ES2317797B1 - Procedimiento para la obtencion de vinazas en polvo, productos obtenido e instalacion para la obtencion de dichas vinazas en polvo. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para la obtención de vinazas en
polvo, producto obtenido e instalación para la obtención de dichas
vinazas en polvo.
Consiste en la obtención de vinazas en polvo a
partir de vinaza líquida concentrada que es secada y convertida en
polvo en un secador convencional (1) y es enviada a un ciclón de
recogida del polvo (4) que incorpora en la boca de salida inferior
del ciclón de recogida (4) un dispositivo en forma circular o de
caracol o de espiral logarítmica (7) alimentado con una corriente
de aire, seco y fresco, que genera un efecto de succión descendente
opuesto al efecto de succión ascendente del ciclón de recogida (4),
ocasionando, la caída y la separación en polvo de la corriente de
aire caliente que lo transporta. El aire seco y fresco transporta
el polvo al exterior para su ensacado, y el aire caliente sale en
dirección ascendente por el ciclón de recogida (4) hacia la
chimenea (6) utilizando en la medida de lo posible un dispositivo
de recuperación del calor que aún posee.
Description
Procedimiento para la obtención de vinazas en
polvo, producto obtenido e instalación para la obtención de dichas
vinazas en polvo.
La presente invención se refiere al campo de las
vinazas líquidas que se obtiene de la destilación de azúcares
fermentados con objeto de producir alcohol o levaduras.
Es objeto de la invención un procedimiento para
llevar a cabo el secado y transformación de vinazas líquidas
concentradas para su obtención en polvo, libre de contaminación y
fácilmente manejable, que permita su almacenamiento en sacos.
Otro objeto de la invención lo constituyen las
propias vinazas en polvo obtenidas por medio de este
procedimiento.
Es asimismo objeto de la invención la
instalación que incorpora medios asociados a un ciclón de recogida
del polvo obtenido de las vinazas líquidas concentradas.
Las vinazas consisten en un producto que resulta
de la destilación de azúcares fermentados con objeto de producir
alcohol o levaduras. Los azúcares para la destilación pueden
proceder de jugos de vegetales (caña de azúcar, remolacha, maíz,
cereales, uva, etc.), de melazas que son subproductos que se
obtienen en la producción del azúcar o de mieles intermedias.
Las vinazas obtenidas, debido a su elevada carga
orgánica, fermentan con suma facilidad y su fermentación es
aeróbica, por lo que su carga de DBQO (Demanda Bioquímica de
Oxígeno) es muy elevada y acaban con el oxígeno de su entorno,
destruyendo el biosistema. Por ello están catalogadas como un
residuo altamente contaminante.
Las vinazas están formadas en su origen por una
cantidad muy importante de agua y un pequeño porcentaje de sólidos
solubles e insolubles.
Los sólidos insolubles son en su mayoría
sulfatos, tales como sulfato de Calcio o yesos en un mayor
porcentaje, sulfatos de Potasio, etc. y algunas otras sales que
dependen del vegetal de partida, así como las levaduras que han
servido para la fermentación de los azúcares.
En la patente española ES 2 158 751 se describe
un procedimiento de elaboración de complejos poliméricos a partir
de subproductos efluentes de las destilerías que normalmente
consisten en vinazas.
Los sólidos solubles son de tipo orgánico en un
porcentaje elevado, que depende también del vegetal de partida,
pero que suele estar en el orden del 85% al 90%, y son en su
conjunto un complejo polimérico. El porcentaje restante es de tipo
inorgánico compuesto por sales de potasio, manganeso, calcio,
etc.
Los volúmenes de vinaza concentrada que se
obtienen en las destilerías son muy elevados y requieren de una
logística muy importante y muy costosa usando cisternas, lo que
hace que no sea rentable su utilización en lugares a cierta
distancia del punto donde se producen.
En la práctica se comprueba que el manejo de la
vinaza líquida concentrada es difícil, fundamentalmente porque
requiere de depósitos de almacenamiento en los lugares en los que
se quiere aplicar y ello conlleva, a parte de los inconvenientes
derivados de inversiones costosas, y de manejar un líquido viscoso
(entre 180 y 250 cps), el peligro latente de la contaminación del
líquido por cualquier espora de Levadura o cualquier Bacteria.
Las vinazas debido a su pH, del orden de 4,5, y
sus ácidos orgánicos son corrosivas y requieren preferiblemente
depósitos de acero inoxidable, lo que conlleva una fuerte
inversión, ya que los depósitos de acero al carbono tienen una vida
relativamente corta pues son destruidos por la fuerte corrosión o
precisan de un mantenimiento muy caro ya que hay que limpiarlos en
profundidad y recubrirlos de pinturas especiales cada pocos
años.
Es de destacar que las vinazas concentradas son
materia orgánica en su mayor porcentaje y aunque en fuertes
concentraciones la contaminación por bacterias, hongos y levaduras
no se propaga fácilmente, efectos tan simples como temperaturas
cálidas y condensaciones en los depósitos de almacenamiento
desencadenan contaminaciones fuertes que se propagan en breves
espacios de tiempo.
Estas contaminaciones generan fuertes
emanaciones de gas carbónico en un principio y espesas capas de
hongos en las superficies de los depósitos. Cuando se usa el
líquido contaminado las bacterias que contiene se propagan a los
lugares en los que se aplica el líquido.
\newpage
La única manera de evitar estas contaminaciones
consiste en usar potentes biocidas que son muy caros y la mayoría
de los cuales están en período de ser prohibidos por sus
características cancerígenas (por ejemplo el formol) y con la
particularidad de que sus efectos son de corta duración y hay que
repetir sus aplicaciones frecuentemente.
Por otra parte las vinazas concentradas y
líquidas tienden a decantar sus sólidos disueltos que floculan
constantemente y a depositar en el fondo del depósito su materia
orgánica, creando unos lodos muy ricos en materia orgánica, pero
que hacen que sea muy difícil que la riqueza o características del
líquido sean constantes y conocidas. Esta riqueza o uniformidad de
contenido varía en función de la altura del depósito, del tiempo que
lleva la vinaza almacenada, de la temperatura ambiente, etc. y la
consecuencia es que a diferentes capas o niveles del depósito las
características de la vinaza son diferentes. En consecuencia el
manejo de estas vinazas contenidas en un depósito esta vedado a
formulaciones bien definidas. Solo son válidas para mezclas en
proporciones en las que las variaciones de este componente no
tienen mayor importancia ya que se aplican en riegos por inundación
o aplicaciones similares.
Además las vinazas líquidas concentradas tienen
un porcentaje del agua del orden del 50% lo que impide su uso para
la mayoría de las formulaciones.
Las mencionadas dificultades de transporte, de
almacenamiento, de conservación y de formular, impide el uso de la
vinaza concentrada líquida en multitud de aplicaciones que
servirían para dar salida práctica y útil a este producto, entre
los que cabría destacar:
- \bullet
- usos en la industria como colorantes de tejidos, en cueros como curtientes y colorantes, etc.
- \bullet
- usos en agricultura acompañando a fertilizantes cristalino-solubles y a granulados químicos, entre otros.
- \bullet
- usos como mejorador de asimilación de alimentos de animales, por ejemplo en granjas de cerdos.
- \bullet
- Usos en alimentación humana en alimentación y bebidas frías y calientes así como en medicina, para, entre otros, facilitar la función intestinal.
En lo que se refiere al secado de las vinazas,
al igual que el polvo que producen cuando está caliente y húmedo,
no puede haber contacto con ningún artefacto sin velocidad del
polvo, ya que se deposita en él y se pega fuertemente, acumulando
posteriormente el polvo que continúa llegando. El polvo debe estar
en continuo movimiento y debe, durante su trayectoria o transporte
en movimiento, ser secado y enfriado, lo que requiere que no haya
artefactos que paren su velocidad hasta que su temperatura y
humedad lo permitan.
Es sabido que un ciclón consiste en un cuerpo
con forma de cono invertido en el que entra una corriente de aire
de forma tangencial portando el polvo. Se genera una corriente de
aire llamada también ciclón, de marcha descendente hacia el vértice
del ciclón y las partículas sólidas descienden girando a gran
velocidad deslizando sobre la pared. Cuando la corriente de aire en
forma de ciclón llega a la parte inferior o zona del vértice del
cono es absorbida por el ciclón hacia arriba y por el centro o eje
del cono. Los ciclones precisan tener su parte baja cerrada para
evitar que haya una entrada de aire que sería succionada por el
ciclón y que arrastraría al polvo hacia la parte alta y hacia el
exterior del ciclón, evitando la recogida del polvo.
Si la zona inferior del artefacto o zona del
vértice está cerrada o dispone de un cajón cerrado y conectado en
ese punto, el polvo cae al cajón y el aire sube por el centro del
artefacto y sale por su parte superior hacia una chimenea de
evacuación.
En el caso de las vinazas si el ciclón tuviese
en su parte inferior un cajón cerrado o una válvula rotativa de
cierre el polvo este se pararía y al estar en contacto con el
dispositivo o el cajón se compactaría y se produciría un bloque de
polvo duro y compacto que acabaría bloqueando el ciclón y al no
extraerse el polvo este sería arrastrado por la corriente de aire
hacia la chimenea.
El procedimiento e instalación asociada que se
proponen en esta invención para el secado y transformación en polvo
de la vinaza líquida concentrada, resuelve la problemática
anteriormente expuesta mediante la solución de incorporar un
sistema de cierre en la parte inferior de un ciclón de recogida de
polvo que no ofrece contacto con el polvo, ya que se trata de una
simple corriente de aire en forma de torbellino que se opone a la
corriente de succión del ciclón, haciendo las veces de una válvula
de cierre rotativa.
Es pues necesario que en la parte baja o vértice
del ciclón no haya ningún contacto de elemento alguno con el polvo,
y que a su vez se evacue el polvo del ciclón, así como se debe
enfriar el polvo en ausencia de humedad, ya que el polvo es
altamente higroscópico y si absorbe humedad se vuelve una pasta
pegajosa.
Para ello es necesario crear una corriente de
aire en forma de ciclón o torbellino, por medio de un conducto
ubicado en torno a la boca de salida del ciclón, que se oponga a la
corriente de succión del ciclón y que esté compuesta por aire seco
con una Humedad Relativa de 15% a 40% aproximadamente y a una
temperatura del orden de 18 a 35ºC aproximadamente.
El aire que se introduce en el interior del
mencionado conducto es un aire seco producido con un enfriador de
fabricación industrial para bajar su temperatura al punto de rocío,
y desprende el agua que tiene en suspensión, a continuación ese
aire se calienta suficientemente para bajar la humedad
relativa.
El mencionado conducto es de configuración
circular en forma de caracol o espiral logarítmica y genera una
corriente de aire en forma de torbellino en la boca inferior del
ciclón de recogida que se opone al efecto de succión del ciclón que
tendería a elevar el polvo, consiguiendo el efecto inverso, es
decir que el polvo caiga.
El aire seco penetra por la entrada exterior de
dicho conducto y lo abandona por una salida central que coincide
con la boca inferior del ciclón de recogida. Así pues en el vértice
del ciclón se encuentran dos corrientes o "ciclones de aire"
que se oponen y que ocasionan que el ciclón de recogida de polvo
superior entregue el polvo hacia una boca de descarga situada por
debajo de la salida central del conducto y la corriente de aire seco
que sale en forma de ciclón arrastre el polvo, lo enfríe sin
humedecer y lo transporte hasta un lugar donde se pueda manipular y
ensacar.
La instalación se complementa con un plato
cónico invertido que se sitúa en la parte baja y en el interior del
ciclón, que puede dejar una ranura de 2 a 4 centímetros
aproximadamente entre su borde y la pared del ciclón para que el
polvo pueda deslizarse hacia la boca de descarga y luego pueda ser
evacuado. El aire del ciclón se desliza por la parte superior del
plato cónico y es encaminado hacia el eje del ciclón y hacia arriba
para ser enviado hacia una chimenea.
El procedimiento de obtención de las vinazas en
polvo transcurre de acuerdo con las siguientes fases:
- -
- Introducción de un determinado caudal de vinaza líquida concentrada en un secador por aire caliente. La vinaza líquida concentrada es pulverizada, atomizada, o convertida por cualquier método en pequeñas porciones que se secan al contacto con el aire caliente. El polvo en que se convierten estas pequeñas porciones cae al interior del secador y es arrastrado por la corriente de aire caliente hacia un Ciclón de recogida.
- -
- introducción en un ciclón de recogida de la corriente de aire caliente con el polvo.
- -
- introducción en la boca inferior del ciclón de una segunda corriente de aire, seco, fresco y en forma de torbellino, que genera un efecto de succión descendente opuesto al efecto de succión ascendente del ciclón, ocasionando, la caída y la separación del polvo de la corriente de aire caliente sin que este se pare o este en contacto con ningún dispositivo de cierre.
- -
- Transporte a la zona de ensacado del polvo dentro de la corriente de aire seco y fresco, en el seno de la cual el polvo se enfría y no se humedece.
Mediante este procedimiento se puede obtener un
nuevo producto en polvo que puede tener o no sólidos
insolubles.
En el caso de vinaza en polvo con sólidos
insolubles incorpora la siguiente composición:
- materia orgánica:
- 50-80%
- materia inorgánica:
- 20-50%
y una humedad comprendida entre 1 y
8%.
En el caso de vinaza en polvo sin sólidos
insolubles incorpora la siguiente composición:
- materia orgánica:
- 60-90%
- materia inorgánica:
- 15-35%
y una humedad comprendida entre 1 y
8%.
Las ventajas que se derivan de la obtención de
las vinazas en polvo se enumeran a continuación:
- -
- Permite solucionar el manejo complicado y la costosa logística del manejo de las vinazas líquidas concentradas, transformándolas en polvo fácilmente manejable para su posterior almacenamiento en sacos o ensacado.
- -
- Soluciona la complejidad y costo del almacenamiento de las vinazas líquidas concentradas, ya que al ser transformadas en polvo y albergadas en sacos, éstas se pueden almacenar en cualquier lugar bajo techo.
- -
- Resuelve el problema de la contaminación de las vinazas líquidas concentradas, ya que el proceso de secado y transformación en polvo no contamina y el polvo está libre de contaminación y una vez almacenado en sacos debidamente protegidos están a cubierto de cualquier contaminación.
- -
- Permite el uso fácil y cómodo de las vinazas en polvo en cualquier formulación, ya que sus características son constantes y bien definidas, y al carecer de un 50% de agua se pueden formular con comodidad, en cualquier proporción, en formulaciones líquidas, pastosas o secas y con seguridad.
- -
- Permite el uso en un amplio mercado que es el mercado del consumo humano, utilizando las vinazas en alimentación y bebidas frías y calientes así como en medicina, para, entre otros, facilitar la función intestinal.
La instalación descrita sería asimismo de
aplicación para la recogida en ciclones, sin elementos de contacto,
de polvo obtenido a partir de líquidos cargados de azúcares y en
general de líquidos pegajosos.
Para complementar la descripción que se está
realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las
características de la invención, de acuerdo con un ejemplo
preferente de realización práctica de la misma, se acompaña como
parte integrante de dicha descripción, un juego de dibujos en donde
con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo
siguiente:
Figura 1.- Muestra una vista esquemática de los
elementos de la instalación que intervienen en la obtención de
vinazas en polvo.
Figura 2.- Muestra una vista frontal esquemática
del conjunto ciclón-conducto representado en la
figura anterior.
Figura 3.- Muestra una vista en planta del
conducto en disposición centrada respecto a la boca de salida del
ciclón, representado en línea discontinua.
Con referencia a las figuras se describe a
continuación un modo de realización preferente de la instalación
objeto de la invención para la obtención de vinaza en polvo.
En la figura 1 se observa que la instalación
comprende fundamentalmente y como mínimo:
- -
- un secador de vinazas líquidas concentradas (1)
- -
- un dispositivo de atomización o pulverización (2) o similar que transforma la corriente líquida de vinaza en una lluvia de pequeñas partículas muy finas
- -
- un dispositivo para calentamiento del aire (3) que es absorbido dentro del secador (1) y que va a secar esas partículas finas de vinaza convirtiéndolas en polvo
- -
- un ciclón de recogida del polvo (4) producido en el secador (1) y que recibe una corriente de aire caliente que arrastra el mencionado polvo
- -
- un ventilador (5) que genera el caudal de aire caliente y que lo absorbe a través del ciclón (4) del secador (1) y del calentador de aire (3)
- -
- una chimenea (6) que evacua a la atmósfera el aire caliente (debe tener dispositivos de recuperación del calor)
- -
- una válvula de aire (7) situada en la boca inferior del ciclón y que es un conducto de configuración circular tipo caracol o espiral logarítmica que cuenta con una entrada exterior por la que se introduce aire seco y fresco
- -
- un dispositivo (8) que produce aire con una humedad relativa baja del orden del 15% al 40% y a una temperatura del orden de 18ºC a 35ºCentígrados
- -
- un plato cónico invertido (9) o "gorro chino" que se sitúa en la parte inferior del ciclón y ligeramente separado de su pared para dejar pasar el polvo de vinaza, y por cuya cara superior se dirige el aire que es encaminado hacia el eje central del ciclón de recogida (4) para su envío hacia la chimenea (6).
Claims (6)
1. Procedimiento de obtención de las vinazas en
polvo caracterizado porque transcurre de acuerdo con las
siguientes fases:
- -
- introducción en un ciclón de una primera corriente de aire caliente que transporta el polvo
- -
- introducción en la boca inferior del ciclón de una segunda corriente de aire, seco, fresco y en forma de torbellino, que genera un efecto de succión descendente opuesto al efecto de succión ascendente del ciclón, ocasionando, la caída del polvo que es conducido por esta segunda corriente de aire para su almacenamiento.
2. Procedimiento de obtención de las vinazas en
polvo caracterizado porque la segunda corriente de aire se
introduce a una temperatura aproximada entre 18ºC y 35ºC y con una
Humedad Relativa del orden de 15% al 40%.
3. Vinaza en polvo obtenible de acuerdo con el
procedimiento descrito en la reivindicaciones 1 y 2
caracterizado porque comprende sólidos insolubles e
incorpora la siguiente composición:
- Materia orgánica:
- 50-80%
- Materia inorgánica:
- 20-50%
y una humedad comprendida entre 1 y
8%.
4. Vinaza en polvo obtenible de acuerdo con el
procedimiento descrito en la reivindicaciones 1 y 2
caracterizado porque carece de sólidos insolubles e
incorpora la siguiente composición:
- Materia orgánica:
- 60-90%
- Materia inorgánica:
- 15-35%
y una humedad comprendida entre 1 y
8%.
5. Instalación para obtención de vinaza en polvo
que comprende un ciclón de recogida (4) que cuenta con una entrada
que está asociada a un secador de vinazas líquidas concentradas (1)
desde el que el polvo producido es impulsado dentro de una
corriente de aire caliente hacia el ciclón de recogida (4), así
como dispone de una salida superior que está conectada a un
ventilador (5) y a continuación a una chimenea (6) para descarga de
aire, y de una boca de salida inferior, caracterizada porque
comprende alrededor de la boca de salida inferior un dispositivo
(7) de configuración circular o de forma de caracol o de espiral
logarítmica que cuenta con una entrada por la que se introduce aire
seco y fresco procedente de un generador de aire seco y fresco (8)
y una salida central que coincide con la boca de salida inferior
del ciclón de recogida (4), generando un efecto de succión del polvo
que cae conducido a una boca de descarga situada por debajo de la
salida del conducto desde la que se dirige impulsada por el aire
seco para su almacenamiento.
6. Instalación para obtención de vinaza en polvo
según reivindicación 5 caracterizada porque en las
proximidades de la boca de salida inferior del ciclón de recogida
(4) se encuentra en disposición centrada un plato cónico invertido
(9) que está ligeramente separado de la pared del ciclón para que
el polvo pueda deslizarse hacia la boca de salida inferior y por
cuya cara superior se dirige el aire que es encaminado hacia el eje
central del ciclón de recogida (4) para su envío hacia la chimenea
(6).
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