Una biorrefinería comprende la obtención de energía y productos químicos mediante diferentes procesos, teniendo como materia prima fundamental la biomasa. La producción de azúcar en Cuba es uno de los procesos que permite el desarrollo de una biorrefinería, considerando que en la misma se tiene la caña de azúcar y el bagazo como biomasa y a partir de ellos se pueden obtener diferentes productos, biocombustibles y energía. En el presente trabajo se estudian las producciones de azúcar crudo, energía, etanol, xilosa, levadura torula en crema, biogás y biodiésel de microalgas, para integrarlas a una industria azucarera en el concepto de biorrefinería. La ganancia del esquema propuesto con estas producciones fue optimizada, estableciendo como restricción la disponibilidad de algunas corrientes como el bagazo, el jugo de los filtros separado de la producción de azúcar crudo y las vinazas residuales de la producción de etanol. La máxima ganancia se alcanza al aumentar la producción de alcohol extrafino (AEF) de 500 hL/d a 800 hL/d para 120 días de zafra, utilizando como sustratos azucarados miel, la totalidad del jugo de los filtros y el hidrolizado de bagazo.