proceso alpepepe -...
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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
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GEA Mechanical EquipmentAOCS LatAm Meeting-Augost 2013-Santiago de Chile- Jo sé A. Corbella
• 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
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GEA Mechanical EquipmentAOCS LatAm Meeting-Augost 2013-Santiago de Chile- Jo sé A. Corbella
• 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
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GEA Mechanical EquipmentAOCS LatAm Meeting-Augost 2013-Santiago de Chile- Jo sé A. Corbella
• 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
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GEA Mechanical Equipment6 AOCS LatAm Meeting-Augost 2013-Santiago de Chile- Jo sé A. Corbella
Magnitud del problema ecológico
GEA Mechanical EquipmentAOCS LatAm Meeting-Augost 2013-Santiago de Chile- Jo sé A. Corbella
• 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
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GEA Mechanical EquipmentAOCS LatAm Meeting-Augost 2013-Santiago de Chile- Jo sé A. Corbella
Planta Piloto instalada en Olisur- VI Región
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GEA Mechanical EquipmentAOCS LatAm Meeting-Augost 2013-Santiago de Chile- Jo sé A. Corbella
• 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
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GEA Mechanical Equipment
Pilot Plant
AOCS LatAm Meeting-Augost 2013-Santiago de Chile- Jo sé A. Corbella10
GEA Mechanical Equipment
Idea final respecto de la futura planta
AOCS LatAm Meeting-Augost 2013-Santiago de Chile- Jo sé A. Corbella11
GEA Mechanical EquipmentAOCS LatAm Meeting-Augost 2013-Santiago de Chile- Jo sé A. Corbella
• 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
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• 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
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GEA Mechanical EquipmentAOCS LatAm Meeting-Augost 2013-Santiago de Chile- Jo sé A. Corbella
3. Materiales y métodos3.1. El Proceso
Alperujo
Coadyuvantes
Prensa de tornillo
Licor
Queque
Decanter
Aceite
Recup. de PP
Sólidos
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GEA Mechanical EquipmentAOCS LatAm Meeting-Augost 2013-Santiago de Chile- Jo sé A. Corbella
• 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.
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GEA Mechanical EquipmentAOCS LatAm Meeting-Augost 2013-Santiago de Chile- Jo sé A. Corbella
• 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
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• 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.
3. Materiales y Métodos3.3. Coadyuvantes
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• 3.3.2. Paja de trigo .Fibras celulósicas de absorbentes de agua.
• Otros materiales de celulosa no estructurada no poseen propiedadesabsorbentes.
3. Materiales y Métodos3.3. Coadyuvantes
Cellulose fiber water absortion. R ef. Sabrina Belbekh ouche, Julien Bras, Gilberto Siqueira, Corinne Chapp ey, Laurent Lebrun, BertineKhelifi, Stéphane Marais, Alain Dufresne.
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• 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.
3. Materiales y Métodos
Animation
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• Óptimos puntos de dosificiación de coadyuvantes
3. Materiales y Métodos
Opción AOpción B
Tornillo sinfín
Prensa de tornillo
Coadyuvantes
Dosificador
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GEA Mechanical Equipment
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
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GEA Mechanical EquipmentAOCS LatAm Meeting-Augost 2013-Santiago de Chile- Jo sé A. Corbella
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
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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
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GEA Mechanical Equipment
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
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• 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
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GEA Mechanical Equipment
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
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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
GEA Mechanical EquipmentAOCS LatAm Meeting-Augost 2013-Santiago de Chile- Jo sé A. Corbella
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
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GEA Mechanical EquipmentAOCS LatAm Meeting-Augost 2013-Santiago de Chile- Jo sé A. Corbella
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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GEA Mechanical Equipment
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
GEA Mechanical Equipment
Perfil de Polifenoles más importantes
31 AOCS LatAm Meeting-Augost 2013-Santiago de Chile- José A. Corbella
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
GEA Mechanical Equipment
Perfil de Polifenoles más importantes
32 AOCS LatAm Meeting-Augost 2013-Santiago de Chile- José A. Corbella
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
GEA Mechanical Equipment
Polyphenols? All roads lead to... polyphenols?
POLYPHENOLSAdsortion
Membranes
Freezeconcentration
José A. Corbella- GEA Westfalia Separator Chile S.A.33
Distillation
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