proceso alpepepe -...

GEA Mechanical Equipment

TRATAMIENTO DEL ALPERUJO CON

RECUPERACIÓN DE POLIFENOLES

Proceso AlpeP ePe

GEA Mechanical EquipmentAOCS LatAm Meeting-Augost 2013-Santiago de Chile- Jo sé A. Corbella

• 1. Objetivo del proceso

• 2. Introducción• 2.1. Producción de aceite de oliva en dos

fases

• 2.2. Alperujo. El problema.

• 2.3. Antecedentes

• 2.4. Localización

• 3. Materiales y métodos• 3.1. El proceso

• 3.2. Equipos

• 3.3. Coadyuvantes

• 3.3.1. CaO, Ca(OH)2 y CaCl2

• 3.3.2. Paja de trigo

• 3.4. Parámetros de proceso controlados

• 4. Resultados• 4.1. Prensa de tornillo Bauer

• 4.2. Prensa de tornillo escala lab. de

Vincent Corp.

• 4.3. Poder calorífico de los queques

• 4.4. Polifenoles

• 4.5. Balances de masas

• 5. Aplicaciones

• 6. Conclusión

Contenido

2


• Montaje de planta piloto para la deshidratación mecánica del alperujo

y subsecuente recuperación de polifenoles.

• Desarrollo y optimización del proceso para dar un valor agregado a

la producción de aceite de oliva y una adecuada gestión de sus

residuos

1. Objetivo del proceso

3


• 2.1. Producción de aceite de oliva en dos fases

• Llamado sistema ecológico.

• Es el más usado actualmente.

• 0,2 % menos efectivo que el viejo sistema de tres fases.

• Reduce el consumo de agua.

2. Introducción

Olivas

Molienda

Batido

Decanter

Separador

AlperujoAceite

Agua

1000 kg

200 kg 800 kg!!

0-5 % del flujo

alimentado

4


• 2.2. Alperujo. EL PROBLEMA• Desde 60 a más de 75 % humedad

• Rico en materia orgánica, N, P, K y Mg.

• Alta DBO y DQO

• Inducción de condiciones anaeróbicas , libera sustancias fitotóxicas que inmobilizanlos microorganismos del suelo.

• Tóxico para plantas, células animaes and microrg.

• Alta polución potencial atribuida all alto contenido fenólico y otros componentesorgánicos e inorgánicos.

• Approximately 2,5 millions tons / year are produce of olive pomace. Olive oil plantssell their pomace to olive pomace treatment plants with really low benefit.

2. Introducción

5

GEA Mechanical Equipment6 AOCS LatAm Meeting-Augost 2013-Santiago de Chile- Jo sé A. Corbella

Magnitud del problema ecológico


• 2.3. Antecedentes

• Este proceso fue instalado por primera vez por GEA Westfalia Separator Chile S.A en la almazara Olisur en San José de Marchigüe- VI Región ,durante la campaña 2011.

• La variedad más extensamente procesada fue Arbequina.

• Alerujo con humedades superiores al 65 % fueron procesadas.

• Se produjo un queque de prensa con una humedad entre 55 y ocasionalmente 40 %, con una vieja prensa de doble tornillo de pescado marca Atlas modelo B 49.

2. Introducción

7


Planta Piloto instalada en Olisur- VI Región

8


• 3.1.El proceso• Prensa de doble tornillo Atlas

• Decanter CA 450-00-10

3. Materiales y métodos

Alperujo

Prensa de tornillo

Licor

Decanter

Concentrado líquido de PP

Sólidos

Coadyuvantes

Queque

9


Pilot Plant

AOCS LatAm Meeting-Augost 2013-Santiago de Chile- Jo sé A. Corbella10


Idea final respecto de la futura planta

AOCS LatAm Meeting-Augost 2013-Santiago de Chile- Jo sé A. Corbella11


• 2.4. Localización• Oleícola Berlangueña. S.L. Berlanga (Badajoz) España

• Almazara con tres líneas de producción3 (suministradas por GEA Westfalia IbéricaS.A), capaces de procesar 400 [Ton/d] de aceitunas.

• Produciendo 320 [Ton/d] de alperujo.

• Campaña Española desde Noviembre

• 2011hasta Febrero 2012.

2. Introducción

12


• 3.1.El proceso• Prensa de tornillo Bauer

• Decanter VCF 406-05-36

• Otra prueba con prensa Vincent Corp escala laboratorio.

3. Materiales y métodos

Alperujo

Prensa de tornillo

Licor

Decanter

Concentrado líquido de PP

Sólidos

Coadyuvantes

Queque

13


3. Materiales y métodos3.1. El Proceso

Alperujo

Coadyuvantes

Prensa de tornillo

Licor

Queque

Decanter

Aceite

Recup. de PP

Sólidos

14


• 3.3. Coadyuvantes

• 3.3.1. CaO, Ca(OH)2 y CaCl2.

• Formación de geles de calcio-pectina.

• Las pectinas son el 30 % en M.S.de la pared celular

primaria de las células vegetales

• El grado de metoxilación(D.M)

determina la funcionalidad de la pectina.

• Pectinas con alto grado de D.M pueden formar

geles en medios ácidos.

• Pectinas con bajo grado de D.M

interactúa con los iones Ca2+

produciendo la formación de una

estructura continua.

3. Materiales y Métodos

Pectin molecule. Ref. Hoefler, A. C. (2003). Effect of calcium concentration, degree of amidation, solu ble solids, and carbohydrate type on the gel strength of low es ter citrus pectin. Animal and Food Sciences. Newark, DE, University of Delaware.

15


• 3.3.1. CaO, Ca(OH)2 y CaCl2. • D.M crece con la maduración natural de las aceitunas debido a la degradación

enzimática .

• El cambio en la estructura péctica, y por lo tanto, la estructura de los geles Calcio-Pectina están determinados por la afinidad de formar estructuras tipo „egg-box“ .

3. Materiales y Métodos3.3. Coadyuvantes

“Egg-box” Model. Ref. Baccini and Pérez 2001.

-COOH

16


• 3.3.2. Paja de trigo• Subproductos fibrosos tales como pajas de cereales son muy abundantes.

• La paja está constituida por

paredes celulares.

• Las paredes celulares están

formadas por fibras de

celulosa.

• Las fibras de celulosa tienen

propiedades de alta absorción de

agua.


17


• 3.3.2. Paja de trigo .Fibras celulósicas de absorbentes de agua.

• Otros materiales de celulosa no estructurada no poseen propiedadesabsorbentes.


Cellulose fiber water absortion. R ef. Sabrina Belbekh ouche, Julien Bras, Gilberto Siqueira, Corinne Chapp ey, Laurent Lebrun, BertineKhelifi, Stéphane Marais, Alain Dufresne.

18


• 3.4. Parámetros de proceso controlados

• Flujo másico de cada corriente.

• Adición de coadyuvantes , concentración y puntos óptimos de

inyección.

• Optimización de tamaño de criba de las prensas.

• Contenido de humedad y pHs de cada corriente.

• Contenidos de grasa.

• Concentración de PP ( vía HPLC)

• Sólidos solubles e insolubles en los licores.

• Poder calorífico de queque de prensa.


Animation

19


• Óptimos puntos de dosificiación de coadyuvantes


Opción AOpción B

Tornillo sinfín

Prensa de tornillo

Coadyuvantes

Dosificador

20


y = -6E-08x2 + 8E-05x + 0,1735

R² = 0,6266

0%

5%

10%

15%

20%

25%

30%

35%

40%

45%

0 500 1000 1500 2000 2500

% T

ort

ap

rod

uci

da

resp

ect

od

e l

a

ali

me

nta

ció

n

Q alim.(kg/h)

Porcentaje de torta producida en función del caudal de alim.

FAN Sólo

FAN CaO boca

FAN CaO Sinfín

FAN Ca(OH)2 boca

FAN Ca(OH)2 Sinfín

AOCS LatAm Meeting-Augost 2013-Santiago de Chile- Jo sé A. Corbella

4. Resultados. 4.1. Prensa de tornillo Bauer

y = -0,4688x2 + 1,6602x + 48,9

R² = 0,954

y = 43,553e-0,016x

R² = 0,4098

30

35

40

45

50

55

0 2 4 6

% H

um

ed

ad

to

rta

% CaO-Ca(OH)2

Humedad de la torta en función del % de reactivos

FAN sólo

FAN CaO Boca

FAN CaO sinfín

FAN Ca(OH)2 Boca

FAN Ca(OH)2 Sinfín

y = 0,8872x - 52,051

R² = 0,9873

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

0 500 1000 1500 2000 2500

Q L

ic.

(kg

/h)

Q Alim.(kg/h)

Caudal de licor en función del caudal de alim.

FAN Sólo

FAN CaO boca

FAN CaO sinfín

FAN Ca(OH)2 Boca

FAN ca(OH)2 sinfín

0,5-0,5

0,75-0,75

0,5-0,75

0,5-0,5

21


4. Resultados. 4.1. Prensa de tornillo Bauer

y = -6E-06x2 + 0,0111x + 83,495

R² = 0,6246

60

65

70

75

80

85

90

95

0 500 1000 1500 2000 2500

% H

Lic

or

Q alim. (kg/h)

Disminución de la humedad del licor con la alimentación

FAN sólo

FAN CaO Boca

FAN CaO Sinfín

FAN Ca(OH)2 Boca

FAN Ca(OH)2 Sinfín

22


4. Resultados. 4.2.Prensa de tornillo escala laboratorio de Vincent Corp.

y = 4588,9x - 77,008

R² = 0,9905

0

50

100

150

200

250

0% 2% 4% 6%

Q a

lim

.(k

g/h

)

Paja

Aumento del caudal de alimentación con el porcentaje de paja

añadido

3% Ca(OH)2

Paja

4% Ca(OH)2

5% Ca(OH)2

y = 0,0831e0,0051x

R² = 0,7676

0%

5%

10%

15%

20%

25%

30%

35%

40%

45%

0 50 100 150 200

To

rta

Q alim. (kg/h)

Porcentaje de torta producida respecto de la alimentación

CaO+Paja

Ca(OH)2+Paja

Paja

y = 43,783x0,1523

R² = 0,4521y = 46,853x0,1156

R² = 0,5331

20

25

30

35

40

45

50

10% 20% 30% 40%

% H

umed

ad e

n la

tort

a

Torta

Aumento de la humedad de la torta con la producción

CaO + Paja

Ca(OH)2 + Paja

Paja

23


Datos de performance de la planta

24 AOCS LatAm Meeting-Augost 2013-Santiago de Chile- José A. Corbella

y = 4588,9x - 77,008

R² = 0,9905

0

50

100

150

200

250

0% 2% 4% 6%

Q a

lim

.(k

g/h

)

Paja

Aumento del caudal de alimentación con el porcentaje de paja

añadido

3% Ca(OH)2

Paja

4% Ca(OH)2

5% Ca(OH)2

y = 0,0831e0,0051x

R² = 0,7676

0%

5%

10%

15%

20%

25%

30%

35%

40%

45%

0 50 100 150 200

To

rta

Q alim. (kg/h)

Porcentaje de torta producida respecto de la alimentación

CaO+Paja

Ca(OH)2+Paja

Paja

y = 43,783x0,1523

R² = 0,4521y = 46,853x0,1156

R² = 0,5331

20

25

30

35

40

45

50

10% 20% 30% 40%

% H

um

ed

ad

en

la

to

rta

Torta

Aumento de la humedad de la torta con la producción

CaO + Paja

Ca(OH)2 + Paja

Paja

y = 47,212x-0,054

R² = 0,5403

y = 51,872x-0,068

R² = 0,9999

30

32

34

36

38

40

42

44

46

0 200 400 600

% H

um

ed

ad

de

la

to

rta

τ τ τ τ (s)

Humedad de la torta respecto al tiempo de residencia

CaO+Paja

Ca(OH)2+Paja

Paja


• 4.3. Poder calorífico inferior de los diferentes queques .

4. Resultados

Cod. PCI (MJ/kg) PCI (Mcal/kg)

D2.43 21,58 5,14 3 phase pomace

P7.43 20,21 4,81 Liquor solids (treated with CaO)

F1.33 17,84 4,25 Pressed cake from 3 phase pomace (treated with CaO)

F4.33 15,22 3,62 Pressed cake (treated with CaO)

Product LHV (MJ/kg) LHV (Mcal/kg)

Olive oil 42 10

Butane 46 11

Coal 31,4 7,5

Diesel 42 10

Coke 29,3 7

Heptane 46 11

Wood 16,7 4

Propane 46 11

Olive pits 16,90 4,04

Wheat straw 12,5 2,98

25


Posibles destinos de los queques

26 AOCS LatAm Meeting-Augost 2013-Santiago de Chile- Jo sé A. Corbella

2.4 Torta de alperujo. Aplicaciones

• Alimento animal• Compostaje• Biomasa para combustión


4. Resultados. 4.5. Balance de masas con prensa de tornillo Bauer y CaO

1. Alperujo1. Alperujo % H= 79,13

Prensa de

tornillo

Prensa de

tornillo3. Queque3. Queque

2. Licor2. Licor

DecanterDecanter 5. Sólidos5. SólidosRecuperación

de PP

Recuperación

de PP

3-4 % CaO

1) 35,5 %

1) 64,5 %

H= 59%950 kg/h

H= 89%

2) 27%2) 73%

1) 47% 1) 17,5%

1470 kg/h

520 kg/h

661 kg/h1789 kg/h

H= 96% H= 70%

2450 kg/h

27


4. Resultados. 4.5. Balance de masas con prensa de tornillo Bauer y Ca(OH)2

1. Alperujo1. Alperujo% H= 79,13

Pp=3000ppm

Prensa de

tornillo

Prensa de

tornillo

3.

Queque

3.

Queque

2. Licor2. Licor

DecanterDecanter 5. Sólidos5. SólidosRecuperación

de PP

Recuperación

de PP

3-4 % Ca(OH)2

1) 22-18 %

1) 78-82 %

H= 49-38%

H= 80-88%

Pp=3200ppm

2) 21-25%2) 79-75%

1) 62% 1) 16-20%

1000 kg/h

225-176 kg/h

194-206 kg/h612-618 kg/h

H= 97-95% H= 55-66%

775-824 kg/h

Pp=3900-4150ppm

28


4. Resultados. 4.5. Balances de masas con prensa Vincent.Ca(OH)2+paja

1.Alperujo1.Alperujo

2. Licor2. Licor 3. Queque3. Queque

Prensa de

tornillo

Prensa de

tornillo

4% Ca(OH)2

4% Paja de trigo

H = 75,01%

Fat = 4,5%

200 kg/h

67,8 kg/h132,2 kg/h

66,1% 33,9 %H = 36,59%

Fat = 3,5%H = 94,71%

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AlpePepe = Alpe orujo Poly Phenol extraction

AOCS LatAm Meeting-Augost 2013-Santiago de Chile- Jo sé A. Corbella

Objetivo :

Tópicos: :

Deshidratación mecánica del orujo de dos fases y posteriorextracción de polifenoles

20%

80% w/w

20% 60%

63% DM 44% DM 5% DM

Materia prima + aditivos

queque sólidos

líquido

Alimentación animal o combustible

Residuo

Orgánico

Concentrado dePolifenoles

85% de PP

30


Perfil de Polifenoles más importantes


Alperujo Licor Salida decanter

Cod. pHTot

(mg/kg)HTy

(mg/kg)Ty

(mg/kg)p-cum

(mg/kg)Otros

(mg/kg) pHTot

(mg/kg)HTy

(mg/kg)Ty

(mg/kg)p-cum

(mg/kg)Otros

(mg/kg)Tot

(mg/kg)HTy

(mg/kg)Ty

(mg/kg)p-cum

(mg/kg)Otros

(mg/kg)

D10.42A 9 4800 29,03 179,72 84,41 4506,8

D10.42B 6 5600 78,78 96,52 38,89 5385,8

D10.42C 2 5200 46,82 44,65 27,59 5080,9

F5.34A/D15B.42A 12 18,22 37,88 17,72 4400 58,06 78,84 14,12 4249

F5.34B/D15B.42B 5 38,32 25,47 4,52 5500 106,02 79,59 11,78 5302,6

F5.34C/D15B.42C 2 39,49 32,13 19,01 5900 173,48 64,61 7,76 5654,2

F9.34/D16.44 5 3000 610,35 178,37 5,41 2205,9 12 3500 623,76 149,47 0,23 2726,5 5400 135,65 209,58 5,77 5049

F10.34/D17.44 5 3000 610,35 178,37 5,41 2205,9 5 2800 651,89 183,17 6,42 1958,5 7800 788,22 210,24 6,28 6795,3


Perfil de Polifenoles más importantes


0

2000

4000

6000

8000

Alperujo Licor FAN Salida

Decanter

pp

(m

g/

kg

)

pH 12

0

2000

4000

6000

8000

Alperujo Licor FAN Salida

Decanter

pp

(m

g/

kg

)

pH 5

Tot. Otros HTy Ty p-cum


Polyphenols? All roads lead to... polyphenols?

POLYPHENOLSAdsortion

Membranes

Freezeconcentration

José A. Corbella- GEA Westfalia Separator Chile S.A.33

Distillation

proceso alpepepe -...

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