PUERTO RICO LAVADA I
PUERTO RICO SIN LAVAR
M„ Sin adición de Mucílago M,
Dos adiciones de Balso M2
Una adición de Balso M3
Adición de Limón M4 Adición
de Sábila
Al analizar los resultados de la eficiencia energética según lo expuesto en la Figura
3.9, se puede observar que para el tratamiento de los jugos de la variedad limeña
lavada o sin lavar, con los tratamientos M3 (una adición de balso a 60 C) y M5 (una
adición de sábila a 80 C), se obtuvo el mayor valor de eficiencia energética (51.2%),
estando ellos en correspondencia a la menor cantidad de calor consumido, dado una
mayor concentración de sólidos solubles (brix) en el jugo original, requiriéndose
menor tiempo de operación y consumo de energía, para alcanzar el nivel de
concentración (brix de la panela), en el producto final, a partir de la utilización de un
jugo clarificado de mejor calidad.
En este estudio de eficiencia energética en algunos casos se obtienen valores
superiores al 50%, superiores a los obtenidos por Velázquez et al (2002 y 2004)
para procesos con vapor (43,1%).
3.2.3.ÍNDICE DE PRODUCTIVIDAD
El rendimiento de productividad se calcula a partir de la siguiente fórmula:
I =^L
Este parámetro de productividad ha tenido un valor de 0,1 (10%)
según (CORPOICA -FEDEPANELA, 2000), en este caso superado por la mayoría
de los
0.00
49

Ingeniería JlgroindustriaC 'Universidad (Esta tafji mazónica
0.106
: :n
Fuente: Quiguiri, G {2009)
v: MI M2 M3
TRATAMIENTOS
M4
M LIMEÑA SIN LAVAR U
PUESTO SiCO LAVADA H
PUESTO SIN LAVAS
M0 Sin adición de Mucílago
M1 Dos adiciones de Balso
M2 Una adición de Balso M3
Adición de Limón M4 Adición
de Sábila
Figura 3.10. índice de los procesos con vapor empleados para la elaboración de panela. 3.3.
ANÁLISIS DE LOS PRINCIPIOS BÁSICOS DE DISEÑO
Aleatorización: Este principio se garantiza, ya que la muestra se toma al azar, y de
igual forma al azar se le aplican los métodos. Por otra parte, desde el punto de vista
estadístico, en todos los casos el software utilizado es el Minitab 15, garantizando
por su diseño eí principio básico de la aleatorización.
Control local: Este principio se garantiza en todas las fases de la experimentación,
teniendo en cuenta que:
• La muestra es tomada de forma tal que es representativa de toda la
población como una única muestra.
• Para la etapa de extracción para los diferentes tratamientos se mantiene
bajo los mismos contextos, es decir que se utilizo el mismo molino.
• De forma similar, para el proceso de elaboración de la panela para los
diferentes tratamientos, los parámetros evaluados fueron los mismos de los
cuales se pueden mencionar: Sólidos Solubles Totales, Temperatura, pH,
Densidad, todos estos en el jugo, mientras que el proceso mismo se evaluó:
Temperatura, Sólidos Solubles Totales, cada diez minutos.
Cabe señalar que se utilizo la misma maquinaria.
50

Ingeniería tyroindustriaC
3.4. ANÁLISIS ESTADÍSTICO
3.4.1. PROCESO DE ELABORACIÓN DE PANELA
Vniversidacf'EstataCjlmazónica
Para et análisis estadístico del proceso de Cocción de la panela se realiza un diseño
Multifactorial el mismo se aplica para conocer la influencia de los tres factores en
distintas variables que son mencionadas posteriormente en este mismo epígrafe.
Un diseño factorial es aquel que encierra corridas experimentales con todas las
combinaciones posibles de los niveles de los factores. El plan experimental, consiste
en tomar una observación del rendimiento en cada una de las combinaciones
posibles, de niveles que puedan formarse de los diferentes factores. En los diseños
factoriales es esencial tener en cuenta la compatibilidad de los factores, esto exige
que todas sus interacciones sean realizables y seguras, deben ser independientes y
el factor se puede colocar a cualquier nivel independiente del nivel de los otros
factores. Posibilitando además, extraer información, de los efectos principales y de
los efectos de las interacciones, de forma eficiente.
Diseño Multifactorial.
Factor 1: Condición. Niveles: 2
Factor 2: Tratamientos. Niveles: 5
Factor 3: Variedades Niveles: 2
Rendimiento: Agua evaporada (Kg), Panela producida (Kg), Vapor consumido (Kg),
Energía consumida (Kj), Combustible consumido (m 3 ), Eficiencia energética (%),
Cantidad de cachaza (kg). Unidades experimentales: Proceso de Elaboración de la
Panela
Objetivo del Experimento (Primera Parte): Determinar si la condición, influye
significativamente en las variables descritas a continuación:
Agua evaporada (Kg), Panela producida (Kg), Vapor consumido
(Kg),
Energía consumida (Kj), Combustible consumido (m 3 ), Eficiencia energética
(%), Cantidad de cachaza (kg).
Como podemos apreciar las Bases de ANOVA, permite la aplicación del mismo a
infinidad de situaciones en el trabajo investigativo, más sus probabilidades se
amplían a partir de que bajo las mismas premisas su utilización es viable para un
mayor número de factores (niveles) o criterios para el agrupamiento. En este
51

Ingeniería J&groindiistriaC universidad''Estatalamazónica
mayor número de factores (niveles) o criterios para el agrupamiento. En este trabajo
se desea probar si existe diferencia en cuanto a los valores de condiciones de
¡avado, variedad y tratamientos realizados en la elaboración de panela.
En el presente estudio se utiliza un Análisis de Varianza (ANOVA), que
principalmente es una técnica que permite ia comparación entre medias de una
característica en varias poblaciones, la cual se supone que está afectada por una o
varios factores.
El análisis de varianza decide si los factores influyen en las medias de las
poblaciones y de ser así, permite estimar e! efecto de las mismas.
Tabla 3.8. Análisis de Varianza del efecto de las Condiciones de Lavado en el Agua Evaporada, Panela
Producida, Energía Consumida, Combustible Consumido, Eficiencia Energética y Cantidad de
Cachaza.
Agua evaporada (Kg) *
CONDICIONES
Panela producida (Kg) *
CONDICIONES
Vapor consumido (Kg) *
CONDICIONES
Energía consumida (Kj) *
CONDICIONES
Combustible
consumido (m3) *
CONDICIONES
Eficiencia energética
(%) * CONDICIONES
Cantidad de cachaza
(kg) * CONDICIONES
Fuente: Quiguiri, G (2009)
Suma de
cuadrados
g'
Media
cuadrática
F Sig.
Inter-grupos
(Combinadas)
,099 1 ,099 ,746 ,399
Intra-grupos 2,399 18 ,133
Total 2,498 19
Inter-grupos
(Combinadas)
,025 1 ,025 1,960 ,179
Intra-grupos ,225 18 ,013
Total ,250 19
Inter-grupos
(Combinadas)
,181 1 ,181 ,744 ,400
Intra-grupos 4,369 18 ,243
Total 4,550 19
Inter-grupos
(Combinadas)
483206430,9 1 483206430,9 1,091 ,310
Intra-grupos 7975116600,2 18 443062033,3
Total 8458323031,2 19
Inter-grupos
(Combinadas)
,000 1 ,000 ,884 ,359
intra-grupos ,000 18 ,000
Total ,000 19
Inter-grupos
(Combinadas)
7.688 1 7,688 ,112 ,742
Intra-grupos 1239,82 18 68,879
Total 1247,508 19
Inter-grupos
(Combinadas)
,038 1 ,038 5,038 ,038
Intra-grupos ,135 18 ,008
Total ,173 19
52

Ingeniería Jlgroindustriat Vmversidaa r< £$tatafA mazónica
En lo que respecta al análisis de varianza del efecto en los tratamientos para el
factor Condiciones de Lavado no se encontraron diferencias significativas en la
cantidad de agua evaporada, panela producida, vapor consumido, energía
consumida, combustible consumido y eficiencia energética, por lo que se puede
decir que ¡as condiciones de lavado no tuvo efecto en esas variables. Finalmente en
la cantidad de cachaza negra se encontró diferencias significativas por lo que
podemos decir que si tuvo influencia.
Aunque no exista diferencia significativa en la cantidad de panela producida esta
condición si influye en la calidad de la panela, porque se tiene menos impurezas en
el jugo, por lo tanto la cachaza producida con caña lavada va ser menor con
respecto a la caña sin lavar, como se puede apreciar en la siguiente tabla.
Tabla 3.9. Efecto de la Condición de Lavado en la Cachaza Negra
CONDICIONES CACHAZA
NEGRA
(kg)
LAVADO Media ,563
N 10
Desv. típ. ,085
SIN LAVAR Media ,650
N 10
Desv. típ. ,088
Total Media ,606
N 20
Desv. típ. ,0954
Fuente: Quiguiri, G (2009)
En la condición sin lavar existe mayor cantidad de cachaza negra debido a las
impurezas de carácter insoluble (tierra, arena, cera, etc.) adheridas a la corteza de
la caña, las que se incorporan al jugo durante la etapa de molienda. En la caña
lavada con agua a temperatura ambiente, no se presenta esta situación ya que
mediante la operación de lavado se remueve impurezas de mayor tamaño, previo a
la molida de la caña.
Objetivo del Experimento (Segunda Parte): Determinar si las variedades de la
caña, influyen significativamente en las variables descritas a continuación: Agua
evaporada (Kg), Panela producida (Kg), Vapor consumido
(Kg), Energía consumida (Kj), Combustible consumido (m 3 ), Eficiencia
energética (%), Cantidad de cachaza (kg).
53

Ingeniería JigroindustriaC Vniversida{f

Ingeniería JigroindustriaC l)nvversidad ( Esta taiAmazónica
Tabla 3.11. Efecto de las Variedades en la cantidad de agua evaporada, panela producida y Vapor
Consumido
VARIEDADES Agua
evaporada
(Kg)
Panela
producida
(Kg)
Vapor
consumido

Ingeniería J^groindiistríaC Vniversidacf'EstataCjlmazómca
Tabla 3.12. Análisis de Varianza del Efecto de los tratamientos en el agua Evaporada, Panela Producida,
Vapor Consumido, Energía Consumida, Combustible Consumido, Eficiencia Energética y Cachaza Negra.
Agua evaporada (Kg)
TRATAMIENTOS
Panela producida (Kg)
•TRATAMIENTOS
Vapor consumido (Kj)
TRATAMIENTOS
Energía consumida (Kj)
TRATAMIENTOS
Combustible consumido
(m3)
Suma de
cuadrados
g"
Media
cuadrática
F Sig.
Inter-grupos 1,116 4 ,279 3,028 ,051
tntra-grupos 1,382 15 ,092
Total 2,498 19
Inter-grupos ,057 4 ,014 1,110 ,388
Intra-grupos ,193 15 ,013
Total ,250 19
Inter-grupos 2,167 4 ,542 3,411 ,036
intra-grupos 2,383 15 ,159
Totai 4,550 19
Inter-grupos 9888841,30 3 4 2472210,32 6 3,454 ,034
intra-grupos 10737466,9
43
15 715831,130
Total 20626308.2
46
19
Inter-grupos ,000 4 ,000 1,063 ,409
Intra-grupos ,000 15 ,000
Total ,000 19
Eficiencia energética (%) Inter-grupos 307,402 4 76,851 1,157 ,368
Intra-grupos 996,068 15 66,405
Total 1303,470 19
Cantidad de cachaza (kg) Inter-grupos ,094 4 ,024 4.472 ,014
Fuente: Quiguiri, G (2009)
Intra-grupos ,079 15 ,005
Total ,173 19
A partir de los resultados obtenidos en el Análisis de Varianza para el Factor Tratamiento
se evidencia que existe un efecto significativo en la cantidad de vapor consumido y
cachaza producida.
Resultando en este caso los valores medios obtenidos para cada variable los siguientes:
56

Ingeniería tyroindiistriaC Vniversidad'Estatat"Amazónica
Tabla 3.13. Análisis Descriptivo de los Tratamientos en las variables de: Vapor Consumido y
Cachaza Negra.
Vapor consumido
(Kj)
Energía
consumida (Kj)
Cantidad de
cachaza(kg)
Fuente: Quiguirí, G 2009)
Límite
inferior
N Media Desviación
típica
Límite
superior
Límite
inferior
Error
típico
Límite
superior
Intervalo de confianza
para la media al 95%
Límite
inferior
Límite
superior
Mo 4 22,07 ,320 ,16008 21,56 22,58
Mi 4 22,40 ,483 ,24152 21,63 23,16
M2 4 22,47 ,206 ,10308 22,14 22,80
M3 4 21,60 ,496 ,24833 20,80 22,39
M4 4 22,42 ,411 ,20565 21,77 23,07
Total 20 22,19 ,489 ,10942 21,96 22,42
Mo 4 48477,37 586,985 293,492 47543,35 49411,39
Mi 4 48908,45 1037,156 518,578 47258,10 50558,79
M2 4 49210,32 498,888 249,444 48416.48 50004,16
M3 4 47292,92 1024,665 512,332 45662,45 48923,39
M4 4 49130,25 927,405 463,702 47654,54 50605,95
Total 20 48603,86 1041,918 232,980 48116,23 49091,49
Mo 4 ,52 ,050 ,025 .44 ,60
Mi 4 ,66 ,094 ,047 ,51 .81
M2 4 ,58 ,075 ,03750 ,4682 ,70
M3 4 ,55 ,070 ,03536 ,4375 .66
M4 4 ,70 ,065 ,03250 ,6041 ,81
Total 20 ,60 ,095 ,02134 ,5618 .65
Como se puede ver la Tabla 3.13 la comparación de medias adolece de una precisión
aceptable cuando se trata de muchas medias a comparar, dé ahí la importancia de
utilizar las pruebas de comparación entre medias.
A continuación se presenta los resultados de comparaciones de medias para el vapor
consumido y cantidad de cachaza, para este caso utilizando una de las varias
alternativas, más concretamente las pruebas de Duncan.
VAPOR CONSUMIDO
Subconjuntos Homogéneos
Tabla 3.14. Vapor Consumido en los Diferentes Tratamientos
TRATAMIENTOS N Subconjunto para alfa =
.05
1 2
M3 4 21.6000
Mo 4 22.0750 22.0750
Mi 4 22,4000
M4 4 22,4250
M2 4 22,4750
57

Ingeniería figroindustríal
CACHAZA NEGRA
"Universidad''Estatalamazónica
Subconjuntos Homogéneos Tabla 3.16. Cachaza
Negra producida en los diferentes Tratamientos
TRATAMIENTOS N Subconjunto para atfa = .05
1 2 3
Mb 4 ,5250
Uk 4 ,5500 ,5500
Uk 4 ,5875 ,5875
Mi 4 ,6625 ,6625
M4 4 ,7075
Sig. ,266 ,054 ,394
Fuente: Quiguirí, G (2009) Se muestran las medias para ios grupos en los
subconjuntos homogéneos. a) Usa el tamaño maestral de la media armónica = 4,000.
A partir de los siguientes resultados podemos plantear.
S Los tratamientos M0, M3 y M2 tuvieron resultados semejantes al igual que M3,
M2 y Mi. ■/ E! tratamiento M4 (Adición de Sábila) es e! que mayor cantidad de
cachaza negra produce, como lo podemos también ver en la gráfica 3.11.
CS Q 0,40
.2 n
©
0,20
TRATAMIENTOS
Fuente: Quiguiri, G (2009) Figura 3.11.Cantidad de
Cachaza negra producida en los diferentes tratamientos
Al analizar el efecto de los tratamientos en cuanto al volumen de cachaza producida, se
puede observar de la tabla 3.11, que con balso en dos adiciones (160ml/adición a 60 y
80 C), así como con la sábila (320ml a 80 C), se obtienen los mayores volúmenes de
sedimentos removidos, !o que denota las características de coagulación-floculación que
presentan dichos mucilagos con la formación de flóculos
59

Ingeniería JLgroindustriaC _________________________ Vnivernaaíf^EstataC^mazónica
Sig. ,113 ,210
Se muestran las medias para los grupos en los subconjuntos homogéneos.
a) Usa el tamaño muestral de la media armónica = 4,000.
Fuente: Quiguirí, G (2009)
Como se observa en este caso solo se crean dos subconjuntos homogéneos,
resultando no significativa la comparación entre medias de los tratamientos M0, M1t M4,
M2.
Existe una respuesta en el incremento de vapor consumido desde la M3 (Adición de
limón) hasta la M0 (Sin adición de Mucílago).
ENERGÍA CONSUMIDA
Tabla 3.15. Energía consumida en los diferentes tratamientos
TRATAMIENTOS N Subconjunto para alfa = .05
1 2 1
M3 4 47292,9250
Mo 4 48477,3750 48477,3750
Mi 4 48908,4500
M4 4 49130,2500
M2 4 49210,3250
Sig. ,066 ,276
Fuente: Quiguirí, G (2009)
Se muestran las medias para los grupos en los subconjuntos homogéneos. a
Usa el tamaño muestral de la media armónica = 4,000.
Al analizar el efecto de los tratamientos en cuanto al vapor y energía consumida, se
puede observar de la tabla 3.14 y 3.15, que con balso en una adición (320ml a 60 C) y
dos adiciones (160ml/adición a 60 y 80 C), así como con la sábila (320ml a 80 C), se
obtiene el mayor consumo de vapor y energía, motivado por una ligera disminución en
la transferencia de calor como consecuencia de un ligero incremento en las
propiedades físicas (densidad y viscosidad), del fluido tratado ya que su concentración
en sólidos solubles(bríx), aumento con la presencia de los mucilagos, aunque al
tratamiento M2 (dos adiciones de balso), es al que corresponde el mayor consumo de
las variables mencionadas.
58

Ingeniería JlgroindustriaC Vniversidtá&tataCjlTnazómca
adsorbentes de baja densidad, que favorecen su separación por flotación en el seno
del fluido del cual provienen.
3.2. ANÁLISIS ESTADÍSTICO DE LA CALIDAD DE LA PANELA Y SU
INFLUENCIA CON EL TRATAMIENTO, CONDICIÓN Y VARIEDAD.
Objetivo del Experimento: Determinar si el tratamiento, condición y variedades de
caña, influyen significativamente en el pH, conductividad, absorbancia y TDS (Sólidos
Totales Disueltos): VARIEDAD
Para el factor Variedad, se tienen diferencias significativas en las cinco variables
(Tabla 3.17), lo cual hace evidente el efecto de la variedad de la caña en la calidad del
producto final (panela).
Tabla 3.17. Análisis de Varianza del efecto de la Variedad en el pH, Conductividad, Absorbancia
(550 y 740nm) y TDS.
Suma de
cuadrados
g> Media
cuadrática
F Sig.
PH Inter-grupos ,968 1 ,968 152,842 ,000
Intra-grupos ,114 18 ,006
Total 1,082 19
CONDUCTIVIDAD Inter-grupos 3155,072 1 3155,072 126,318 ,000
ABSORBANCIA
(550nm)
ABSORBANCIA
(740nm)
Intra-grupos 449,591 18 24,977
Total 3604,663 19
Inter-grupos 4,627 1 4,627 83,712 ,000
Intra-grupos ,995 18 ,055
Total 5,622 19
Inter-grupos 2,093 1 2,093 60.086 ,000
Intra-grupos ,627 18 ,035
Total 2,720 19
TDS Inter-grupos 583,200 1 583,200 146,206 ,000
Intra-grupos 71,800 18 3,989
Total 655,000 19
Fuente: Quiguirí, G (2009)
En la tabla 3.17. donde se analiza la influencia de la variedad sobre la calidad de la
panela elaborada, dado esta por algunos de sus parámetros físicos químicos, se
observa que la variedad Limeña presenta la media más baja con respecto a la
variedad Puerto Rico, lo que pudiera estar en correspondencia a una mejor calidad de
la materia prima de la variedad limeña (menor tonalidad en la coloración y en la
presencia de sólidos suspendidos, por simple observación visual), así como a una
60

Ingeniería JígroindustriaC universidad'Estatalamazónica
mayor remoción de impurezas en la etapa de clarificación durante la elaboración de la
panela.
Tabla 3.18. Análisis Descriptivo de la Influencia de las Variedades en el pH, Conductividad, Absorbancia
(550 y 740nm) y TDS.
VARIABLES VARIEDADES N Media Desviado
n típica
Límite
inferior
Limite
superior
Límite
inferior
Error
típico
Límite
superior
Intervalo de
confianza para la
media al 95%
Límite
inferior
Límite
superior
pH LIMEÑA 10 5,85 ,07071 ,02236 5,7994 5,9006
PUERTO
RICO
10 6,29 ,08756 ,02769 6,2274 6,3526
Total 20 6,07 ,23864 ,05336 5,9583 6,1817
CONDUCTIVIDAD LIMEÑA 10 17,89 ,30218 ,09556 17,6738 18,1062
ABSORBANCIA
(550nm)
ABSORBANCIA
(740nm)
PUERTO
RICO
10 43,01 7,06139 2,23301 37,9586 48,0614
Total 20 30,45 13,77386 3,07993 24.0036 36,8964
LIMEÑA 10 1,39 ,29322 ,09272 1,1802 1,5998
PUERTO
RICO
10 2,35 ,15676 ,04957 2,2399 2,4641
Total 20 1,87 ,54397 ,12164 1,6164 2,1256
LIMEÑA 10 ,96 ,24527 ,07756 ,7875 1,1385
PUERTO
RICO
10 1,61 ,09752 ,03084 1,5402 1,6798
Total 20 1,28 ,37837 ,08461 1,1094 1,4636
TDS UMEÑA 10 7,10 ,31623 ,10000 6,8738 7,3262
PUERTO
RICO
Fuente: Quiguiri, G (2009)
10 17,9 2,80674 ,88757 15,8922 19,9078
Total 20 12,5000 5,87143 1,31289 9,7521 15,2479
La norma técnica ecuatoriana (NTE, 2002) establece que el pH debe ser >5,9, y solo las
panelas de la variedad Puerto Rico (PR61632), cumplieron con este requisito con un
valor de 6,29. Cabe destacar que este resultado difiere a! valor de pH obtenido por
Mujica et al (2008) en donde señala que el valor de pH para esta misma variedad es de
5,80.
61

Ingeniería ^groinaustriaC VniversidacC'Estatal'amazónica
En la Tabla 3.19 y Tabla 3.20 se observa que no existen diferencias significas por lo
que se concluye que la condición lavado y sin lavar y los tratamientos realizados para
el proceso de elaboración no influyen en la calidad del mismo
Tabla 3.19. Efecto de las Condiciones de Lavado en el pH, Conductividad, Absorbancia (550 y
740nm) y TDS. _______________________________________________________________
VARIABLES Suma de
cuadrados
9> Media
cuadrática
F Sig.
pH Inter-grupos ,002 1 ,002 ,033 ,857
Intra-grupos 1,080 18 ,060
Total 1,082 19
CONDUCTIVIDAD Inter-grupos 3,168 1 3,168 ,016 ,901
Intra-grupos 3601,495 18 200,083
Total 3604,663 19
ABSORVANCIA (550nm) Inter-grupos ,022 1 ,022 ,070 ,794
Intra-grupos 5,600 18 ,311
Total 5,622 19
ABSORBANCIA (740nm) Inter-grupos ,027 1 ,027 ,178 ,678
Intra-grupos 2,693 18 ,150
Total 2,720 19
TDS Inter-grupos ,000 1 ,000 ,000 1,000
Fuente: Quiguiri, G (2009)
Intra-grupos 655,000 18 36,389
Total 655,000 19
Tabla 3.20. Efecto del Tratamiento en el pH, Conductividad, Absorbancia (550 y 740nm) y TDS.
VARIABLES Suma de
cuadrados
gi Media
cuadrática
F Sig.
PH Inter-grupos ,017 4 ,004 ,060 ,993
Intra-grupos 1,065 15 ,071
Total 1,082 19
CONDUCTIVIDAD Inter-grupos 88,666 4 22,167 ,095 ,983
ABSORVANCIA
(550nm)
ABSORBANCIA
(740nm)
Intra-grupos 3515,996 15 234,400
Total 3604,663 19
Inter-grupos ,222 4 ,055 ,154 ,958
Intra-grupos 5,401 15 ,360
Total 5,622 19
Inter-grupos ,149 4 ,037 ,218 ,924
Intra-grupos 2,571 15 ,171
Total 2,720 19
TDS Inter-grupos 17,500 4 4,375 ,103 ,980
Fuente: Quiguiri, G (2009)
Intra-grupos 637,500 15 42,500
Total 655,000 19
62

Ingeniería Jlgroindustriat Vmversidacf'EstataíJlmazónica
3.3. ANÁLISIS DE LAS HORNILLAS TRADICIONALES
Para diagnosticar el funcionamiento de los trapiches se han calculado varios índices que
de una manera dan cuenta de la forma en que se emplean los recursos agronómicos
como energéticos.
El primero es el indicador de productividad, que nos da el rendimiento industrial, este
se define entre la panela producida y ía caña procesada.
Los resultados de las diferentes hornillas se observan en la Fig. 3.12
-
n
ra
2
ts
0.12
o.n o o.n ► o.il
0.1
T¡ O
i_
* 0.09
■D
£ 0.08
c
0.07
TI
Figura 3.12. índice de Productividad de las Hornillas
Fuente: Quiguiri, G (2009)
De la figura anterior se puede concluir que dos trapiches poseen valores de 0.11, estos
valores se encuentra por encima del rango especificado por CORPOICA-FÉDEPANELA
en el 2000 (10%), mientras que los tres trapiches restantes poseen valores de 0.09, los
mismos están por debajo del rango especificado, esto se debe a la ineficiencia
energética que posee los mismos.
♦ 0.09 ♦ 0.09
T2 T3 T4
Hornillas
En la Figura 3.12 se muestra las eficiencias energéticas del proceso para las diferentes
hornillas. Esta eficiencia depende fundamentalmente de la forma como se realice la
transferencia de calor entre el recurso energético y las pailas donde se evapora el jugo.
Por lo tanto, su comportamiento depende del área y del coeficiente de transferencia de
T5
0.09

calor y de la diferencia de temperatura entre gases y pailas.
63

Ingeniería _AgroindustriaC Vniversidaá'Estatalamazónica
UJ
Z
m 20

Ingeniería AgroindustriaC ^Universidad (EstatalAmazónica
De la tabla anterior se puede deducir que no hay diferencias significativas entre las
muestras y en cada uno de sus aspectos dado a que valor el calculado de
Kruskall-Wallis es menor para todos los casos que el Kruskall-Wallis teórico para
un nivel de significancia de 0,05 y 0,01.
3.5. ANÁLISIS ECONÓMICO
Para la realización del Análisis Económico a continuación se describe los pasos a
seguir para determinar los costos de producción.
Relación de equipos y materiales
Tabla 3.22. Equipos y materiales empleados para la elaboración de panela
DETALLE Valor total
(USD)
Vida Útil
(años)
Valor
depreciación
(USD)
Molino de tres mazas 13750.00 10.00 57.29
Marmita 4075.00 10 16.98
Caldero 10000.00 10 41.67
Bandeja Acero
Inoxidable
40.00 5 0.33
Mesa de Moldeo 520.00 5 4.33
Moldes 40.00 2 0.83
Recogedor de Panela 10.00 2 0.21
Paletas 2.50 1 0.10
Total 121.75
Fuente: Quiguiri, G (2009)
Costos directos de fabricación
Materia prima, insumos y materiales para la fabricación la panela
Tabla 3.23. Costos directos de fabricación
INSUMOS Unidad CANTIDAD Valor Unitario Valor Total
(USD)
Caña kg 16.9 2.40 0.25
Mucílago (Balso) gr 40 0.03 0.03
Bolsas Plásticas 3 0.05 0.03
Energía Eléctrica kw 1 0.11 0.11
Combustible ga 1/2 0.57 0.57
Agua m3 0.2 0.1 0.02
Fuente: Quiguiri, G (2009)
Sub-Totales (USA) 1.01
IMPREVISTOS 2.5% 0.03
TOTAL 1.04
65

Ingeniería tyroinaustriaC Vniversiaad'Estatalamazónica
Costos indirectos de fabricación
Vida Útil (años) Valor total
(USD)
Tabla 3.24. Depreciación de equipos
Vida Útil
(años)
Valor
depreciación
(USD)
Valor de
Depreciación
Mensual (USD)
Valor de
Depreciación
Diaria (USD)
Molino de tres mazas 13750.00 10.00 57.29 4.77 0.15
Marmita 4075.00 10 16.98 1.41 0.05
Caldero 10000.00 10 41.67 3.47 0.11
Bandeja Acero
Inoxidable
40.00 5 0.33 0.03 0.00
Mesa de Moldeo 520.00 5 4.33 0.36 0.01
Moldes 40.00 2 0.83 0.07 0.00
Recogedor de Panela 10.00 2 0.21 0.02 0.00
Paletas 2.50 1 0.10 0.01 0.00
Total 121.75 10.15 0.33
Fuente: Quiguirí, G (2009)
En este caso la depreciación diaria sería:
La empresa genera diariamente la siguiente relación de gastos indirectos:
Depreciación diaria = 0,33
Limpieza y desinfección = 0.10
Total costos indirecto (USA) = 0.43
Costo total de fabricación
Costos directos = 1.04
Costos indirectos = 0.43
Gastos de Periodo = 0.50
Total costos de fabricación (USA) = 1.97
Costo unitario de producción
Costo unitario = (Costo de Producción) / (Producción diaria)
Costo unitario = 1.97/3.7= 0.53
66

Ingeniería flgroindustriaí VjiiversidadEstatalJlmazóníca
El costo de la panela producida es de $0.53/kg
En la Figura 3.14 se presenta el costo de producción de panela obtenidos a partir de jugos de
diferentes variedades, condiciones de lavado y tratamientos, tomando en cuenta los costos fijos y
variables en los tratamientos realizados, correspondiendo la principal incidencia en ei costo total a
la materia prima, agentes clarificantes empleados y el consumo de combustible.
En la obtención de panela los mayores gastos están relacionados con el combustible utilizado
para el mismo.
Es así que en los datos obtenidos los que mayores precios poseen son los procesos que más
combustible han consumido.
Desde el punto de vista económico la que mejor resultados presenta es la variedad limeña con
una sola adición de balso ya que nos da e! menor valor económico con respecto a los demás
tratamientos.
0.9
Fuente: Quiguiri, G (2009)
u LIMEÑA üPU
CRIO RICO
M0 MI M2 M3 M4 MO MI M2 M3 M4
TRATAMIENTOS
Figura 3.14. Resultados Económicos de la panela producida en las diferentes
paradas experimentales según el tratamiento y la variedad
67

Ingeniería flgroindustriaC Vniver5Ída¿f

Ingeniería JlgroindustriaC VniversiaatC Estatal'Amazónica
Lavada
Bagacillo
Lodo
Balso
Vapor de Agua
***
Vapor de Agua **"
APRONTE
Caña
EXTRACCIÓN
---- í ----
Jugo
PREUMPIEZA
---- í ----
Jugo
CLARIFICACIÓN
----- í ----
Jugo
EVAPORACIÓN Y
CONCENTRACIÓN
Mieles
PUNTEO Y BATIDO
------- 1 -------
MOLDEO
ENFRIAMIENTO
EMPAQUE
Bagazo
Cachaza
Vapor

Ingeniería AgroindustriaC universidad EstatalAmazónica
CONCLUSIONES PARCIALES
1. De los resultados obtenidos de los análisis experimentales se puede concluir
que el lavado de la caña influye en la cantidad de cachaza negra producida en la
etapa de clarificación, así también depende de la variedad de la caña
empleada en el proceso de cocción de la panela y de los tratamiento que
mayor porcentaje de cachaza produce, correspondiendo al M4 (Adición de
Sábila).
2. En la calidad de la panela solo influyo la variedad en las diferentes variables de
pH, Conductividad, Absorbancia 550 ,740nm y TDS
3. Del análisis económico realizado, el tratamiento más factible corresponde a los
jugos de la variedad limeña al ser tratado con Balso (Una adición de Mucílago)
a la temperatura de 60 °C (M2).

Ingeniería flgroindustriaC Vniversidaíf^EstataCAmazónica
CONCLUSIONES
1. La adición de los diferentes agentes clarificantes en la etapa de clarificación,
permitió obtener diferencias significativas en el porcentaje de cachaza negra
extraída, correspondiendo el mejor resultado al tratamiento M4 (Adición de
Sábila) con independencia a la variedad de la caña, la que por si sola tampoco
mostró diferencias significativas sobre la variable referida (cachaza negra).
2. En cuanto a la calidad de la Panela (caracterización físico química), el uso de
los agentes clarificantes no mostró diferencias significativas resultando un
factor importante la variedad de la caña, la que si influyo significativamente en
el pH, color, Turbidez, Conductividad y TDS, para cuando se trabajo con los
jugos de la variedad limeña.
3. Los jugos provenientes de la variedad limeña (POJ 93), alternativa T3 (Una
Adición de Balso), así como los de la Puerto Rico (PR61632), alternativas T3
(Una adición de Balso) y T5 (Adición de Sábila), ofrecen los mejores resultados
de rendimiento en panela al analizar la incidencia del factor tratamiento, en
tanto que del análisis del factor variedad de caña sobre el rendimiento, el
mejor resultado corresponde también a la variedad limeña (POJ 93).
4. La eficiencia energética en los procesos realizados con el empleo de vapor en
recipientes enchaquetados, con varios de los tratamientos realizados (M3, M4,
M5), con valores entre 43,7 y 51.2% para jugos de la variedad limeña lavada y
sin lavar, ofrece resultados superiores a ios obtenidos en Colombia por
Velázquez et al, (2004).
5. La eficiencia energética en algunas de las hornillas tradicionales no se
comporta satisfactoriamente dado a los bajos resultados obtenidos (21,9 - 25.2
%), lo que pudiera deberse en cierta medida a las perdidas de energía a través
de paredes, chimeneas, problemas en la combustión y falta de control
operacional.
6. Los resultados de la encuesta sobre algunas características en la degustación
de la panela elaborada a un grupo determinado de personas, no mostraron
diferencias significativas para ninguna de las muestras con independencia a
los tratamientos seguidos para su elaboración.
71

Ingeniería tyroinaustriaC
f Üniversidad ( Estatal'Amazónica
7. Se concluye que de las alternativas evaluadas, la que corresponde a la
variedad limeña, al tratamiento M2 (Una adición de Balso), ofreció los mejores
resultados de factibilidad económica para un costo de producción de $0.43/kg.
8. Tomando en cuenta los valores evaluados en el rendimiento de panela, calidad
y factibilidad técnico económica la variedad que ofrece mejores resultados es
la limeña (POJ 93), siendo la estrategia tecnológica propuesta la siguiente: La
caña debe ser lavada, En la etapa de Clarificación se debe añadir un mucílago
(Balso o Sábila) en condiciones previamente fijadas (40gr por cada 20lts de
jugo, a una Temperatura de 60 y 80 °C), para facilitar la remoción de cachaza.

Ingeniería tyroindwtriaC Vnwersiáad Estatalamazónica
RECOMENDACIONES
1. Estudiar las posibilidades de aprovechamiento y de la obtención de valor
agregado de los residuos generados por los agentes clarificantes utilizados, así
como de los sedimentos y cachaza negra producida en la etapa de
clarificación.
2. Realizar estudios rigurosos de la determinación de parámetros de calidad y
Microbiológicos a la panela, en correspondencia a las normas que se
establecen de Registro Sanitario y lo planteado por las normas INEN.
3. Proseguir estudios en esta temática, que permitan incrementar el numero de
replicas a realizar en cada alternativa.
4. Sugerir a la UEA que continúe desarrollando actividades de capacitación con
los productores paneleros de la Región, para la implementación de los
principios tecnológicos, las Buenas Prácticas Agrícolas, de Manufactura y
Ambiental, y el correcto control operacional del proceso, para que el sistema
productivo sea más eficiente en todos los aspectos (energético, económico y
ambiental).
73

Ingeniería tyroindustriaC universidad estatal amazónica
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-yy-
09
■■■ r /~,

e

NOMENCLATURA
B Masa de Bagazo; (kg)
Bx Brix (%)
C Masa de Caña; (kg)
CH Masa de Cachaza (kg)
Cp Calor Específico del Jugo, (Kj/kg °C)
Eff Eficiencia Energética (%)
EVÍ Cantidad de agua evaporada en !a Clarificación (kg)
1
Masa de Jugo;( kg)
MDc Masa de Diesel Consumido (kg)
MLC
Msc
M0
Masa de Leña Consumido (kg)
Masa de Bagazo Consumido (kg)
Masa jugo inicial, (kg)
MÍ Masa de jugo clarificado (kg)
M2
M3
Masa de miel (kg)
Masa de panela (kg)
MJP Masa del Jugo + Probeta; (gr)
MPV Masa Probeta Vacía; (gr)
Mv Masa de Vapor (kg)
Qc Calor cedido, (Kj)
QcM Calor Consumido por la Marmita (Kj/kg)
Q,
Calor ganado, (Kj)
QUB Energía Liberada (Kj)
Ta Temperatura Ambiente, (°C)
Te Temperatura de Ebullición,(°C)

Te Temperatura final en la etapa de Concentración, (°C)
VP Volumen hasta que se enrazó con el jugo, en una probeta aforada; (mi)
VCD
VCB
VCL
Valor Calorífico del Diesel (Kj/kg)
Valor Calorífico del Bagazo (Kj/kg)
Valor Calorífico del Bagazo (Kj/kg)
Nomenclatura de los Tratamientos
M0
Sin adición de Muctlago
Mi Dos adiciones de Balso
M2
Una adición de Balso
M3 Adición de Limón
M4
Adición de Sábila
Caracteres griegos
1 Calor latente de cambio de fase, (Kj/kg)
p Densidad
XEv Entalpia de Evaporación, (Kj/kg)

ANEXO 1
MEDICIONES DE PARÁMETROS AL JUGO Y PROCESO DE ELABORACIÓN DE
LA PANELA.
Fig. 1. Molino utilizado extracción jugo Fig 2. Medición de
PH
Fig. 4. Preparación de Balso
Fig. 5. Preparación de Sábila

Fig. 6. Recipiente Enchaquetado Fig.7. Proceso Cocción de panela
Fig. 8. Punteo de la Miel Fig. 9. Batido y Enfriado de la Panela
Fig. 10. Moldeo de la Panela

o
ANEXO 2
DATOS OBTENIDOS EN LAS CORRIDAS EXPERIMENTALES EN EL PROCESO
DE COCCIÓN DE LA PANELA
LIMEÑA LAVADA (POJ 93)
t (min)
Tablal. Sin adición de Mucílago
10
20
30
40
50
57
Tabla 2. Dos adición de Balso
T(°C)
22.7
97
98
99
102
11
4
11
7
PRESIÓN (psi)
Bríx (%) CALDERO MARMITA
16.4 18 20
25 18.5 19
44 20 19
62 22 24.3
88 22 24.2
90 23.8 26
90 24 26.2
T(°C) Brix (%) PRESltí
t (min) W (psi) _____
CALDERO MARMITA
■^"~ — '
0
12
22.7
97
16.4
17
18.8 ______ 2(U
18.8 21.2
20 97 17.6 18.8 21.5
— ----------
30 98. 21.2
40 _____ J8 25.8
50 98
________ 32
60 ________ 9 _ ________ 3
8
7
70 ________ 4
99
80 101 4
66.4
88 107 82
18.8 21.8
18.7 22
22.3 24.3
24.1
22.4
_________ 24
22.4
24
22.3
22.8 25.8
93 115 88 23 26
100 116 90 23
_________________________________ 2b
_

Tabla 3. Una adición de Balso
t (min) T(°C) Brix (%) PRESIÓN (psi)
CALDERO MARMITA
0 22.7 16.4 18 20
10 97 29.2 18.5 19
20 98 37.2 20 19
30 99 50 22 24.3
40 ______ 10
66 22 24.2
50 4
54 ______ 13
5
_______ 88
^
90
23.8
26
241 26.2
117
Tabla 4. Adición de Limón
nin) T(°C) Brix (%) PRESIÓN (psi)
tír CALDERO MARMITA
0 22.7 16.4
11 97 23 25 18
20 97 31.2 25 18
30 101 69 26 21.8
40 114 88 25 22.4
43 114 _______ 9 26 25
46 115 0
26 26
— 50 1 _______ 9 26 26
118 0
1
90
Tabla 5. Adición de Sábila

LIMEÑA SIN LAVAR (POJ 93)
Tabla 6. Sin adición de Muciiago
t (min) T(°C) Brix (%) PRESIÓN (psi)
CALDERO MARMITA
0 20.7 16 16 12
10 97 25 18.5 17
20 98 54 21.2 22
30 99 62 21.8 23.4
40 102 66 22 25
50 114 88 23 26
56 117 90 24 26
Tabla 7. Dos adición de Balso
t (min) T(°C) 1 PRESIÓN (psi)
Brix (%) CALDERO MARMITA
0 20.7 16 22.2 24
10 97 _______ 2 24.8 27
20 99 2
25 27
30 109 _______ 6 25
27.6
40 117 2 90 26
28
50 119 87 9C 26 28
Tabla 8. Una adición de Balso

Tabla 9. Adición de Limón
.. t(min) T(°C) Brix (%) PRESIÓN (psi)
CALDERO MARMITA
0 20.7 16 25 18
11 97 19 25 18
20 97 31.2 26 21.8
30 101 69 25 22.4
40 114 88 26 25
50 115 90 26 26
----------------
53 118 90 26 26
Tabla 10. Adición de Sábila
t (min) T(°C) Brix (%) PRESIÓN (psi)
CALDERO MARMITA
0 20.7 _______ 16 18 19
10 95 _______ 1 20
21
20 98 8
_______ 2 ________ 24
25
30 102 44 ________ 67 2
23.4 25.8
40 116 ^
22.6
23 26
44 ______ 11 ________ 9
8
0
90
PUERTO RICO SIN LAVAR (PR61632)
Tabla 11. Sin adición de Mucílago
t (min) T(°C) Brix (%) PRESIÓN (psi)
CALDERO MARMITA
0 23.4 15 15 19
10 96 18 17.2 18
_________ 20 ________ 98
^
^
_________ 3 _______ 1
30.8
73.2
90
17.5
17.5
18
18.2
24.1
24.8
0 46 W 118 90 18.6 25
40
114

Tabla 12. Dos adición de Balso
t (min) T(°C) Brix (%) PRESIÓN (psi)
CALDERO MARMITA
0 23.4 15 20 20
10 97 19 20 20
20 99 54 20 22
30 102 65 20 23
42 116 90 22 24
47 118 90 23 25
Tabla 13. Una adición de Balso
t (min) T(°C) Brix (%) PRESIÓN (psí)
CALDERO MARMITA
0 23.4 15 17 16
10 97 20 18 18
20 99 48.8 10 22
30 103 67 21.5 25
40 115 90 22 25
46 118 90 22 25
Tabla 14. Adición de Limón
t (min) T(°C) Brix (%) PRESIÓN (psi)
CALDERO MARMITA
0 23.4 15 18 20.5
10 98 23 18.2 18.2
20 99 49.8 20 22
30 107 67 21.5 24.2
40 114 90 21.8 24.5
45 116 90 21.8 24.5
Tabla 15. Adición de Sábila
t (min) T(°C) Brix (%) PRESIÓN (psi)
CALDERO MARMITA
0 23.4 15 19 21
10 98 20.2 17 18
20 99 58.2 20 22
30 108 68 22 25
40 116 90 22 25
—_ -------------
46 118 90 23 25

PUERTO RICO LAVADA (PR61632)
Tabla 16. Sin adición de Mucílago
t (min) T(°C) Brix (%) PRESIÓN (psi)
CALDERO MARMITA
0 22.6 15.4 18.5 20
10 98 17.2 19 20.5
20 98 26 19 21
30 100 40.8 20 23.5
40 103 64.2 21.5 24
50 112 88 21 24
56 118 90 21 24
Tabla 17. Dos adición de Balso
t (min) T(°C) Brix (%) PRESIÓN (psi)
CALDERO MARMITA
0 22.6 15.4 16.6 17
10 98 21.8 18 20
20 98 34.8 27 26
30 102 68 29 30
40 117 88 29 32
43 118 90 29 32
Tabla 18. Una adición de Balso
t (min) T(°C) Brix (%) PRESIÓN (psi)
CALDERO MARMITA
0 22.6 15.4 19 19
10 98 21 19 20
20 99 36 18.8 20
30 102 65.8 19 23
40 117 87.8 21 24
50 117 88.7 21 24
53 118 90 22 24.4

Tabla 19. Adición de Limón
t (mín) T(°C) Brix (%) PRESIÓN (psi)
CALDERO MARMITA
0 22.6 15.4 21 20
10 98 21.8 23.2 22.5
20 99 38.2 23.2 22.5
30 104 69.6 24 23
40 116 87.8 29 32
47 118 90 29 32
Tabla 20. Adición de Sábila
t (min) T(°C) Brix (%) PRESIÓN (psi)
CALDERO MARMITA
0 22.6 15.4 18 18.6
10 97 21 19.5 22
20 99 57 20.5 23
30 107 69.8 21 23
40 114 86.4 22 24
50 118 90 22.5 24

ANEXO 3
RESULADOS DE R 2 DE LAS CURVAS DE CALENTAMIENTO DEL PROCESO DE COCCIÓN DE LA PANELA
Tabla!.- Resultados de R 2 de la Variedad Limeña Lavada
VARIEDAD TRATAMIENTOS PARÁMETROS MÉTODO ESTADÍSTICO R 2
LIMEÑA LAVADA Mn TEMPERATURA81TIEMPO y = -2E-07X 6 + 3E-05x 5 - 0.002x 4 + 0.089x 3 - 1.829x 2 + 18.82x + 22.7 1
BRIX81TIEMPO y = 2E-07X 6 - 4E-05X 5 + 0.002x 4 - 0.080x 3 + 1.137x 2 - 4.751x + 16.4 1
BRIX81TEMPERTURA y = 0.217x 6 - 5.073X 5 + 46.53x 4 - 213.5x 3 + 514.2x 2 - 593.7x + 267.8 1
MI TEMPERATURAStTIEMPO y = -9E-09X 6 + 3E-06X 5 - O.OOOx 4 + 0.024x 3 - 0.817x 2 + 12.89x + 22.87 0.997
BRIX81TIEMPO y = -4E-09x 6 + 1E-06X 5 - 1E-04X 4 + 0.004x 3 - 0.067x 2 + 0.404x + 16.44 0.998
BRIX81TEMPERTURA y = O.OOOx 6 - 0.033X 5 + 0.598x 4 - 4.845x 3 + 19.38x 2 - 33.59x + 35.31 0.994
M? TEMPERATURAStTIEMPO y = -1E-07X 6 + 3E-05X 5 - 0.002x 4 + 0.081x 3 - 1.720x 2 + 18.32x + 22.7 1
BRIX81TIEMPO y = -1E-07X 6 + 2E-05X 5 - O.OOlx 4 + 0.035x 3 - 0.505x 2 + 3.82x +16.4 1
BRIX81TEMPERTURA y = -0.067X 6 + 1.553X 5 - 14.27x 4 + 67.13x 3 - 167.6x 2 + 216.1x - 86.4 1
IVh TEMPERATURA81TIEMPO y = 2E-07x 6 - 3E-05x 5 + O.OOlx 4 - 0.002x 3 - 0.664x 2 + 13.37x + 22.69 0.999
BRIX81TIEMPO y = -3E-07x 6 + 6E-05X 5 - 0.004x 4 + 0.132x 3 - 1.934x 2 + 10.37x +16.4 1
BRIX81TEMPERTURA V = -0.106X 6 + 2.947X 5 - 31.84x 4 + 167.6x 3 - 441.3x 2 + 549.7x - 230.6 0.998
M4 TEMPERATURA81TIEMPO y = 4E-06X 5 - O.OOOx 4 + 0.043x 3 - 1.252x 2 + 16.27x + 22.7 1
BRIX81TIEMPO y = 1E-06X 5 - O.OOOx 4 + 0.013x 3 - 0.245X 2 + 2.435x + 16.4 1
BRIXStTEMPERTURA y = 0.263X 5 - 5.2x 4 + 36.78X 3 - 113.3x 2 + 163.4x - 65.6 1

Tabla 2.- Resultados de R 2 de la Variedad Limeña Sin Lavar
VARIEDAD TRATAMIENTOS PARÁMETROS MÉTODO ESTADÍSTICO R 2
LIMEÑA SIN LAVAR Mn TEMPERATURA&TIEMPO y = -2E-07X 6 + 3E-05X 5 - 0.002x 4 + 0.092x 3 - 1.892x 2 + 19.39x + 20.7
BRIX&TIEMPO y = -5E-08x 6 + 4E-06X 5 + O.OOOx 4 - 0.024x 3 + 0.642x 2 - 3.323x + 16
BRIX&TEMPERTURA y = -0.491X 5 + 9.905X 4 - 74.11x 3 + 251.4x 2 - 360.0x + 189.2
Mi TEMPERATURA&TIEMPO y = 8E-06x 5 - O.OOlx 4 + 0.065x 3 - 1.615x 2 + 18.36x + 20.7
BRIX&TIEMPO y = -1E-06X 5 + O.OOOx 4 - 0.023x 3 + 0.674x 2 - 4.103x +16
BRIX&TEMPERTURA y = -0.133X 5 + 3.75x 4 - 37x 3 + 157.2x 2 - 258.8x + 151
M? TEMPERATURA&TIEMPO y = -2E-07X 6 + 4E-05x 5 - 0.002x 4 + O.lOOx 3 - 1.980x 2 + 19.77x + 20.7
BRIX&TIEMPO y = -2E-07X 6 + 3E-05X 5 - O.OOlx 4 + 0.052x 3 - 0.770x 2 + 5.281x + 16
BRIX&TEMPERTURA y = -0.102x 6 + 2.444X 5 - 23.26x 4 + 112.1x 3 - 283.4x 2 + 359.0x -150.8
M, TEMPERATURA&TIEMPO y = 1E-07X 6 - 1E-05X 5 + O.OOOx 4 + 0.017x 3 - 0.927x 2 + 14.83x + 20.7
BRIX&TIEMPO y = -2E-07X 6 + 4E-05X 5 - 0.003x 4 + 0.103x 3 - 1.446x 2 + 7.276x + 16
BRIX&TEMPERTURA y = -0.194X 6 + 4.975X 5 - 49.93x 4 + 246.7x 3 - 616.8x 2 + 733.2x - 302
M4 TEMPERATURA&TIEMPO y = 2E-06X 5 - O.OOOx 4 + 0.034x 3 - 1.098x 2 + 15.42x + 20.7
BRIX&TIEMPO y = -8E-06X 5 + O.OOOx 4 - 0.039x 3 + 0.78x 2 - 4.510x + 16
BRIX&TEMPERTURA y = -0.466X 5 + 8.25x 4 - 56.66x 3 + 187.7x 2 - 273.8x + 151

Tabla 3.- Resultados de R 2 de la Variedad Puerto Rico Lavada
VARIEDAD TRATAMIENTOS PARÁMETROS MÉTODO ESTADÍSTICO R 2
PUERTO
RICO
LAVADA Mn TEMPERATURA&TIEMPO y = -2E-07X 6 + 3E-05X 5 - 0.002x 4 + 0.091x 3 - 1.897x 2 + 19.38x + 22.6
BRIX&TIEMPO y = -1E-06X 5 + O.OOOx 4 - 0.005x 3 + 0.117x 2 - 0.584x +15.4
BRIX81TEMPERTURA y = -0.073x 5 + 1.143X 4 - 6.669x 3 + 21.35x 2 - 30.36x + 30
M! TEMPERATURA&TIEMPO y = 2E-06X 5 - O.OOOx 4 + 0.037x 3 - 1.193x 2 + 16.18x + 22.6
BRIX&TIEMPO y = 7E-06X 5 - O.OOOx 4 + 0.039x 3 - 0.618x 2 + 3.704x + 15.4
BRIX&TEMPERTURA y = 0.63x 5 - 11.40X 4 + 75.4x 3 - 220.5x 2 + 291.9x -120.6
M-) TEMPERATURA&TIEMPO y = 1E-07X 6 - 2E-05X 5 + O.OOOx 4 + 0.006x 3 - 0.798x 2 + 14.38x + 22.6
BRIX&TIEMPO y = 4E-06X 5 - O.OOOx 4 + 0.021x 3 - 0.309x 2 + 1.971x + 15.38
BRIX&TEMPERTURA y = 0.261X 5 - 4.979X 4 + 33.51x 3 - 95.24x 2 + 123.2x - 41.38
M, TEMPERATURA&TIEMPO y = 5E-06X 5 - O.OOOx 4 + 0.047x 3 - 1.334X 2 + 16.84x + 22.6
BRIX&TIEMPO y = 5E-06x 5 - O.OOOx 4 + 0.027x 3 - 0.385x 2 + 2.376x +15.4
BRIX&TEMPERTURA V = 0.488X 5 - 8.708x 4 + 56.17x 3 - 158.2x 2 + 203.5x - 77.8
M4 TEMPERATURA&TIEMPO y = 8E-06X 5 - O.OOlx 4 + 0.060x 3 - 1.522x 2 + 17.61x + 22.6
BRIX&TIEMPO y = -1E-05X 5 + O.OOlx 4 - 0.065x 3 + 1.307x 2 - 7.249x +15.4
BRIX&TEMPERTURA y = -1.036X 5 + 18.90X 4 - 130.6x 3 + 419.5x 2 - 590.2x + 298.8

m * t f

ANEXO 4
PARÁMETROS
OPERACIONALES
AGUA
EVAPORAD
A
Tabla 1.- Resultados de balances de masa y energía
RENDIMIENTO DE
PANELA
VAPOR
CONSUMIDO
ENERGÍA
CONSUMIDA
COMBUSTIBLE
CONSUMIDO
EFICIENCIA
ENERGÉTICA
IHAIMMICmiUS VARIEDADES VARIEDADES VARIEDADES VARIEDADES VARIEDADES VARIEDADES
MUCILAGO Brix
pH
Temperatura
LIMEÑA PUERTO
RICO
LIMEÑA PUERTO
RICO
LIMEÑA PUERTO
RICO
LIMEÑA PUERTO
RICO
LIMEÑA PUERTO
RICO
LIMEÑA PUERTO
RICO
LAVADA MO 16.81 17.19 3.74 3.55 21.80 22.43 47790.75 49096.62 0.004 0.005 37.2 28.5
SIN
LAVAR
MI 16.60 17.31 3.70 3.57 21.67 22.53 47427.97 49323.14 0.007 0.003 18.2 46.1
M2 17.08 17.47 3.81 3.61 22.30 22.74 48842.15 49768.24 0.003 0.004 51.2 32.6
M3 16.20 16.80 3.60 3.50 21.00 21.90 46111.06 47970.60 0.003 0.003 48.3 38.0
M4 16.81 17.47 3.75 3.61 21.89 22.83 47915.28 49966.87 0.003 0.004 50.2 34.4
MO Brix
16.90 17.16 3.65 3.43 21.84 22.30 142868.49 48808.12 0.004 0.004 36.1 36.5
MI Ph
17.18 17.53 3.71 3.51 22.60 22.76 49057.00 49825.68 0.003 0.004 42.8 34.3
M2 Temperatura
17.09 17.40 3.70 3.48 22.27 22.61 48739.99 49490.94 0.003 0.004 39.9 37.0
M3 16.40 17.00 3.54 3.40 21.40 22.10 46781.20 48308.80 0.003 0.003 43.7 38.3
M4 17.09 17.40 3.70 3.48 22.34 22.72 48911.60 49727.18 0.003 0.004 51.2 37.2

PANELA
5 RESULTADOS DE ANÁLISIS DE
Tabla 1.- Resultados de pH de la Panela
Variable: PH
TRATAMIENTOS VARIEDADES
MUCILAGO LIMEÑA PUERTO RICO
LAVADA M0 5.80 6.00
Mi 6.00 5.90
M2 5.80 5.90
M3 5.80 5.90
M4 5.90 5.80
SIN LAVAR M0 5.80 5.80
M1 5.80 5.80
M2 5.80 5.80
M3 5.90 6.00
M4 5.90 5.90
Tabla 2.- Resultados de Conductividad de la Panela
Variable: CON JDUCTIVIDAD
TRATAMIENTOS VARIEDADES
MUCILAGO LIMEÑA PUERTO RICO
LAVADA M0 17.81 37.1
Mi 17.72 44.9
M2 17.25 44.9
M3 18.13 42.1
M4 18.11 42.5
SIN LAVAR M0 17.81 54.7
Mi 18.25 48.7
M2 17.65 48.8
M3 18.06 30.9
M4 18.11 35.5

Tabla 3.- Resultados de Absorbancia (550nm) de la Panela
Variable: ABSORBANCIA(SSOnm)
TRATAMIENTOS VARIEDADES
MUCILAGO LIMEÑA PUERTO RICO
LAVADA M0 1.62 2.11
Mi 1.05 2.66
M2 1.17 2.49
M3 1.24 2.46
M4 1.91 2.33
SIN LAVAR M0 1.42 2.2
Mj 1.26 2.39
M2 1.16 2.31
M3 1.26 2.31
M4 1.81 2.26
Tabla 4.- Resultados de Absorbancia (740nm) de la Panela
Variable: ABSOR 3ANCIA (740nm)
TRATAMIENTOS VARIEDADES
MUCILAGO UMEÑA PUERTO RICO
LAVADA M0 0.65 1.43
Mi 0.67 1.76
M2 0.83 1.64
M3 0.87 1.72
M4 1.39 1.54
SIN LAVAR M0 1.1 1.54
Mi 1.12 1.66
M2 0.87 1.59
M3 0.87 1.66
M4 1.26 1.56

ANEXO 6.
DATOS ANÁLISIS ESTADÍSTICOS DE LA ESCUESTA REALIZA A LA POBLACIÓN
Escala ---------
Valor
del
rango
Tabla 1.- Datos de Encuesta de Preferencias de! Consumidor
Significado Muestra 1 {sin
mucilago)
Muestra 2 [dos
ad.de balso)
Muestra 3
(una ad. de
balso)
Muestra 4
(limón)
Muestra 5
(sábila)
5 67 Muy Interesante 14 13 6 10 10 53
4 34.5 Bastante Interesante 3 2 2 3 2 12
3 15 Algo Interesante 3 5 5 7 7 27
2 Poco Interesante 0 0 0 0 0 0
1 1 Nada Interesante 0 0 0 0 1 1
Escala Valor del
rango
n 20 13 20 20 93
R 1086.50 1015.00 546.00 878.50 845.00
R 2 1180482.25 1030225.00 298116.00 771762.25 714025.00
RVn 59024.11 51511.25 22932.00 38588.11 35701.25 207756.73
Tabla 2- Datos de Encuesta con respecto al color de la panela
Significado Muestra 1 Muestra 2
Total
--------------------------------------------------- ■—
Muestra 3 Muestra 4 Muestra 5 Total
5 91 Demasiado Oscuro 0 2 1 0 0 3
4 77 Algo Oscuro 4 5 1 7 8 25
3 59 Apenas Bien 2 1 1 4 3 11
2 28.5 Algo Claro 12 11 10 8 9 50
1 2 Demasiado Claro 1 1 0 1 0 3
n 19 20 13 ■pr\ 92
R 456.50 656.50 227.00 805.50 793.00
R 1 208392.25 430992.25 51529.00 648830.25 628849.00
R 2 /n 10968.01 21549.61 3963.77 32441.51 31442.45 100365.36

Tabla 3.- Datos de Encuesta con respecto al gusto de la panela
Escala Valor del
Rango
Significado Muestra 1 Muestra 2 Muestra 3 Muestra 4 Muestra 5 Total
5 95.5 Me gusta en extremo 2 1 0 1 0 4
«D
4 66 Me gusta Mucho 13 10 6 11 11 51
3 33 Me gusta Poco 1 5 3 0 2 11
2 14 Me gusta Moderadamente 4 4 4 8 7 27
1 0 No me gusta 0 0 0 0 0 0
n 20 20 13 20 20 93
R 1082.00 920.50 495.00 821.50 792.00
R 2 1170724.00 847320.25 245025.00 674862.25 627264.00
R 2 /n 58536.20 42366.01 18848.08 33743.11 31363.20 184856.60
Escala Valor del
Rango
Tabla 4.- Datos de Encuesta con respecto al gusto de la panela
Significado Muestra 1 Muestra 2 Muestra 3 Muestra 4 Muestras Total
5 71.43 Excelente 9 9 5 7 10 40
4 35.5 Muy Bueno 4 9 4 8 7 32
3 12 Bueno 5 2 3 4 1 15
2 2.5 Regular 1 0 0 1 2 4
1 0 Malo 0 0 0 0 0 0
n 19 20 12 20 20 91
R 844.87 986.37 535.15 832.01 974.80
R 2 71380532 972925.78 286385.52 692240.64 950235.04
R 2 /n 37568.70 48646.29 23865.46 34612.03 47511.75 192204.23
Tabla 4.- Datos de Encuesta con respecto a la textura de la panela
Escala Valor del
rango
Significado Muestra 1 Muestra 2 Muestra 3 Muestra 4 Muestra 5 Total
4 51 Agradable 20 18 10 17 18 83
3 8.5 Poco Agradable 0 0 0 2 0 2
2 7 Desagradable 0 0 1 0 0 1
1 3.5 No lo percibo 0 2 1 1 2 6
n 20 20 12 20 20 92
R 1020.00 918.00 517.00 884.00 918.00
R 2 1040400.00 842724.00 267289.00 781456.00 842724.00
R 2 /n 52020.00 42136.20 22274.08 39072.80 42136.20 197639.28

Tabla 4.- Datos de Encuesta con respectos a los niveles de importancia del color, textura,
sabor y olor
Significado Preferencia Valor del rango Color Sabor Olor Textura Total
1er 4 16 42 9 13 80
2do 3 16 17 34 14 81
3er 2 29 14 22 18 83
4to 1 21 9 17 37 84
Total 20 16 12 18
n 102 98 94 100
R 1209.50 1049.00 2040.00 1126.00
R 2 1462890.25 1100401.00 4161600.00 1267876.00
R7n 14342.06 11228.58 44272.34 12678.76

ENCUESTA REALIZADA A LOS PRODUCTORES
ENCUESTA
La presente encuesta anónima se realiza con la finalidad de conocer su opinión acerca de la
muestra de panela en bloque que le ofrecemos, agradeciéndole de antemano por su
colaboración.
Por favor, lea la encuesta cuidadosamente y luego señale sus respuestas con una "x".
1. Que tan interesante es para usted la elaboración de panela? 20
Muy Interesante ( ) Bastante Interesante ( )
Algo Interesante ( ) Poco Interesante ( )
Nada Interesante ( )
2. ¿Cual de las siguientes expresiones describe mejor el color de la muestra de
panela?
Demasiado Oscuro (
Algo Oscuro (
Apenas Bien (
Algo Claro (
Demasiado Claro (
3. ¿Cual de las expresiones describe mejor cuanto le gusta este producto como un
todo?
Me gusta en extremo ( ) Me gusta moderadamente ( )
Me gusta mucho ( ) No me gusta ( )
Me gusta Poco ( )
4. ¿Que piensa usted sobre la textura?
Excelente ( ) Muy Bueno ( ) Bueno ( )
Regular ( ) Malo ( ) No tengo criterio ( )
5. ¿Que opina del olor del producto?
Agradable ( ) poco agradable ( ) Desagradable ( )
No lo percibo ( )
6. Por favor ordene en orden numérico las caracteristicas que abajo se apuntan, de la
mas importante a la menos importante según su criterio..
Color ( ) Sabor ( ) Olor ( ) Textura ( )
7. Si desea, puede Ud realizar comentarios a los aspectos propuestos anteriormente,
escriba al dorso de esta pagina