ES2634333B1 - PROCEDURE FOR THE TREATMENT OF WASTE AND OBTAINING SUBPRODUCTS OF ALMAZARAS - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para el tratamiento de residuos y obtención de subproductos de almazaras.#La presente invención se refiere a un procedimiento de tratamiento de residuos de almazaras y obtención de subproductos de interés industrial que comprende una etapa de mezclado de residuos sólidos y líquidos que contribuye a mejorar el proceso extractivo, una etapa de extracción y una etapa de separación sólido-líquido. De esta forma se ofrece una solución al problema que suponen los subproductos o residuos sólidos y líquidos de las almazaras, permitiendo valorizar los residuos contaminantes de los vertidos.Procedure for the treatment of waste and obtaining by-products from oil mills. # The present invention relates to a process for treating waste from oil mills and obtaining by-products of industrial interest comprising a step of mixing solid and liquid waste that contributes to improve the extractive process, an extraction stage and a solid-liquid separation stage. In this way, a solution is offered to the problem posed by by-products or solid and liquid waste from the oil mills, allowing the recovery of polluting waste from the spills.
Description
PROCEDIMIENTO PARA EL TRATAMIENTO DE RESIDUOS Y OBTENCiÓN DE SUBPRODUCTOS DE ALMAZARAS PROCEDURE FOR THE TREATMENT OF WASTE AND OBTAINING SUBPRODUCTS OF ALMAZARAS
SECTOR DE LA TÉCNICA SECTOR OF THE TECHNIQUE
La presente invención se puede incluir en el campo del tratamiento de residuos industriales en industrias que generan residuos que contienen mezclas de elementos sólidos y líquidos como puede ser la industria agro-alimentaria de extracción del aceite de oliva. En concreto, la presente invención trata de dar solución al problema que suponen los subproductos o residuos sólidos y líquidos de las almazaras. The present invention can be included in the field of industrial waste treatment in industries that generate waste containing mixtures of solid and liquid elements such as the agro-food industry of olive oil extraction. Specifically, the present invention seeks to solve the problem posed by solid and liquid by-products or residues of oil mills.
ESTADO DE LA TÉCNICA STATE OF THE TECHNIQUE
Residuos generados en las almazaras Waste generated in the oil mills
La producción de aceite de oliva ha aumentado significativamente durante las últimas décadas. Como efecto paralelo indeseado, las cantidades de residuos derivados del proceso de producción de aceite de oliva se han visto incrementadas de manera notable, especialmente debido al cambio de la tecnología tradicional de prensa en discontinuo por los sistemas en continuo empleados en la actualidad, basados en procesos de centrifugación . Olive oil production has increased significantly during the last decades. As an unwanted parallel effect, the amounts of waste derived from the olive oil production process have been significantly increased, especially due to the change in traditional discontinuous press technology by the continuous systems currently used, based on centrifugation processes
La producción de aceitunas de mesa y aceite de oliva crece año tras año, y del mismo modo los residuos generados en el proceso. Anualmente se procesan aproximadamente 30 millones de metros cúbicos (m3) de residuos de la industria de la aceituna. Una almazara moderna de tamaño promedio genera a día de hoy entre 10 y 15 m3 de aguas residuales diariamente, lo que sólo en España supone más de 9 millones de m3 de estas aguas residuales anualmente, lo cual representa un volumen ingente de vertido de estos efluentes altamente contaminantes, así como de consumo de agua potable, además de aproximadamente 800 kg de residuo sólido por cada tonelada de aceituna procesada. The production of table olives and olive oil grows year after year, and similarly the waste generated in the process. Approximately 30 million cubic meters (m3) of waste from the olive industry is processed annually. A modern mill of average size today generates between 10 and 15 m3 of wastewater daily, which in Spain alone accounts for more than 9 million m3 of these wastewater annually, which represents a huge volume of discharge of these effluents highly polluting, as well as drinking water consumption, in addition to approximately 800 kg of solid waste for each ton of processed olive.
Los principales efluentes líquidos residuales que se generan en las almazaras están constituidos por el alpechín y las aguas de lavado de la aceituna, así como del lavado de aceite en las centrífugas, del baldeo del patio y puntualmente de la tolva. Por otro lado, se genera un residuo sólido denominado alpeorujo, con una humedad del 60-75%, que dificulta su ulterior tratamiento. Estos residuos presentan una serie de características que hacen extremadamente difícil su tratamiento por medios físicoquímicos convencionales. The main residual liquid effluents that are generated in the oil mills are constituted by the alpechin and the washing waters of the olive, as well as the oil washing in the centrifuges, the bucket of the patio and punctually of the hopper. On the other hand, a solid residue called alpeorujo is generated, with a humidity of 60-75%, which hinders its further treatment. These residues have a series of characteristics that make their treatment by conventional physicochemical means extremely difficult.
La presencia de contaminantes fitotóxicos recalcitrantes -tales como taninos, compuestos fenólicos, ácidos orgánicos, ácidos grasos de cadena larga y compuestos organohalogenados -hace que estos efluentes sean altamente resistentes a su degradación microbiana y por tanto inhiben la eficiencia de los tratamientos biológicos. Además, su composición físico-química es muy variable, ya que depende de varios factores tales como el proceso de extracción empleado en la producción del aceite, parámetros edafoclimáticos y de cultivo, así como del tipo, calidad y grado de madurez de las aceitunas procesadas. The presence of recalcitrant phytotoxic contaminants - such as tannins, phenolic compounds, organic acids, long chain fatty acids and organohalogenated compounds - makes these effluents highly resistant to their microbial degradation and therefore inhibits the efficiency of biological treatments. In addition, its physical-chemical composition is very variable, since it depends on several factors such as the extraction process used in the production of the oil, edaphoclimatic and cultivation parameters, as well as the type, quality and maturity of the processed olives .
Estos residuos se caracterizan por su fuerte olor, acidez, color violáceo oscuro intenso, salinidad considerable reflejada por altos valores de conductividad eléctrica, así como un alto poder contaminante de origen orgánico. A esto se suman dificultades como el pequeño tamaño y la dispersión geográfica de las almazaras, así como la estacionalidad de la producción del aceite de oliva, lo cual complica aún más su tratamiento. These residues are characterized by their strong odor, acidity, intense dark violet color, considerable salinity reflected by high values of electrical conductivity, as well as a high polluting power of organic origin. Added to this are difficulties such as the small size and geographical dispersion of the oil mills, as well as the seasonality of olive oil production, which further complicates their treatment.
El vertido directo de estas aguas residuales y residuos sólidos a los cauces públicos está prohibido en la actualidad, puesto que originan consecuencias contaminantes severas, y tampoco pueden ser reutilizadas directamente para regadío o como abono, respectivamente. Numerosos estudios han reportado que el vertido de estos efluentes da lugar a olores molestos en los alrededores, efectos fitotóxicos en el crecimiento de las plantas, alteración del balance de nutrientes del suelo, contaminación de los cuerpos hídricos e impedimento de los procesos de auto-depuración, así como impactos dramáticos en la fauna acuática yen el esta tus ecológico. The direct discharge of these wastewater and solid waste to public channels is currently prohibited, since they cause severe polluting consequences, and cannot be reused directly for irrigation or as fertilizer, respectively. Numerous studies have reported that the discharge of these effluents results in annoying odors in the surroundings, phytotoxic effects on plant growth, alteration of the nutrient balance of the soil, contamination of water bodies and impediment of self-purification processes , as well as dramatic impacts on aquatic fauna and in this is your ecological.
Soluciones para el tratamiento de residuos de almazaras. Solutions for the treatment of mill waste.
En países como España, la solución generalmente adoptada ha sido la construcción de balsas artificiales para la evaporación natural de los residuos. Con el transcurso de los años esta medida se reveló ineficiente, ya que en las balsas este residuo se va concentrando, aumentando año tras año su poder de contaminación. Además, debido a la limitada capacidad de las balsas, cuando se colmatan surge la necesidad de construir nuevas, ocasionando los siguientes problemas en el sector, como son el aumento de la superficie ocupada, desbordamiento, sanciones y paralización de la actividad, freno a la In countries like Spain, the generally adopted solution has been the construction of artificial rafts for the natural evaporation of waste. Over the years this measure proved inefficient, since in the rafts this residue is concentrated, increasing its pollution power year after year. In addition, due to the limited capacity of the rafts, when they are filled, the need arises to build new ones, causing the following problems in the sector, such as the increase in the occupied area, overflow, sanctions and stoppage of activity, a brake on
implantación de sistemas de calidad, contaminación atmosférica, fugas al subsuelo contaminando el terreno y las aguas subterráneas, malos olores, plagas de insectos, además de problemas en zonas con elevada pluviometría. implementation of quality systems, air pollution, leaks to the subsoil contaminating the ground and groundwater, bad odors, insect pests, as well as problems in areas with high rainfall.
La tecnología de obtención de aceite de oliva en continuo se basa en procesos de centrifugación de tres o dos fases. En el sistema de tres fases se obtiene un vertido residual denominado comúnmente alpechín, que comprende el agua de vegetación de la aceituna, el agua de adición y de lavado y un porcentaje variable de sólido, y un residuo sólido (orujo). En el procedimiento de dos fases, denominado sistema ecológico Y ampliamente implementado en los últimos años, los decantadores empleados sólo tienen dos salidas, una por la cual sale el aceite, con algo de humedad, y por la otra el residuo sólido, denominado "alpeorujo", con 55-70 % de humedad aproximadamente. Posteriormente, el aceite se lava en la centrífuga vertical, mientras que el orujo sirve de base para la industria extractora. The technology of obtaining olive oil in continuous is based on centrifugation processes of three or two phases. In the three-phase system, a residual discharge commonly called alpechin is obtained, which includes the olive vegetation water, the addition and washing water and a variable percentage of solid, and a solid residue (pomace). In the two-phase procedure, called the ecological system And widely implemented in recent years, the decanters used have only two outputs, one through which the oil comes out, with some moisture, and on the other the solid waste, called "alpeorujo ", with 55-70% humidity approximately. Subsequently, the oil is washed in the vertical centrifuge, while the pomace serves as the basis for the extractor industry.
Sin embargo, el problema en relación a estos residuos no ha sido aún solucionado. Los efluentes del sistema de producción de aceite de oliva de dos fases presentan todavía valores significativamente elevados de materia orgánica, detectados mediante la medida de la demanda biológica de oxígeno (DBDs) y la demanda química de oxígeno (DQD), entre 0,8 y 2,2 gIL en el agua residual de lavado de las aceitunas y entre 4 hasta incluso 18 gIL en el efluente del proceso de centrifugación. Por otra parte, la carga orgánica del alpeorujo es hasta más de diez veces superior. However, the problem regarding these wastes has not yet been solved. The effluents from the two-phase olive oil production system still have significantly high values of organic matter, detected by measuring the biological oxygen demand (DBDs) and the chemical oxygen demand (DQD), between 0.8 and 2.2 gIL in the residual washing water of the olives and between 4 and even 18 gIL in the effluent of the centrifugation process. On the other hand, the organic load of the alpeorujo is up to more than ten times higher.
En la actualidad se trabaja en la búsqueda de soluciones viables desde el punto de vista económico y aplicables a nivel industrial. Hasta el momento, se ha propuesto un abanico de procesos para solventar la gestión y tratamiento de estos residuos, desarrollando recientemente nuevas tecnologías para reducir su contaminación por procedimientos físicos, químicos y biológicos, así como combinaciones de ellos. [Sánchez, S., Martínez, M.E., Espejo, M.T., Pacheco, R., Espinola, F., Hodaifa, G., 2001. Mixotrophic culture of ChJorella pyrenoidosa with ofive-mill wastewater as the nutrient medium. Journal of Applied Phycology 13 (5), pp. 443-449] realizaron un primer intento de aprovechamiento de las aguas residuales del proceso de centrifugación de tres fases (alpechín) en la producción de la biomasa de la microalga Chlorella Pyrenoidosa. Con posterioridad, [Hodaifa, G., Eugenia-Sánchez, M., Sánchez, S., 2008. Use of industrial wastewater from olive-oil extraction for biomass production of Scenedesmus obliquus. Bioresource Technology 99, pp. 1111-1117] estudiaron el posible aprovechamiento de las aguas Currently working on the search for viable solutions from the economic point of view and applicable at the industrial level. So far, a range of processes have been proposed to solve the management and treatment of these wastes, recently developing new technologies to reduce their contamination by physical, chemical and biological procedures, as well as combinations of them. [Sánchez, S., Martínez, M.E., Espejo, M.T., Pacheco, R., Espinola, F., Hodaifa, G., 2001. Mixotrophic culture of ChJorella pyrenoidosa with ofive-mill wastewater as the nutrient medium. Journal of Applied Phycology 13 (5), pp. 443-449] made a first attempt to use wastewater from the three-phase centrifugation process (alpechin) in the production of the Chlorella Pyrenoidosa microalgae biomass. Subsequently, [Hodaifa, G., Eugenia-Sánchez, M., Sánchez, S., 2008. Use of industrial wastewater from olive-oil extraction for biomass production of Scenedesmus obliquus. Bioresource Technology 99, pp. 1111-1117] studied the possible use of water
residuales de la industria oleícola que operan con el proceso de tres fases en la residuals of the olive industry that operate with the three-phase process in the
producción de la biomasa de la microalga de Scenedesmus Obliquus. Entre las soluciones propuestas, los procesos biológicos han demostrado una baja efectividad y por tanto no han sido escalados a nivel industrial, debido a la resistencia de estos efluentes a la degradación biológica [Taccari, M., Ciani, M., 2011. Use of Pichia fermentans and Gandida sp. Strains for the bioJogical trealmen! of stored olive mili wastewater. Biotechnoly Letters 33, pp. 2385-2390]. Biomass production of Scenedesmus Obliquus microalgae. Among the proposed solutions, the biological processes have shown a low effectiveness and therefore have not been escalated at an industrial level, due to the resistance of these effluents to biological degradation [Taccari, M., Ciani, M., 2011. Use of Pichia fermentans and Gandida sp. Strains for the bioJogical trealmen! of stored olive mili wastewater. Biotechnoly Letters 33, pp. 2385-2390].
Entre otros tratamientos propuestos encontramos procesos de evaporación natural o forzada [Paraskeva P., Diamadopoulos E., 2006. Technologies for olive mili wastewater (OMW) treatment: A review. Journal of Chemical Technology and Biotechnology 81, pp. 1475-1485], tratamientos con limos y arcillas [Aktas, E. S., Imre, S., Esroy, L., 2001. Characterization and lime treatment of olive mili wastewater. Water Research 35, pp. 2336-2340], compostaje lPapadimitriou, E. K., Chatjipavlidis, l., Balis, C., 1997. Application of composting to olive mili wastewater treatment. Environmental Technology 18 (1), pp. 101-107], coagulación-f1oculación [Sarika, R., Kalogerakis, N., Mantzavinos, Among other proposed treatments are natural or forced evaporation processes [Paraskeva P., Diamadopoulos E., 2006. Technologies for olive mili wastewater (OMW) treatment: A review. Journal of Chemical Technology and Biotechnology 81, pp. 1475-1485], treatments with silt and clays [Aktas, E. S., Imre, S., Esroy, L., 2001. Characterization and lime treatment of olive mili wastewater. Water Research 35, pp. 2336-2340], composting lPapadimitriou, E. K., Chatjipavlidis, l., Balis, C., 1997. Application of composting to olive mili wastewater treatment. Environmental Technology 18 (1), pp. 101-107], coagulation-f1oculation [Sarika, R., Kalogerakis, N., Mantzavinos,
D. , 2005. Treatment of olive mili effluents. Part 11. Complete removal of solids by direct flocculation with poly-electrolytes. Environmental International 31 , pp. 297-304] Y electrocoagulación [Tezcan Ün, Ü., Ugur, S., Koparal, A. S., Ogütveren, Ü. B., 2006. Electrocoagulation o, olive mili wastewaters. Separation and Purification Technology, 52 (1), pp 136-141 ]. D., 2005. Treatment of olive mili effluents. Part 11. Complete removal of solids by direct flocculation with poly-electrolytes. Environmental International 31, pp. 297-304] And electrocoagulation [Tezcan Ün, Ü., Ugur, S., Koparal, A. S., Ogütveren, Ü. B., 2006. Electrocoagulation or, olive mili wastewaters. Separation and Purification Technology, 52 (1), pp 136-141].
Sin embargo, la complejidad, baja eficiencia y/o costes de implantación y operación elevados han impedido la transferencia de estos tratamientos a nivel industrial. However, the complexity, low efficiency and / or high implementation and operation costs have prevented the transfer of these treatments at the industrial level.
Valorización de residuos de almazaras Valorization of mill waste
Muchos de los procesos propuestos para el tratamiento de los residuos de la industria oleícola resultan demasiado costosos, y este sector, compuesto por pequeñas fábricas, no está dispuesto a asumir estos costes elevados. Sin embargo, dichos residuos pueden ser una fuente de antioxidantes naturales (polifenoles) muy importante y potencialmente viable económicamente. Sólo un 2 % del contenido fenólico total de las aceitunas se transfiere a la fase oleosa, perdiéndose la mayor cantidad en los residuos derivados. Los compuestos polifenólicos poseen excelentes propiedades antioxidantes, antimicrobianas y anticarcinogénicas, favoreciendo la eliminación de radicales libres en las células y proveyendo protección contra el estrés oxidativo en biomoléculas como las proteínas, los lípidas y el AON. Otros compuestos polifenólicos con propiedades antioxidantes muy importantes presentes en los residuos residuales de la industria oleícola son el ácido vanílico, cafeico, p-cumárico, procatequínico, oleico y maslínico, oleuropeína, así como tirasol, aglicón, luteolina y ligstrósido, entre otros. Many of the processes proposed for the treatment of waste from the olive industry are too expensive, and this sector, made up of small factories, is not willing to bear these high costs. However, such residues can be a very important and potentially economically viable source of natural antioxidants (polyphenols). Only 2% of the total phenolic content of the olives is transferred to the oil phase, with the greatest amount lost in the derived waste. Polyphenolic compounds have excellent antioxidant, antimicrobial and anticarcinogenic properties, favoring the elimination of free radicals in cells and providing protection against oxidative stress in biomolecules such as proteins, lipids and AON. Other polyphenolic compounds with very important antioxidant properties present in the residual residues of the olive oil industry are vanyl, caffeic, p-cumaric, procatechinic, oleic and maslinic acid, oleuropein, as well as tirasol, aglycone, luteolin and ligstroside, among others.
Hasta la fecha, estos compuestos, altamente demandados por los sectores agroalimentario, cosmético, farmacéutico y biotecnológico, se han venido sintetizando por procesos químicos, lo que contribuye a elevar aún más su precio en el mercado. To date, these compounds, highly demanded by the agri-food, cosmetic, pharmaceutical and biotechnology sectors, have been synthesized by chemical processes, which contributes to further raising their price in the market.
Además, si los compuestos polifenólicos permanecen en estos residuos sin ser tratados, se oxidan y/o poli me rizan gradualmente, haciendo a estos efluentes altamente fitotóxicos y recalcitrantes a la degradación biológica. Por lo tanto, la recuperación de la fracción polifenólica puede proveer no sólo beneficios económicos, sino también disminuir la toxicidad para favorecer el ulterior tratamiento y vertido. In addition, if the polyphenolic compounds remain in these residues without being treated, they oxidize and / or gradually poly me, making these effluents highly phytotoxic and recalcitrant to biological degradation. Therefore, the recovery of the polyphenolic fraction can provide not only economic benefits, but also reduce toxicity to favor further treatment and discharge.
En el sistema de extracción de aceite de oliva de tres fases, se obtiene aproximadamente una producción de orujo entre 60 -75 % Y 25 -30 % de alpechín. El orujo contiene un 25 -35 % de humedad, 8 -10 % de aceite y hasta un 1,5 % en peso de compuestos polifenólicos, siendo este porcentaje entorno al 0,4 -0,7 % en el alpechín. En el sistema de extracción de dos fases el rendimiento de alpeorujo es del 70 -80 %, conteniendo 55 -70 % de humedad, hasta 6 % de aceite y aproximadamente 0,4 % de compuestos polifenólicos, mientras que estos porcentajes son inferiores en más de un 50 % en el agua de lavado del aceite. Algunas almazaras están provistas de sistemas de separación el hueso de aceituna, bien antes del proceso de extracción o posteriormente del alpeorujo u orujo. Habitualmente, el alpeorujo contiene entre un 10 20 % en peso de hueso de aceituna, en función de la variedad de aceituna y del tamaño de luz del clasificador o tamiz utilizado. In the three-phase olive oil extraction system, approximately a pomace production between 60 -75% and 25 -30% of alpechín is obtained. The pomace contains 25 -35% moisture, 8 -10% oil and up to 1.5% by weight of polyphenolic compounds, this percentage being around 0.4-0.7% in the alpechin. In the two-phase extraction system, the alpeorujo yield is 70 -80%, containing 55 -70% moisture, up to 6% oil and approximately 0.4% polyphenolic compounds, while these percentages are lower in more 50% in the oil wash water. Some oil mills are equipped with olive bone separation systems, either before the extraction process or after the alpeorujo or pomace. Usually, the alpeorujo contains between 10-20% by weight of olive bone, depending on the variety of olive and the light size of the sorter or sieve used.
Se han propuesto varios métodos hasta la fecha para lograr la recuperación de los compuestos polifenólicos presentes en estas aguas residuales, como la extracción con disolventes [Bertin, L., Ferri, F. , Scoma, A., Marchetti, L. , Fava, F., 2011 . Recovery of high added value natural polyphenols from actual olive mili wastewater through salid phase extraction. Chemical Engineering Journal171 (3), pp. 1287-1293]. Nuestro Grupo de Investigación, en ensayos preliminares con aguas residuales de centrifugación de dos fases, ha detectado, mediante extracción con distintos disolventes (etil acetato, hexano, etanol) y cromatografía de gases acoplada a espectrometría de masas, niveles Several methods have been proposed to date for the recovery of polyphenolic compounds present in these wastewater, such as solvent extraction [Bertin, L., Ferri, F., Scoma, A., Marchetti, L., Fava, F., 2011. Recovery of high added value natural polyphenols from actual olive mili wastewater through salid phase extraction. Chemical Engineering Journal171 (3), pp. 1287-1293]. Our Research Group, in preliminary tests with two-phase centrifugal wastewater, has detected, by extraction with different solvents (ethyl acetate, hexane, ethanol) and gas chromatography coupled to mass spectrometry, levels
significativos de concentración principalmente de tirasol e hidroxitirosol, así como de 3,4-dihidroxifenilglicol, pirocatecol, oleuropeína y ácido oleica. Otros métodos propuestos son adsorción con resinas, extracción con fluidos supercríticos, el uso de micropartículas y bioflitros, extracción en punto de nube y extracción asistida por ultrasonidos [Víctor-Ortega, M.o., Ochando-Pulido, J.M., Martínez-Férez, 2016. significant concentration mainly of thiol and hydroxytyrosol, as well as 3,4-dihydroxyphenyl glycol, pyrocatechol, oleuropein and oleic acid. Other proposed methods are adsorption with resins, extraction with supercritical fluids, the use of microparticles and bioflitters, cloud point extraction and ultrasonic assisted extraction [Víctor-Ortega, M.o., Ochando-Pulido, J.M., Martínez-Férez, 2016.
Performance and modeling of continuous ion exchange processes for phenols recovery from olive mili wastewater. Process Safety and Environment Protection 100, 242-251]. Performance and modeling of continuous ion exchange processes for phenols recovery from olive mili wastewater. Process Safety and Environment Protection 100, 242-251].
No obstante, los elevados costes y/o baja eficiencia de la mayoría de dichas propuestas ha impedido su escalado industrial definitivo. Entre las mismas, la extracción líquido-líquido con disolventes parece a priori la de más sencilla operación y escalado en las pequeñas almazaras existentes en los países de la Cuenca Mediterránea. Sin embargo, presenta el inconveniente de la utilización de disolventes orgánicos, que además de resultar muy costosos pueden generar problemas adicionales de índole medioambiental e inconvenientes de seguridad y complicada recuperación para su reutilización. En este sentido, la patente ES 2282027 81 describe un procedimiento para la obtención industrial de extracto de ácido oleanólico y maslínico a partir de productos sólidos de almazaras, para su uso como productos naturales en medicina veterinaria. Por su parte, la patente ES 2291111 81 describe un método de aprovechamiento de biofenoles de los residuos de almazaras mediante extracciones selectivas con disolventes. However, the high costs and / or low efficiency of most of these proposals has prevented its definitive industrial escalation. Among them, the liquid-liquid extraction with solvents seems a priori to the simplest operation and scaling in the small mills existing in the countries of the Mediterranean Basin. However, it has the disadvantage of the use of organic solvents, which in addition to being very expensive can generate additional environmental problems and safety problems and complicated recovery for reuse. In this sense, the patent ES 2282027 81 describes a process for the industrial obtaining of oleanolic and maslinic acid extract from solid mill products, for use as natural products in veterinary medicine. For its part, the patent ES 2291111 81 describes a method of using biophenols from mill waste by selective solvent extraction.
Soluciones para la eliminación y aprovechamiento de residuos que emplean filtración Solutions for waste disposal and utilization that use filtration
La patente US 6361803 81 describe un método para la extracción de composiciones antioxidantes de aceitunas, pulpa de aceitunas, aceite de oliva, yagua residual del proceso de producción del aceite de oliva, mediante una matriz sólida para atrapar componentes antioxidantes, cuyo posterior lavado con disolventes polares orgánicos arrastraría los componentes antioxidantes. La solicitud de patente EP 1369407 A 1 describe un método para la extracción de hidroxitirosol a partir de sub-productos del olivar, mediante métodos de separación cromatográficos en extractos acuosos con resinas de intercambio iónico y adsorbentes poliméricos seleccionados según polaridad y tamaño molecular, resultando en el aislamiento de un compuesto polifenólico único, para su utilización en aplicaciones agroalimentarias. US 6361803 81 describes a method for the extraction of antioxidant compositions from olives, olive pulp, olive oil, and residual water from the olive oil production process, by means of a solid matrix to trap antioxidant components, whose subsequent solvent washing Organic polar would drag the antioxidant components. EP patent application 1369407 A 1 describes a method for the extraction of hydroxytyrosol from olive by-products, by chromatographic separation methods in aqueous extracts with ion exchange resins and polymeric adsorbents selected according to polarity and molecular size, resulting in the isolation of a single polyphenolic compound, for use in agri-food applications.
En este respecto, la tecnología de membranas, que comprende la microfiltración (MF), ultrafiltración (UF), nanofiltración (NF) y ósmosis inversa (01), puede ofrecer una serie de ventajas en comparación con los procesos de separación convencionales, erigiéndola en una tecnología muy prometedora para el objetivo de recuperar la fracción polifenólica contenida en las aguas residuales de la industria oleícola y la remediación de estos efluentes. In this regard, membrane technology, which comprises microfiltration (MF), ultrafiltration (UF), nanofiltration (NF) and reverse osmosis (01), can offer a number of advantages compared to conventional separation processes, erecting it in a very promising technology for the purpose of recovering the polyphenolic fraction contained in the wastewater of the oil industry and the remediation of these effluents.
Entre las importantes ventajas de la tecnología de membranas podemos destacar que es una tecnología verde y limpia puesto que no implica el empleo de reactivos químicos, tales como disolventes, para conseguir la separación y concentración; sus menores costes de capital y consumo energético que la mayoría de los procesos de separación convencionales, pero aun así garantizando una alta capacidad de purificación, selectividad y factor de recuperación; y también un fácil escalado industrial en virtud de su naturaleza modular, así como su diseño y operación sencillos, y bajos requerimientos de mantenimiento. Además, los procesos de membrana pueden ser proyectados para la recuperación de compuestos específicos, mediante la selección apropiada del material de la membrana y tamaño de poro adecuado, y con esta finalidad también pueden ser cargadas superficialmente en función del pH de la disolución, añadiendo de este modo a la exclusión por impedimento esté rico un factor selectividad por efecto de carga electrostática muy relevante. Among the important advantages of membrane technology we can highlight that it is a green and clean technology since it does not involve the use of chemical reagents, such as solvents, to achieve separation and concentration; its lower capital and energy consumption costs than most conventional separation processes, but still guaranteeing a high purification capacity, selectivity and recovery factor; and also easy industrial scaling by virtue of its modular nature, as well as its simple design and operation, and low maintenance requirements. In addition, the membrane processes can be projected for the recovery of specific compounds, by appropriate selection of the membrane material and suitable pore size, and for this purpose they can also be superficially charged depending on the pH of the solution, adding this way to the exclusion by impediment is rich a selectivity factor by effect of electrostatic charge very relevant.
Un proceso para la reducción de la alta carga orgánica del alpechín de tres fases fue propuesto por [Borsani, R. , Ferrando, 8., 1996. Ultrafiltration plant for olive vegetation waters by polymeric membrane batteries. Desalination 108, 281-286], consistente en una primera etapa de eliminación de sólidos en suspensión y aceite, ultrafiltración tangencial (membrana polisulfona de tamaño de corte de 30 kDa) y finalmente un tratamiento biológico de doble etapa, consiguiéndose una reducción media de la demanda biológica de oxígeno (0805) y de la demanda química de oxígeno del 65 -70 % (000). Otro proceso de tratamiento del alpechín de tres fases [Turano, E., Curcio, S., De Paola, M.G., Calabró, V., lorio, G., 2002. An integraled cenlrifugalionullrafiltration system in the trealment of olive mili waslewater. J. Membr. Sci. 206, 519531] consiste en un sistema integrado de centrifugación -para la reducción de sólidos en suspensión -seguida de ultrafiltración (membrana de polisulfona de 17 kDa), alcanzando hasta 80 % Y 90 % de reducción global de la concentración de sólidos en suspensión y 000, respectivamente. Algunos estudios preliminares con membranas para la recuperación de compuestos polifenólicos de bajo peso molecular han sido ya A process for the reduction of the high organic load of the three-phase alpechin was proposed by [Borsani, R., Ferrando, 8., 1996. Ultrafiltration plant for olive vegetation waters by polymeric membrane batteries. Desalination 108, 281-286], consisting of a first stage of removal of suspended solids and oil, tangential ultrafiltration (polysulfone membrane of cut size of 30 kDa) and finally a double stage biological treatment, achieving a mean reduction in the Biological oxygen demand (0805) and chemical oxygen demand of 65 -70% (000). Another process of treatment of the three-phase alpechin [Turano, E., Curcio, S., De Paola, M.G., Calabró, V., lorio, G., 2002. An integraled cenlrifugalionullrafiltration system in the trealment of olive mili waslewater. J. Membr. Sci. 206, 519531] consists of an integrated centrifugation system - for the reduction of suspended solids - followed by ultrafiltration (17 kDa polysulfone membrane), reaching up to 80% and 90% overall reduction of solids concentration in suspension and 000, respectively. Some preliminary studies with membranes for the recovery of low molecular weight polyphenolic compounds have already been
propuestos: [Cassano, A., Conidi, C., Giorno, L., Drioli, E., 2013. Fractionation ofolive mili wastewaters by membrane separation techniques. J. Hazard. Mater. 248, 185-193], [Garcia-Castello, E., Cassano, A., Criscuoli, A., Canidi, C., Drioli, E., 2010. Recovery and concentration ofpolypheno/s (rom olive mili wastewaters by integrated membrane proposed: [Cassano, A., Conidi, C., Giorno, L., Drioli, E., 2013. Fractionation ofolive mili wastewaters by membrane separation techniques. J. Hazard Mater. 248, 185-193], [Garcia-Castello, E., Cassano, A., Criscuoli, A., Canidi, C., Drioli, E., 2010. Recovery and concentration of polypheno / s (rom olive mili wastewaters by integrated membrane
system. Water Res. 44, 3883--3892], [Canidi, C., Mazzei, R., Cassano, A., Giorno, L., system. Water Res. 44, 3883--3892], [Canidi, C., Mazzei, R., Cassano, A., Giorno, L.,
2014. Integrated membrane system for the production of phytotherapics from olive mili wastewaters. J. Membr. SeL 454, 322-329), lParaskeva, CA, Papadakis, V.G., Tsarouchi, E., Kanellopoulou, D.G., Koutsoukos, P.G., 2007. Membrane processing for olivemill wastewater fractionation. Desalination 213, 218-229]. Como contrapunto, en ambos procesos se evidenció una rápida e irreversible colmatación de las membranas, que provoca la disminución de la productividad de las mismas y por tanto compromete seriamente la viabilidad económica del proceso. 2014. Integrated membrane system for the production of phytotherapics from olive mili wastewaters. J. Membr. SeL 454, 322-329), Paraskeva, CA, Papadakis, V.G., Tsarouchi, E., Kanellopoulou, D.G., Koutsoukos, P.G., 2007. Membrane processing for olivemill wastewater fractionation. Desalination 213, 218-229]. As a counterpoint, both processes showed a rapid and irreversible clogging of the membranes, which causes them to decrease their productivity and therefore seriously compromise the economic viability of the process.
En las solicitudes de patente EP 1773721 81 Y WO 2008/067976 A1 se propone la recuperación de compuestos químicos de las aguas residuales de la industria oleícola mediante una etapa de ajuste del pH seguida de hidrólisis enzimática, separación las partículas y sólidos en suspensión para obtener un producto líquido clarificado, y finalmente el tratamiento de éste por microfiltración (preferiblemente con membranas cerámicas de 23 canales, de tamaño de poro entre 0,1-1,4 ~m), ultrafiltración (preferiblemente con membranas poliméricas de polisulfona, acetato de celulosa regenerada o polietersulfona-poliamida, en espiral, de tamaño molecular entre 1 -20 kDa), nanofiltración (preferiblemente con membranas poliméricas tamaño de corte entre 150 y 250 Da, en configuración espiral) y ósmosis inversa (preferiblemente con membranas poliméricas de poliamida compuesta, de alto rechazo salino, en configuración espiral), dando lugar a una fase retenido rica en polifenoles yagua purificada como permeado. In patent applications EP 1773721 81 and WO 2008/067976 A1, the recovery of chemical compounds from the wastewater of the oil industry is proposed through a pH adjustment step followed by enzymatic hydrolysis, separation of particles and suspended solids to obtain a clarified liquid product, and finally the treatment thereof by microfiltration (preferably with 23-channel ceramic membranes, pore size between 0.1-1.4 ~ m), ultrafiltration (preferably with polymeric polysulfone membranes, cellulose acetate regenerated or polyethersulfone-polyamide, spiral, of molecular size between 1 -20 kDa), nanofiltration (preferably with polymeric membranes cutting size between 150 and 250 Da, in spiral configuration) and reverse osmosis (preferably with polymeric membranes of composite polyamide, high saline rejection, in spiral configuration), resulting in a retained phase rich in polyphenols and water purified as permeate.
La solicitud EP 2044848 A 1 describe un proceso de tratamiento del agua residual de vegetación del alpeorujo de dos fases, para recuperar un concentrado polifenólico y agua purificada mediante procesos de separación mecánicos combinados con membranas. El proceso propuesto comprende la des-humidificación del alpeorujo mediante centrifugación horizontal (hasta reducir la humedad a un 40 -55 %) Y extracción del aceite residual con disolventes orgánicos (hexano), tras lo cual se adicionan aditivos y/o floculantes para facilitar la separación de la fase sólida de la líquida por sedimentación, centrifugación horizontal y/o vertical y filtración, y finalmente The application EP 2044848 A 1 describes a process of treatment of the residual water of vegetation of the alpeorujo of two phases, to recover a polyphenolic concentrate and purified water by means of mechanical separation processes combined with membranes. The proposed process includes de-humidification of the alpeorujo by horizontal centrifugation (until reducing the humidity to 40 -55%) and extraction of the residual oil with organic solvents (hexane), after which additives and / or flocculants are added to facilitate the separation of the solid phase from the liquid by sedimentation, horizontal and / or vertical centrifugation and filtration, and finally
ultrafiltración (entre 50 y 60 OC) Y nanofiltración, todas ellas finalizadas en diafiltración, y por último oxidación biológica. ultrafiltration (between 50 and 60 OC) and nanofiltration, all of them finished in diafiltration, and finally biological oxidation.
EP 2338500 A 1 propone un proceso de obtención de una solución concentrada o polvo consistente en distintos compuestos biológicamente activos (como oleuropeína, hidroxilirosol, verbacósido y pigmentos antociánicos) de residuos de la industria oleícola, en particular hojas y residuos de poda, pulpa de aceituna y orujo, mediante la integración de extracción simple en frío o caliente o neumática (preferiblemente con disoluciones hidro-alcohólicas, entre 60 y 95 OC), seguida de separación por membranas de microfiltración (membranas poliméricas de polisulfona, acetato de celulosa regenerada o nylon en configuración espiral, o cerámicas tubulares de alúmina internamente cubierta de zirconia o dióxido de titanio, de tamaño de poro entre 0,1-3 !-1m, con entre 8 y 85 canales, temperatura de operación entre 45 y 50 "e, presión entre 5 y 6 bar), ultrafiltración (preferentemente con membranas espirales, con un tamaño de corte entre 0,5 -50 kDa), nanofiltración (tamaño de corte entre 150 y 250 Da, en configuración espiral) y ósmosis inversa (en configuración espiral, de alta o baja salinidad, preferiblemente un máximo de 35 bar de presión operativa y hasta 60 "e de temperatura, con espaciadores de tamaño de luz entre 0,51 -0,97 mm), finalmente completada con una etapa de refinamiento de los concentrados de las etapas de UF y NF mediante resinas cromatográficas EP 2338500 A 1 proposes a process for obtaining a concentrated solution or powder consisting of different biologically active compounds (such as oleuropein, hydroxyrosol, verbacoside and anthocyanin pigments) from residues of the olive industry, in particular leaves and pruning residues, olive pulp and pomace, by integrating simple cold or hot or pneumatic extraction (preferably with hydro-alcoholic solutions, between 60 and 95 OC), followed by separation by microfiltration membranes (polymeric membranes of polysulfone, regenerated cellulose acetate or nylon in spiral configuration, or alumina tubular ceramics internally covered with zirconia or titanium dioxide, pore size between 0.1-3! -1m, with between 8 and 85 channels, operating temperature between 45 and 50 "e, pressure between 5 and 6 bar), ultrafiltration (preferably with spiral membranes, with a cut size between 0.5 -50 kDa), nanofiltration (size of cut between 150 and 250 Da, in spiral configuration) and reverse osmosis (in spiral configuration, of high or low salinity, preferably a maximum of 35 bar of operating pressure and up to 60 "e of temperature, with spacers of light size between 0 , 51 -0.97 mm), finally completed with a stage of refinement of the concentrates of the UF and NF stages by chromatographic resins
EP 2526785 A 1 describe un proceso para la obtención de un extracto rico en compuestos biológicamente activos de alto peso molecular (> 500 Da) a partir del agua de vegetación y el orujo del proceso de molienda de la aceituna. El método combina métodos de pretratamiento físico-químicos y enzimáticos, tecnología de membranas de microfiltración (membranas cerámicas tubulares de tamaño de poro entre 0,1-1,4 IJm, con entre 8 y 85 canales, temperatura de operación entre 45 y 50 oC, presión entre 5 y 6 bar) y finalmente evaporación a vacío, obteniéndose un extracto caracterizado por una composición y propiedades específicas para su aplicación en los campos de las industrias de cosmética, alimentación y fitoterapia. EP 2526785 A 1 describes a process for obtaining an extract rich in biologically active compounds of high molecular weight (> 500 Da) from the vegetation water and the olive mill pomace. The method combines physical-chemical and enzymatic pretreatment methods, microfiltration membrane technology (tubular ceramic pore size membranes between 0.1-1.4 IJm, with between 8 and 85 channels, operating temperature between 45 and 50 oC , pressure between 5 and 6 bar) and finally evaporation under vacuum, obtaining an extract characterized by a composition and specific properties for its application in the fields of the cosmetic, food and phytotherapy industries.
La patente ES 2277490 B 1 describe un proceso de industrialización de alpeorujo fresco mediante deshidratación por centrifugación (entre 35 y 45 "e durante 40 -60 minutos), de la cual la fracción líquida se centrifuga para separar sólidos y obtener un alpeorujo bruto para su sometimiento a centrifugado, tratamiento biológico fermentación alcohólica y filtrado, y finalmente es concentrado mediante un evaporador de múltiple efecto a vacío (85 CC ), obteniéndose un concentrado para múltiples aplicaciones, y por otra parte agua condensada que se somete a una columna depuradora de volátiles para separar el alcohol del agua, que finalmente serán depurada mediante columnas depuradoras. The patent ES 2277490 B 1 describes a process of industrialization of fresh alpeorujo by dehydration by centrifugation (between 35 and 45 "e for 40-60 minutes), from which the liquid fraction is centrifuged to separate solids and obtain a raw alpeorujo for its subject to centrifugation, biological treatment, alcoholic fermentation and filtration, and finally it is concentrated by means of a multi-effect vacuum evaporator (85 CC), obtaining a concentrate for multiple applications, and on the other hand condensed water that is subjected to a volatile scrubber column to separate the alcohol from the water, which will finally be purified by treatment columns.
En otra patente, ES 2374 675 81 , se describe un dispositivo y procedimiento para el tratamiento y aprovechamiento de subproductos de la obtención del aceite de oliva (alpeorujo u orujo), que comprende un precalentamiento (entre 100 y 200 oC durante un máximo de 180 minutos) de los mismos y posterior introducción en un reactor para su calentamiento directo con vapor de agua (presión entre 3 y 11 bares ) y/o indirecto a través de una pared calefactora, y extracción de la fase volátil por condensación, y seguidamente se efectúa una separación en una centrífuga horizontal de tres fases. In another patent, ES 2374 675 81, a device and method for the treatment and use of by-products of olive oil (alpeorujo or pomace), which comprises a preheating (between 100 and 200 oC for a maximum of 180, is described) minutes) of these and subsequent introduction into a reactor for direct heating with water vapor (pressure between 3 and 11 bar) and / or indirectly through a heating wall, and extraction of the volatile phase by condensation, and then effect a separation in a three-phase horizontal centrifuge.
En WO 2006/005986 A 1 se detalla un proceso para obtener un concentrado en polifenoles oleicos de los sub-productos sólidos o semi-sólidos de almazaras usando un disolvente polar (temperatura máxima 85 oC durante 3 a 5 horas, ratio subproducto/disolvente de 1/3 a 1/30) e hidrólisis enzimática (con estearasa y [3glucosidasa, temperatura entre 50 y 60 'C, pH entre 4 y 6,5), seguida de la extracción de polifenoles de dicha mezcla y posterior concentrado de la disolución por medio de ultrafiltración (tamaño de poro entre 0,01-0,1 IJm ) y nanofiltración (fibra hueca o espirales, tamaño de poro entre 1-10 nm) y finalmente destilación a vacío y secado por spray-dry (temperatura máxima 70 OC). In WO 2006/005986 A 1 a process for obtaining a concentrate in oleic polyphenols of solid or semi-solid sub-products of oil mills using a polar solvent is detailed (maximum temperature 85 oC for 3 to 5 hours, by-product / solvent ratio of 1/3 to 1/30) and enzymatic hydrolysis (with esterase and [3glucosidase, temperature between 50 and 60 'C, pH between 4 and 6.5), followed by the extraction of polyphenols from said mixture and subsequent concentrate of the solution by ultrafiltration (pore size between 0.01-0.1 IJm) and nanofiltration (hollow fiber or spirals, pore size between 1-10 nm) and finally vacuum distillation and spray-dry drying (maximum temperature 70 OC).
En WO 2007/013032 A2 se propone un proceso para la obtención de un concentrado rico en hidroxitirosol a partir de los residuos y subproductos sólidos del olivar, mediante una etapa inicial de extracción preferentemente con mezclas hidroalcohólicas, seguida de otra etapa posterior de extracción con fluidos supercríticos (con C02 supercrítico a una temperatura entre 30 y 80 oC y presión entre 8 y 20 MPa), combinada con nanofiltración (tamaño de poro medio de la membrana de 300 Da, presión de operación entre 1.0 -1.5 MPa) y ósmosis inversa (4.0 -6.0 MPa), individual o integralmente, y finalmente una etapa de secado por atomización, liofilización o evaporación. WO 2007/013032 A2 proposes a process for obtaining a concentrate rich in hydroxytyrosol from the residues and solid by-products of the olive grove, through an initial stage of extraction preferably with hydroalcoholic mixtures, followed by another subsequent stage of fluid extraction supercritical (with supercritical C02 at a temperature between 30 and 80 oC and pressure between 8 and 20 MPa), combined with nanofiltration (average membrane pore size of 300 Da, operating pressure between 1.0 -1.5 MPa) and reverse osmosis ( 4.0 -6.0 MPa), individually or integrally, and finally a spray drying, lyophilization or evaporation stage.
Por tanto, la necesidad de encontrar soluciones más eficaces y sostenibles para el tratamiento de estos efluentes es urgente, teniendo en cuenta la cada vez más exigente legislación en materia de tratamiento de aguas residuales y vertidos. En todas las invenciones descritas previamente se propone la adición de una corriente externa (disolvente), lo que supone la generación de una nueva corriente residual. Por el contrario, con la presente invención no se genera corriente residual adicional alguna, puesto que son las propias corrientes residuales generadas en la almazara las que se procede a mezclar entre sí. Therefore, the need to find more efficient and sustainable solutions for the treatment of these effluents is urgent, taking into account the increasingly demanding legislation on wastewater and wastewater treatment. In all the inventions described previously, the addition of an external current (solvent) is proposed, which implies the generation of a new residual current. On the contrary, no additional residual current is generated with the present invention, since it is the residual currents themselves generated in the mill that are mixed together.
BREVE DESCRIPCiÓN DE LA INVENCiÓN BRIEF DESCRIPTION OF THE INVENTION
La presente invención se refiere a un procedimiento para el tratamiento de residuos procedentes de almazaras que permite obtener subproductos de interés industrial con alto valor añadido. Este procedimiento es sencillo, seguro y eficiente técnica, energética y por tanto económicamente, emplea tecnologías limpias consideradas "verdes", evitando en todo momento la introducción de reactivos en el proceso. The present invention relates to a process for the treatment of waste from oil mills that allows to obtain by-products of industrial interest with high added value. This procedure is simple, safe and efficient, energy efficient and therefore economically, uses clean technologies considered "green", avoiding at all times the introduction of reagents in the process.
Más concretamente, la presente invención se refiere a un procedimiento de tratamiento de residuos procedentes de almazaras que comprende una primera etapa de mezcla de residuos sólidos y líquidos, tras la cual se procede a una etapa de extracción líquido-sólido de compuestos de interés, en la que la fase extractante es agua; procediendo a continuación a un proceso de separación sólido-líquido (Sfl), de la cual se obtienen una fase sólida y una líquida que a su vez está compuesta por una fase acuosa altamente enriquecida en compuestos de interés (principalmente compuestos polifenólicos), más una fase oleosa compuesta por aceite de oliva residual. More specifically, the present invention relates to a process for treating waste from oil mills comprising a first stage of mixing solid and liquid waste, after which a liquid-solid extraction stage of compounds of interest is carried out, in that the extractant phase is water; then proceeding to a solid-liquid separation (Sfl) process, from which a solid and a liquid phase are obtained which in turn is composed of an aqueous phase highly enriched in compounds of interest (mainly polyphenolic compounds), plus a oil phase composed of residual olive oil.
El procedimiento propuesto evita la introducción de corrientes o reactivos adicionales en el proceso, reutilizando las propias corrientes de subproducto del proceso productivo para obtener una corriente rica en compuestos antioxidantes de alto valor añadido, así como una corriente con una carga orgánica minimizada para su reutilización en regadío o vertido, desprovista de la alta carga orgánica de los residuos de partida. The proposed procedure avoids the introduction of additional streams or reagents in the process, reusing the own by-product streams of the production process to obtain a stream rich in antioxidant compounds of high added value, as well as a stream with a minimized organic load for reuse in irrigation or discharge, devoid of the high organic load of the starting waste.
A diferencia de las invenciones citadas en la sección anterior, la presente invención permite realizar el tratamiento de los residuos y conseguir su aprovechamiento sin introducir ninguna corriente adicional en el proceso, sino reutilizando las propias corrientes subproducto del proceso productivo para obtener una corriente rica en compuestos antioxidantes de alto valor añadido (con un perfil en compuestos polifenólicos heterogéneo sinérgico) y una corriente con una carga orgánica reducida para su reutilización en regadío o vertido, en el que se obtiene un concentrado heterogéneo y rico en hidroxitirosol que presenta propiedades altamente antioxidantes, Unlike the inventions cited in the previous section, the present invention allows to carry out the treatment of waste and obtain its use without introducing any additional current in the process, but by reusing the own by-product streams of the productive process to obtain a current rich in compounds high value-added antioxidants (with a profile in synergistic heterogeneous polyphenolic compounds) and a stream with a reduced organic load for reuse in irrigation or spillage, in which a heterogeneous concentrate rich in hydroxytyrosol is obtained that has highly antioxidant properties,
antimicrobianas, antiinflamatorias y anticarcinogénicas, que permiten compensar el coste del proceso de tratamiento de esos efluentes. antimicrobial, anti-inflammatory and anticarcinogenic, which allow to compensate for the cost of the treatment process of these effluents.
BREVE DESCRIPCiÓN DE LAS FIGURAS BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
Figura 1.-Diagrama que representa las tres etapas que comprende el procedimiento de la invención. (E1 ) representa la etapa de mezclado de residuos sólidos (RS) y líquidos (RL). (E2) representa la etapa de extracción líquido-sólido de compuestos, realizada en un tanque de mezclado, (T). (E3) representa la etapa de separación sólido-líquido que da lugar a subproductos aprovechables industrialmente en fase sólida (FS) y fase líquida (FL). Figure 1.-Diagram depicting the three stages comprising the process of the invention. (E1) represents the mixing stage of solid (RS) and liquid (RL) waste. (E2) represents the liquid-solid extraction stage of compounds, performed in a mixing tank, (T). (E3) represents the solid-liquid separation stage that gives rise to industrially usable by-products in solid phase (FS) and liquid phase (FL).
Figura 2.-Diagrama que representa la tercera etapa del procedimiento de la invención junto con una etapa adicional (S) de separación de las fases acuosa (FL 1)y oleosa (FL2). Figure 2.-Diagram depicting the third stage of the process of the invention together with an additional stage (S) of separation of the aqueous (FL 1) and oil (FL2) phases.
Figura 3.-Diagrama que representa la tercera etapa del procedimiento de la invención junto con una etapa adicional (8) de separación de las fases acuosa (FL 1) Y oleosa (FL2) y una última etapa de nanofiltración que da lugar a subproductos (P) con alto contenido en politenoles y un residuo liquido (R) con carga politenólica minimizada. Figure 3.-Diagram representing the third stage of the process of the invention together with an additional stage (8) of separation of the aqueous (FL 1) and oily (FL2) phases and a final nanofiltration stage that gives rise to by-products ( P) with a high content of polythene and a liquid residue (R) with minimized polyenolic load.
DESCRIPICION DETALLADA DE LA INVENCiÓN DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Definiciones Definitions
El concepto "residuos procedentes de almazaras" engloba a los residuos producidos por la obtención de aceite de oliva y de la producción de aceituna de mesa. A modo de ejemplo, se consideran "residuos procedentes de almazaras" el orujo, el alpeorujo, el hueso de aceituna, el alpechín, el agua de lavado de aceitunas, el agua de lavado del aceite y la salmuera. Entre los residuos de las almazaras, a efectos de la presente invención, se distingue residuos sólidos y residuos líquidos. Se considerarán uresiduos líqu;dos" a aquéllos cuyo contenido en humedad supere el 80%, como el agua de lavado de aceite o de aceitunas, la salmuera o el alpechín; mientras que el término "residuos sólidos" se refiere a aquellos cuyo contenido en agua es igualo inferior al 80%, como el orujo, el alpeorujo, o el hueso de aceituna. The concept of "waste from oil mills" encompasses waste produced by obtaining olive oil and the production of table olives. By way of example, "pomace residues" are the pomace, the alpeorujo, the olive bone, the alpechin, the olive washing water, the oil washing water and the brine. Among the residues of the oil mills, for the purposes of the present invention, solid waste and liquid waste are distinguished. Liquid uresiduos shall be considered: two "those whose moisture content exceeds 80%, such as oil or olive wash water, brine or alpechin; while the term" solid waste "refers to those whose content in Water is equal to less than 80%, such as pomace, alpeorujo, or olive bone.
El término "comprende", que también podrá interpretarse como "consiste en", y sus variantes no pretenden excluir otras características técnicas, aditivos, componentes o pasos. Para los expertos en la materia, otros objetos, ventajas y características de la invención se desprenderán en parte de la descripción y en parte de la práctica de la invención . The term "comprises", which can also be interpreted as "consists of", and its variants are not intended to exclude other technical characteristics, additives, components or steps. For those skilled in the art, other objects, advantages and features of the invention will be derived partly from the description and partly from the practice of the invention.
Procedimiento de la invención Invention Procedure
En un primer aspecto, la presente invención se refiere a un procedimiento de extracción de residuos procedentes de almazaras, en adelante "procedimiento de la invención" (Figura 1), que comprende las siguientes etapas: In a first aspect, the present invention relates to a method of extracting waste from oil mills, hereinafter "method of the invention" (Figure 1), which comprises the following steps:
Mezcla (E1 ) de residuos sólidos (RS) y residuos líquidos (RL) procedentes de Mixture (E1) of solid waste (RS) and liquid waste (RL) from
almazaras oil mills
Extracción (E2) líquido-sólido de compuestos, caracterizada porque la fase Liquid-solid extraction (E2) of compounds, characterized in that the phase
extractante comprende al menos un 5% de agua, preferentemente más de un extractant comprises at least 5% water, preferably more than one
15% de agua, más preferentemente entre un 20 y un 30% de agua, y aún más 15% water, more preferably between 20 and 30% water, and even more
preferentemente en torno a un 25% de agua. preferably around 25% water.
Separación (E3)sólido-liquido (SIL), por la que se separan el producto resultante Solid-liquid separation (E3) (SIL), by which the resulting product is separated
de la fase anterior en una fase sólida y una fase líquida. of the previous phase in a solid phase and a liquid phase.
Mediante este procedimiento, tras la separación sólido líquido se obtienen una fase sólida (FS) y una líquida (FL) que a su vez está compuesta por una fase acuosa altamente enriquecida en compuestos de interés (principalmente compuestos polifenólicos), más una fase oleosa compuesta por aceite de oliva residual. By this procedure, after the solid solid separation a solid phase (FS) and a liquid phase (FL) are obtained which in turn is composed of an aqueous phase highly enriched in compounds of interest (mainly polyphenolic compounds), plus a compound oil phase by residual olive oil.
En una realización preferente, el procedimiento de la invención comprende una etapa de agitación/homogeneización tras la etapa de la mezcla de residuos. In a preferred embodiment, the process of the invention comprises a stirring / homogenization stage after the residue mixing stage.
Pasamos a continuación a exponer el procedimiento de forma más detallada: We will now explain the procedure in more detail:
Mezcla de residuos sólidos y residuos líquidos procedentes de almazaras (E1 ) Mix of solid waste and liquid waste from oil mills (E1)
En este sentido ejemplos de residuos líquidos son el agua de lavado de aceitunas, el agua de lavado del aceite, el alpechín y la salmuera empleada en el procesado de aceitunas de mesa. Por otro lado, ejemplos de residuos sólidos son el orujo, el alpeorujo o el hueso de aceituna. In this sense, examples of liquid residues are the olive wash water, the oil wash water, the vegetable water and the brine used in the processing of table olives. On the other hand, examples of solid residues are pomace, alpeorujo or olive bone.
Los residuos sólidos (RS) y líquidos (RL) se mezclarán preferiblemente en una proporción entre 1:1 y 1 :12, más preferiblemente entre 1:1 y 1:6, y aún más preferiblemente entre 1:1 y 1 :4. Así, para cada litro, L, de residuos sólidos se añadirá a la mezcla entre 1 y 12 L de residuos líquidos, preferentemente entre 1 y 6l, más preferentemente entre 1 y 4L. The solid (RS) and liquid (RL) residues will preferably be mixed in a ratio between 1: 1 and 1: 12, more preferably between 1: 1 and 1: 6, and even more preferably between 1: 1 and 1: 4. Thus, for each liter, L, of solid waste, between 1 and 12 L of liquid waste will be added to the mixture, preferably between 1 and 6l, more preferably between 1 and 4L.
En una realización particular, destinada a almazaras que operan con el sistema de dos fases, se procederá al mezclado del residuo sólido, alpeorujo, obtenido como subproducto de la centrifugación horizontal de la pasta de aceituna, con la fase líquida obtenida a la salida de la centrífuga vertical del proceso de lavado del aceite (agua de lavado del aceite). In a particular embodiment, intended for oil mills that operate with the two-phase system, the solid residue, alpeorujo, obtained as a by-product of the horizontal centrifugation of the olive paste, will be mixed with the liquid phase obtained at the exit of the Vertical centrifuge of the oil washing process (oil washing water).
En otra realización particular, para almazaras que operen con el sistema de tres fases, se mezcla el orujo (residuo sólido) con el alpechín (residuo líquido), ambos generados en este caso en el proceso de centrifugación vertical. In another particular embodiment, for oil mills that operate with the three-phase system, the pomace (solid residue) is mixed with the vegetable water (liquid residue), both generated in this case in the vertical centrifugation process.
De forma preferente, los residuos de las almazaras que se pretenden tratar se recogerán directa e inmediatamente a la salida del decantador horizontal y la centrífuga vertical, respectivamente, durante el proceso en continuo de obtención del aceite de oliva en las propias almazaras, para evitar procesos de auto-fermentación de los residuos que alteren la composición de los mismos que actuarían aumentando por un lado su fitotoxicidad y por el otro causando la pérdida de compuestos de alto valor añadido. Preferably, the residues of the oil mills that are intended to be treated will be collected directly and immediately at the exit of the horizontal decanter and the vertical centrifuge, respectively, during the continuous process of obtaining olive oil in the oil mills themselves, to avoid processes of self-fermentation of the residues that alter the composition of the same that would act increasing on the one hand its phytotoxicity and on the other causing the loss of compounds of high added value.
De forma opcional, el residuo sólido podrá ser previamente deshuesado antes de ser introducido en el tanque de mezcla. Optionally, the solid residue may be previously boned before being introduced into the mixing tank.
De forma preferente, la mezcla de los residuos sólidos y líquidos se somete a agitación para conseguir una solución homogénea. Para ello, la mezcla se realizará preferentemente en un tanque de mezclado equipado con un agitador. Este agitador puede ser un agitador tipo hélice o tipo turbina, con varios elementos hélice o turbina a lo largo del eje longitudinal del agitador para una mezcla homogénea y perfecta de las fases sólida y líquida. Preferably, the mixture of solid and liquid waste is stirred to achieve a homogeneous solution. For this, the mixing will preferably be carried out in a mixing tank equipped with a stirrer. This agitator can be a propeller or turbine type agitator, with several propeller or turbine elements along the longitudinal axis of the agitator for a homogeneous and perfect mixture of the solid and liquid phases.
Extracción líqUidO-SÓlido de compuestos (E21 Liquid-Solid Extraction of Compounds (E21
A continuación, tiene lugar la etapa de extracción sólido-líquido (E2) en cualquier recipiente apto para llevar a cabo la fase de extracción, en adelante "tanque de mezclado" (T). En esta etapa se extraen compuestos de interés como, por ejemplo, compuestos bioactivos como hidroxitirosol, tirasol, 3,4-dihidroxifenilglicol, oleuropeína o pirocatecol. Esta etapa se caracteriza porque la fase extractante comprende al menos un 5% de agua, preferentemente más de 10%, más preferentemente entre un 20 y un 30% de agua y aún más preferentemente en tomo al 25% de agua. Then, the solid-liquid extraction stage (E2) takes place in any container suitable for carrying out the extraction phase, hereinafter "mixing tank" (T). In this step, compounds of interest are extracted, such as, for example, bioactive compounds such as hydroxytyrosol, thiol, 3,4-dihydroxyphenyl glycol, oleuropein or pyrocatechol. This stage is characterized in that the extractant phase comprises at least 5% water, preferably more than 10%, more preferably between 20 and 30% water and even more preferably in 25% water volume.
De forma preferente, la fase extractante consiste únicamente en el agua contenida en los residuos mezclados. Preferably, the extractant phase consists only of the water contained in the mixed waste.
En una realización particular, la fase extractante consiste mayoritariamente en el agua de lavado del aceite (fase líquida) y la fase extracto es el alpeorujo (fase sólida). Esta realización es particularmente conveniente si los residuos proceden de almazaras de dos fases. In a particular embodiment, the extractant phase consists mostly of the oil wash water (liquid phase) and the extract phase is the alpeorujo (solid phase). This embodiment is particularly convenient if the waste comes from two-phase oil mills.
En otra realización particular, conveniente si los residuos proceden de almazaras de tres fases, la fase extractante consiste mayoritariamente en el agua de lavado de las aceitunas. In another particular embodiment, convenient if the residues come from three-phase oil mills, the extractant phase consists mostly of the washing water of the olives.
De forma preferente, la duración del proceso de extracción sólido-líquido deberá estar comprendido entre 0,5 y 24 horas, preferiblemente entre 1 y 12 horas, más preferiblemente entre 1,5 Y 4 horas. Asimismo, la velocidad de agitación deberá estar comprendida entre 20 -1000 rpm, preferiblemente entre 20 -500 rpm, preferiblemente entre 40 -200 rpm, para asegurar un contacto lo más homogéneo posible en la interfase sólido-líquido. Preferably, the duration of the solid-liquid extraction process should be between 0.5 and 24 hours, preferably between 1 and 12 hours, more preferably between 1.5 and 4 hours. Also, the stirring speed should be between 20-1000 rpm, preferably between 20-500 rpm, preferably between 40-200 rpm, to ensure as homogeneous contact as possible in the solid-liquid interface.
Durante la etapa de extracción sólido-líquido de la fase extracto por la fase extractante la temperatura se mantiene preferentemente en un valor comprendido entre 15 -50 oC, más preferiblemente entre 15 -40 oC, y aún más preferiblemente entre 20 -40 cC. During the solid-liquid extraction stage of the extract phase by the extractant phase the temperature is preferably maintained at a value between 15-50 oC, more preferably between 15 -40 oC, and even more preferably between 20 -40 cC.
Esta temperatura se encuentra en el mismo rango que la temperatura de salida de los subproductos líquido y sólido en los procesos de producción de aceite (centrífugas vertical y horizontal) y por tanto no es necesario un calentamiento adicional en esta etapa, asegurando de este modo la eficiencia económica del proceso propuesto, en comparación con los procedimientos conocidos en el estado de la técnica. This temperature is in the same range as the outlet temperature of the liquid and solid by-products in the oil production processes (vertical and horizontal centrifuges) and therefore no additional heating is necessary at this stage, thus ensuring the economic efficiency of the proposed process, compared to the procedures known in the state of the art.
Si fuese necesario, para conseguir mantener la temperatura se emplean preferentemente medios de calefacción indirecta evitando los sistemas de calefacción directa, como sistemas de calefacción con vapor de agua, que darían lugar a la dilución de la mezcla. If necessary, in order to maintain the temperature, indirect heating means are preferably used, avoiding direct heating systems, such as water vapor heating systems, which would lead to dilution of the mixture.
Al mantener la temperatura, durante el proceso de extracción, dentro de los intervalos mencionados, se evita la pérdida de compuestos polifenólicos por volatilización o degradación. By maintaining the temperature, during the extraction process, within the aforementioned intervals, the loss of polyphenolic compounds by volatilization or degradation is avoided.
En dicha etapa de extracción sólido-líquido, el tanque de mezclado estará, preferentemente, sellado herméticamente, para evitar la pérdida de compuestos bioactivos volátiles durante las etapas referidas de mezclado y extracción. Al final de la etapa de extracción sólido-líquido, la concentración de compuestos fenólicos totales extraída en la fase líquida será entre 5 y 10 veces mayor que la del efluente de partida (agua de lavado de aceite o aceitunas, salmuera o alpechín), llegando en algunos casos a ser 15 veces superior. In said solid-liquid extraction stage, the mixing tank will preferably be hermetically sealed, to avoid the loss of volatile bioactive compounds during the referred mixing and extraction stages. At the end of the solid-liquid extraction stage, the concentration of total phenolic compounds extracted in the liquid phase will be between 5 and 10 times greater than that of the initial effluent (oil or olive wash water, brine or alpechin), arriving In some cases to be 15 times higher.
La forma de llevar a cabo la fase de extracción permite evitar añadir reactivos adicionales en el proceso, reutilizando los propios subproductos del proceso productivo para obtener, al final del procedimiento de la invención, un subproducto rico en compuestos antioxidantes de alto valor añadido, y por otro, un residuo acuoso con una carga orgánica minimizada que puede ser utilizada en regadío o vertido. The way of carrying out the extraction phase makes it possible to avoid adding additional reagents in the process, reusing the own by-products of the production process to obtain, at the end of the process of the invention, a by-product rich in antioxidant compounds of high added value, and by another, an aqueous residue with a minimized organic load that can be used in irrigation or dumping.
Tampoco es necesario añadir ningún disolvente exógeno orgánico o de otra índole, con las consiguientes ventajas económicas, medioambientales y de seguridad que esto supone respecto de los procedimientos conocidos en el estado de la técnica. It is also not necessary to add any organic or other exogenous solvent, with the consequent economic, environmental and safety advantages that this entails with respect to the procedures known in the state of the art.
Separación sólido-liquido (SIl) (E3) Solid-liquid separation (SIl) (E3)
En esta etapa (E3) se realiza un proceso separación por densidades o, preferentemente, un proceso de filtración, preferentemente un proceso de filtración usando vacío o centrifugación o una combinación de cualquiera de los procesos anteriores en cualquiera de las secuencias posibles, que da lugar a dos fases: una fase sólida (FS), compuesta mayoritariamente por alpeorujo u orujo agotado, entendiendo como tal un residuo sólido con una cantidad despreciable o industrialmente no rentable de compuestos de interés como polifenoles, y una fase líquida (FL) que a su vez está compuesta por una fase acuosa enriquecida en compuestos polifenólicos, y una fase 0leos8. In this step (E3) a density separation process or, preferably, a filtration process is performed, preferably a filtration process using vacuum or centrifugation or a combination of any of the above processes in any of the possible sequences, which results in to two phases: a solid phase (FS), mainly composed of spent alpeorujo or pomace, understanding as such a solid residue with a negligible or industrially unprofitable amount of compounds of interest such as polyphenols, and a liquid phase (FL) that at its It is also composed of an aqueous phase enriched in polyphenolic compounds, and a 0leos phase8.
La fase sólida (principalmente orujo o alpeorujo agotado) supondrá entre un 25 -35 % en peso respecto del peso inicial de los residuos sólidos (alpeorujo u orujo) y líquidos (agua de lavado de aceite o aceitunas). La fase sólida podrá ser llevada a compostaje (para obtención de fertilizantes) o a digestión anaerobia (para obtención de biogás y/o biohidrógeno). The solid phase (mainly spent pomace or spent alpeorujo) will be between 25 -35% by weight with respect to the initial weight of solid waste (alpeorujo or pomace) and liquids (oil wash water or olives). The solid phase can be taken to composting (to obtain fertilizers) or anaerobic digestion (to obtain biogas and / or biohydrogen).
En una realización particular, la separación sólido-líquido se lleva a cabo mediante filtración usando vacío, ésta se lleva a cabo preferentemente a temperatura ambiente, con un filtro de tamaño comprendido entre 1 -1000 !-1m, preferiblemente entre 1 -200 !-1m, más preferiblemente entre 50 -100 !-1m. Mediante la filtración a vacío se obtienen principalmente dos fases, (FS) una fase sólida y (FL) una fase líquida a su vez compuesta por una fase acuosa (FL.1 ) altamente enriquecida en compuestos bioactivos de interés (principalmente compuestos polifenólicos), más una fase oleosa (FL.2) compuesta por aceite de oliva residual extraído de ambos residuos iniciales, sólido y líquido. In a particular embodiment, the solid-liquid separation is carried out by filtration using vacuum, this is preferably carried out at room temperature, with a filter of between 1 -1000 µm, preferably between 1-200! 1m, more preferably between 50 -100! -1m. By vacuum filtration, two phases are mainly obtained, (FS) a solid phase and (FL) a liquid phase in turn composed of an aqueous phase (FL.1) highly enriched in bioactive compounds of interest (mainly polyphenolic compounds), plus an oil phase (FL.2) composed of residual olive oil extracted from both initial solid and liquid waste.
En otra realización particular la separación sólido-liquido se realiza mediante centrifugación. La centrifugación se lleva a cabo a temperatura ambiente, en un decánter horizontal o vertical, preferiblemente en una centrífuga vertical, a una velocidad angular comprendida entre 100 -10000 rpm, preferiblemente entre 200 -5000 rpm, preferiblemente entre 1000 -5000 rpm. Mediante la centrifugación se obtienen dos fases, (a) una sólida, que quedará en la parte inferior, y una (b) líquida a su vez compuesta por (b.1 ) una fase acuosa altamente enriquecida en compuestos bioactivos de interés que quedará en la parte intermedia, más (b.2) una fase oleosa compuesta por aceite de oliva residual extraído de ambos residuos sólido y líquido iniciales, que quedará en la parte superior, por diferencia de densidades. In another particular embodiment the solid-liquid separation is carried out by centrifugation. The centrifugation is carried out at room temperature, in a horizontal or vertical decanter, preferably in a vertical centrifuge, at an angular speed comprised between 100 -10000 rpm, preferably between 200-5000 rpm, preferably between 1000-5000 rpm. By centrifugation two phases are obtained, (a) a solid one, which will remain at the bottom, and a (b) liquid in turn composed of (b.1) an aqueous phase highly enriched in bioactive compounds of interest that will remain in the intermediate part, plus (b.2) an oily phase composed of residual olive oil extracted from both initial solid and liquid residues, which will remain at the top, due to density differences.
Etapas adicionales Additional stages
El procedimiento de la invención puede optimizarse mediante la realización de varias etapas adicionales: The process of the invention can be optimized by performing several additional steps:
Separación de fase oleosa y fase acuosa (figura 2 S) Oil phase and water phase separation (Figure 2 S)
En una realización particular el procedimiento de la invención comprende una etapa que separa una fase acuosa y una fase oleosa de la fase líquida obtenida tras la separación sólido-líquido. In a particular embodiment the process of the invention comprises a stage that separates an aqueous phase and an oil phase from the liquid phase obtained after solid-liquid separation.
Tras la etapa de separación SIL, la fase líquida resultante se mantiene en reposo de forma que la fase oleosa (FL.2) permanecerá en la parte superior de la suspensión sólido-líquido por diferencia de densidades (menor densidad del aceite respecto la fase acuosa), podrá ser retirada y recogida fácilmente mediante un sistema mecánico para su uso como aceite de oliva virgen, ya que no ha sufrido ningún proceso de tipo químico, y supondrá entre un 1 % Y un 10 % p/p respecto la mezcla sólido -líquido inicial, preferentemente alpeorujo u orujo mezclados con agua de lavado de aceite o aceitunas. After the SIL separation stage, the resulting liquid phase is maintained at rest so that the oil phase (FL.2) will remain in the upper part of the solid-liquid suspension due to density differences (lower oil density compared to the aqueous phase ), can be easily removed and collected using a mechanical system for use as virgin olive oil, since it has not undergone any chemical process, and will involve between 1% and 10% w / w with respect to the solid mixture - initial liquid, preferably alpeorujo or orujo mixed with oil wash water or olives.
La fase acuosa (FL.1 ) obtenida por el procedimiento de la invención, situada en la parte inferior, sera dirigida a una etapa posterior de membrana para su fraccionamiento y concentración una vez separada la fase oleosa como se ha descrito. La fase acuosa obtenida supondra entre un 65 % Y un 75 % en peso respecto del peso inicial de la mezcla se residuos sólidos y líquidos. The aqueous phase (FL.1) obtained by the process of the invention, located at the bottom, will be directed to a subsequent membrane stage for fractionation and concentration once the oil phase is separated as described. The aqueous phase obtained will suppose between 65% and 75% by weight with respect to the initial weight of the mixture, solid and liquid waste.
Si tras la separación SIL quedasen residuos sólidos dispersos en la fase líquida, estos se depositaran por sedimentación en la parte inferior de depósito y se incorporaran al resto de la fase sólida obtenida en la etapa E3 tras la obtención de la fase acuosa. If, after the SIL separation, solid residues are dispersed in the liquid phase, they will be deposited by sedimentation in the lower part of the tank and incorporated into the rest of the solid phase obtained in step E3 after obtaining the aqueous phase.
Al final de la etapa de separación SIL, la concentración de compuestos fenólicos totales extraída en la fase acuosa será entre 10 y 20 veces mayor que la de los residuos líquidos de partida, llegando en algunos casos a ser 30 veces superior. At the end of the SIL separation stage, the concentration of total phenolic compounds extracted in the aqueous phase will be between 10 and 20 times greater than that of the starting liquid waste, in some cases becoming 30 times higher.
Nanofiltración Nanofiltration
En otra realización particular, la fase líquida obtenida tras la etapa de separación SIL, y en particular las fases acuosa y oleosa, preferentemente la fase acuosa, se fracciona y concentra mediante nanofiltración, obteniéndose un producto con alta concentración en compuestos polifenólicos. In another particular embodiment, the liquid phase obtained after the SIL separation stage, and in particular the aqueous and oily phases, preferably the aqueous phase, is fractionated and concentrated by nanofiltration, obtaining a product with a high concentration of polyphenolic compounds.
En el caso de la fase acuosa se puede obtener un producto con una concentración de entre 500 mg/L y 3000 mg/L, mayoritariamente hidroxitirosol, y perfil polifenólico heterogéneo. In the case of the aqueous phase, a product with a concentration between 500 mg / L and 3000 mg / L, mostly hydroxytyrosol, and a heterogeneous polyphenolic profile can be obtained.
Así, en una realización particular (Figura 3), la fase acuosa obtenida por separación, será sometida ulteriormente a una etapa de nanofiltración mediante membrana para su fraccionamiento y concentración, purificimdola respecto de otros compuestos existentes en la mezcla. Thus, in a particular embodiment (Figure 3), the aqueous phase obtained by separation, will subsequently be subjected to a membrane nanofiltration stage for its fractionation and concentration, purified with respect to other compounds existing in the mixture.
La etapa de nanofiltración para llevar a cabo el fraccionamiento y concentración (purificación) de la fase acuosa consistirá en una operación de nanofiltración, con módulos de membranas bien en configuración plana, espiral, o tubular, preferiblemente en configuración espiral, con membranas de nanofiltración bien poliméricas o cerámicas, preferiblemente poliméricas. The nanofiltration stage to carry out the fractionation and concentration (purification) of the aqueous phase will consist of a nanofiltration operation, with membrane modules either in flat, spiral, or tubular configuration, preferably in spiral configuration, with nanofiltration membranes either polymeric or ceramic, preferably polymeric.
La etapa de nanofiltración se llevará a cabo en modo por cargas o en semicontinuo, a una temperatura comprendida entre 15 -50 ce, preferiblemente entre 15 -40 oC, preferiblemente entre 20 -40 oC, ya una presión de trabajo media-baja, entre 1-40 bar, preferiblemente entre 5 -30 bar, preferiblemente entre 5 -20 bar, en línea con las temperaturas de las etapas anteriormente descritas, para asegurar la eficiencia energética del proceso propuesto. Aunque estudios previos han señalado que los métodos por membrana carecen de eficiencia técnica y económica cuando se utiliza alpechín como material de partida, en el proceso propuesto se ha encontrado sorprendentemente que la inclusión de las etapas previas a esta etapa, descritas con anterioridad, potencian la eficacia de la etapa de nanofiltración propuesta. Sin la eliminación de los sólidos en suspensión y fase oleosa conseguida en dichas etapas previas, la membrana tiende a colmatarse rápidamente, haciendo ineficiente el proceso propuesto. Además, el rango de temperaturas indicado es clave para evitar dañar la matriz, con la consiguiente pérdida de compuestos polifenólicos por volatilización o degradación, y además dicha temperatura durante el proceso de extracción se encuentra en el mismo rango que la temperatura de salida de los subproductos líquido y sólido en la centrífuga vertical y horizontal, respectivamente, y en el rango de las etapas previas propuestas, por tanto no es necesario un ulterior calentamiento en esta etapa de nanofiltración, asegurando de este modo la eficiencia económica del proceso propuesto, en comparación con los procedimientos conocidos en el estado de la técnica. En este sentido es importante señalar que estudios propuestos en el estado de la técnica operan a temperaturas muy elevadas, lo cual conlleva la degradación y pérdida de dichos compuestos bioactivos. The nanofiltration stage will be carried out in load mode or semi-continuous, at a temperature between 15-50 ce, preferably between 15 -40 oC, preferably between 20 -40 oC, and at a medium-low working pressure, between 1-40 bar, preferably between 5 -30 bar, preferably between 5 -20 bar, in line with the temperatures of the stages described above, to ensure the energy efficiency of the proposed process. Although previous studies have indicated that membrane methods lack technical and economic efficiency when using vegetable water as a starting material, in the proposed process it has surprisingly been found that the inclusion of the stages prior to this stage, described above, enhances the effectiveness of the proposed nanofiltration stage. Without the removal of the solids in suspension and oil phase achieved in these previous stages, the membrane tends to fill quickly, rendering the proposed process inefficient. In addition, the indicated temperature range is key to avoid damaging the matrix, with the consequent loss of polyphenolic compounds due to volatilization or degradation, and also said temperature during the extraction process is in the same range as the outlet temperature of the by-products liquid and solid in the vertical and horizontal centrifuge, respectively, and in the range of the proposed previous stages, therefore no further heating is necessary in this nanofiltration stage, thus ensuring the economic efficiency of the proposed process, compared to the procedures known in the state of the art. In this sense it is important to note that studies proposed in the state of the art operate at very high temperatures, which leads to the degradation and loss of said bioactive compounds.
Al final de la etapa de nanofiltración de la fase acuosa, se obtendrá un residuo líquido At the end of the nanofiltration stage of the aqueous phase, a liquid residue will be obtained
(R) con una carga orgánica minimizada que puede ser vertido sin problemas o utilizado en regadío ya que su contenido en sólidos en suspensión y carga orgánica es inferior a 500 mg/L y 1500 mg/L; y un subproducto (P ) en el que la concentración de compuestos fenólicos totales será entre 10 y 35 veces superior a la del efluente de partida, preferentemente entre 20 y 35 veces superior, donde el hidroxitirosol representará entre un 5 -10 % de la concentración total, llegando en algunos casos hasta el15 %. (R) with a minimized organic load that can be spilled without problems or used in irrigation since its solids content in suspension and organic load is less than 500 mg / L and 1500 mg / L; and a by-product (P) in which the concentration of total phenolic compounds will be between 10 and 35 times higher than that of the initial effluent, preferably between 20 and 35 times higher, where hydroxytyrosol will represent between 5 -10% of the concentration total, reaching in some cases up to 15%.
El concentrado obtenido presenta propiedades altamente antioxidantes, antimicrobianas, antiinflamatorias y anticarcinogénicas, con una alta concentración en compuestos polifenólieos de bajo peso molecular, particularmente en hidroxitirosol, pero con un pertil polifenólico heterogéneo y sinérgico, tal que le confiere una actividad biológica superior a la observada para hidroxitirosol aislado. The concentrate obtained has highly antioxidant, antimicrobial, anti-inflammatory and anticarcinogenic properties, with a high concentration of polyphenol compounds of low molecular weight, particularly in hydroxytyrosol, but with a heterogeneous and synergic polyphenolic pertile, such that it confers a biological activity superior to that observed for isolated hydroxytyrosol.
Este concentrado rico en hidroxitirosol podrá presentar una forma líquida, o bien sólida This concentrate rich in hydroxytyrosol may have a liquid or solid form
o en polvo mediante secado con spray-dry o liofilización. El concentrado rico en hidroxitirosol puede opcionalmente presentarse en forma de emulsión o vehiculizada en forma de nanopartículas sólidas lipídicas, posibilitando y potenciando su incorporación posterior en matrices sólidas o líquidas de carácter hidrofílico o lipofilieo. or powder by drying with spray-dry or lyophilization. The hydroxytyrosol-rich concentrate may optionally be in the form of an emulsion or vehiculized in the form of solid lipid nanoparticles, enabling and enhancing its subsequent incorporation into solid or liquid matrices of hydrophilic or lipophilic character.
Deshuesado previo Boneless Previous
De modo previo a la etapa de mezcla y extracción sólido-líquido, la fase extracto (alpeorujo u orujo) podrá ser total o parcialmente deshuesada antes de acceder al reactor, haciéndola atravesar un tamiz con un tamaño de luz comprendido entre 0,1 -5 mm, preferiblemente entre 0,1 -3 mm, preferiblemente entre 0,5 -2 mm, posibilitando además así la recuperación de los huesos de aceituna para su posterior uso directo o indirecto (pellets) para producción de energía. Prior to the solid-liquid mixing and extraction stage, the extract phase (alpeorujo or pomace) may be totally or partially boned before entering the reactor, causing it to pass through a sieve with a light size between 0.1 -5 mm, preferably between 0.1 -3 mm, preferably between 0.5 -2 mm, thus also allowing the recovery of the olive bones for subsequent direct or indirect use (pellets) for energy production.
Hidrólisis Ácida De manera opcional, y de modo previo, simultáneo o posterior a la etapa de extracción Acid Hydrolysis Optionally, and before, simultaneously or after the extraction stage
sólido-líquido de compuestos de interés de la fase extracto y la fase extraetante se podrá llevar a cabo una etapa de hidrólisis ácida de la mezcla sólido-líquido, consistente en la adición un agente ácido bien (a) a la mezcla de residuos sólidos y líquidos, o bien (b) a los residuos líquidos (en una realización particular, agua de lavado del aceite) previamente a su mezclado con los residuos sólidos (en una realización particular, alpeorujo). solid-liquid of compounds of interest of the extract phase and the extracting phase an acid hydrolysis step of the solid-liquid mixture may be carried out, consisting of the addition of a well acidic agent (a) to the solid waste mixture and liquids, or (b) to liquid wastes (in a particular embodiment, oil wash water) prior to mixing with solid wastes (in a particular embodiment, alpeorujo).
La etapa de hidrólisis ácida se llevará a cabo a temperatura ambiente, o bien a la temperatura del proceso de extracción sólido-líquido. The acid hydrolysis stage will be carried out at room temperature, or at the temperature of the solid-liquid extraction process.
El agente ácido añadido en la etapa de hidrólisis es un ácido de grado alimentario, preferiblemente seleccionado entre ácido clorhídrico, ácido sulfúrico, ácido fosfórico o ácido cítrico. The acidic agent added in the hydrolysis step is a food grade acid, preferably selected from hydrochloric acid, sulfuric acid, phosphoric acid or citric acid.
La finalidad de esta etapa es evitar la auto-fermentación de los subproductos que altere la composición de los mismos aumentando por un lado su fito-toxicidad y por el otro causando la pérdida de compuestos de alto valor añadido. The purpose of this stage is to avoid the self-fermentation of the by-products that alter their composition by increasing their phyto-toxicity on the one hand and on the other causing the loss of compounds with high added value.
En esta etapa, parte de la carga presente en la matriz de ambos residuos, como fibras celulósicas, hemicelulósicas y lignínicas, glóbulos de aceite y residuos de la pulpa, es reducida y separada en suspensiones acuosas, facilitando su solubilización y transferencia a la fase líquida, mejorando su posterior filtrabilidad. At this stage, part of the load present in the matrix of both residues, such as cellulosic, hemicellulosic and lignin fibers, oil globules and pulp residues, is reduced and separated into aqueous suspensions, facilitating its solubilization and transfer to the liquid phase , improving its subsequent filterability.
Sistema de la invención System of the invention
Finalmente, también es objeto de la invención un sistema para el tratamiento de residuos procedentes de almazaras y obtención de subproductos de interés industrial que comprende medios para llevar a cabo el procedimiento en cualquiera de sus posibles implementaciones. Finally, a system for the treatment of waste from oil mills and obtaining by-products of industrial interest is also object of the invention, comprising means for carrying out the process in any of its possible implementations.
En una realización particular, este sistema comprende un sistema de deshuesado, un tanque de mezclado, un reactor de hidrólisis, un agitador, una centrífuga, un sistema mecánico de retirada de fase oleosa, un equipo de membranas de nanofiltración, un equipo de secado por spray-dry. In a particular embodiment, this system comprises a boning system, a mixing tank, a hydrolysis reactor, an agitator, a centrifuge, an oily phase mechanical removal system, a nanofiltration membrane equipment, a drying equipment. spray-dry
MODO DE REALIZACiÓN MODE OF REALIZATION
Procedimiento empleado en una almazara con proceso de extracción en dos fases Procedure used in an oil mill with two-phase extraction process
El proceso propuesto comprende una primera etapa de mezcla del residuo sólido con el residuo líquido, que se realizará en un tanque de mezclado tipo reactor cerrado, equipado con un agitador tipo turbina. Se introducen en dicho tanque dos corrientes de muestras obtenidas in-situ, directa e inmediatamente a la salida del decánter horizontal y la centrífuga vertical, respectivamente, de una almazara que opera con el sistema de dos fases dando lugar a dos tipos de residuos: alpeorujo (residuos sólidos) y una agua de lavado del aceite (residuos líquidos), siendo la ratio peso:volumen de los residuos sólidos y líquidos igual a 1 :2. El alpeorujo fue previamente deshuesado mediante un tamiz de 1 mm, obteniéndose un 15 % en peso de hueso de aceituna retirado y el restante de alpeorujo deshuesado. The proposed process comprises a first stage of mixing the solid residue with the liquid residue, which will be carried out in a closed reactor type mixing tank, equipped with a turbine type agitator. Two streams of samples obtained in-situ, directly and immediately at the exit of the horizontal decanter and the vertical centrifuge, respectively, of an oil mill operating with the two-phase system giving rise to two types of waste are introduced: alpeorujo (solid waste) and an oil wash water (liquid waste), the weight: volume ratio of solid and liquid waste being equal to 1: 2. The alpeorujo was previously boned by means of a 1 mm sieve, obtaining 15% by weight of removed olive bone and the remaining boneless alpeorujo.
A continuación, se lleva a cabo la etapa de extracción sólido-líquido de compuestos de interés (compuestos bioactivos) agitándose continuamente la mezcla de residuos sólidos y líquidos a una velocidad de agitación de 200 rpm, durante 1 hora y a una temperatura constante de 35 oC. Para conseguir mantener esta temperatura se utilizó un sistema de calefacción indirecta. Next, the solid-liquid extraction step of compounds of interest (bioactive compounds) is carried out, the mixture of solid and liquid residues being continuously stirred at a stirring speed of 200 rpm, for 1 hour and at a constant temperature of 35 oC . To maintain this temperature, an indirect heating system was used.
A continuación, se procede a un proceso de separación sólido-líquido (SIL) en un sistema de centrifugación vertical, a una velocidad angular de 3000 rpm, a la temperatura de salida de la etapa anterior. Tras esta etapa, se obtienen por sus diferentes densidades una fase sólida (alpeorujo agotado) en la parte inferior, una fase acuosa altamente enriquecida en compuestos bioactivos de interés que queda en la parte intermedia, y una fase oleosa compuesta por el aceite de oliva residual extraído de los residuos sólidos y líquidos de partida, que queda en la parte superior. Next, a solid-liquid separation (SIL) process is carried out in a vertical centrifugation system, at an angular speed of 3000 rpm, at the outlet temperature of the previous stage. After this stage, a solid phase (spent alpeorujo) in the lower part, an aqueous phase highly enriched in bioactive compounds of interest remaining in the intermediate part, and an oil phase composed of residual olive oil are obtained by their different densities extracted from solid waste and starting liquids, which remains at the top.
La fase oleosa, que no ha sufrido ningún proceso de tipo químico, se retira y recoge mecánicamente para su uso como aceite de oliva virgen, y supone un 5 % respecto del peso inicial de la mezcla sólido -líquido (alpeorujo u orujo -agua de lavado de aceite o aceitunas), mientras que el alpeorujo agotado supone un 30 % en peso respecto del peso inicial de la mezcla sólido (alpeorujo u orujo)-Iíquido (agua de lavado de aceite o aceitunas). The oil phase, which has not undergone any chemical process, is removed and collected mechanically for use as virgin olive oil, and represents 5% of the initial weight of the solid-liquid mixture (alpeorujo or pomace-water of washing of oil or olives), while the spent alpeorujo supposes 30% in weight with respect to the initial weight of the solid mixture (alpeorujo or pomace) - Liquid (water of washing of oil or olives).
La fase acuosa, una vez retirada la fase oleosa superior, será dirigida a una etapa 5 posterior de nanofiltración (membrana polimérica, de capa compuesta "thin film The aqueous phase, once the upper oil phase has been removed, will be directed to a later stage 5 of nanofiltration (polymeric, composite film "thin film"
composite» de poliamida sobre polisulfona. con un tamaño de corte de 300 Da). La operación de nanofiltración se lleva a cabo en semicontinuo, a la temperatura de salida de la corriente de las etapas precedentes (35 OC) Y a una presión operativa de 20 bar, obteniéndose un flujo de permeado eficiente. composite »of polyamide on polysulfone. with a cut size of 300 Da). The nanofiltration operation is carried out in semicontinuous, at the current output temperature of the preceding stages (35 OC) And at an operating pressure of 20 bar, obtaining an efficient permeate flow.
10 Al final de la etapa de nanofiltración, se obtiene una corriente de permeado con una carga orgánica minimizada en un 80 %, para su reutilización en regadío o vertido, y una corriente concentrada en la que la concentración de compuestos fenólicos totales es más de 20 veces superior a la del residuo líquido de partida, donde el hidroxitirosol 10 At the end of the nanofiltration stage, a permeate stream is obtained with an organic load minimized by 80%, for reuse in irrigation or discharge, and a concentrated stream in which the concentration of total phenolic compounds is more than 20 times higher than that of the starting liquid residue, where hydroxytyrosol
15 representa un 15 % en peso del total, con un pertil polifenólico heterogéneo. 15 represents 15% by weight of the total, with a heterogeneous polyphenolic pertile.
Claims (17)
- • •
- Mezcla de residuos sólidos y residuos líquidos procedentes de almazaras Mix of solid waste and liquid waste from oil mills
- • •
- Extracción líquido-sólido de compuestos, caracterizada porque la fase extractante comprende al menos un 5% de agua, preferentemente más de un 15% de agua , más preferentemente entre un 20 y un 30% de agua, yaún más preferentemente en torno a un 25% de agua. Liquid-solid extraction of compounds, characterized in that the extractant phase comprises at least 5% water, preferably more than 15% water, more preferably between 20 and 30% water, and even more preferably about 25 % of water.
- • •
- Separación sólido-líquido, por la que se separan el producto resultante de la fase anterior en una fase sólida y una fase líquida. Solid-liquid separation, whereby the resulting product of the previous phase is separated into a solid phase and a liquid phase.
- 2. 2.
- Procedimiento según reivindicación anterior que comprende una etapa de deshuesado de residuo sólido realizada antes de la mezcla de residuos. Method according to the preceding claim comprising a solid waste deboning stage performed before the waste mixture.
- 3. 3.
- Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado por que los residuos sólidos y líquidos se mezclan en una proporción entre 1:1 y 1 :12, más preferiblemente entre 1:1 y 1:6, y aún más preferiblemente entre 1:1 y 1:4. Method according to any of the preceding claims characterized in that the solid and liquid residues are mixed in a ratio between 1: 1 and 1: 12, more preferably between 1: 1 and 1: 6, and even more preferably between 1: 1 and 1 :4.
- 4. Four.
- Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores en el que los residuos proceden de almazaras que operan con el sistema de dos fases, el residuo sólido es alpeorujo y el residuo líquido es agua de lavado del aceite o aceitunas. Process according to any of the preceding claims in which the residues come from oil mills that operate with the two-phase system, the solid residue is alpeorujo and the liquid residue is oil wash water or olives.
- 5. 5.
- Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1, 2 ó 3 en el que los residuos proceden de almazaras que operan con el sistema de tres fases, el residuo sólido es orujo y el residuo líquido es alpechín. Method according to any of claims 1, 2 or 3 in which the residues come from oil mills that operate with the three phase system, the solid residue is pomace and the liquid residue is alpechin.
- 6. 6.
- Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado por que la fase extractante consiste en el agua contenida en los residuos mezclados. Process according to any of the preceding claims characterized in that the extractant phase consists of the water contained in the mixed waste.
- 7. 7.
- Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado por que la temperatura se mantiene durante la extracción sólido-líquido en un Method according to any of the preceding claims characterized in that the temperature is maintained during solid-liquid extraction in a
- 8. 8.
- Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado por que la separación sólido-líquido se lleva a cabo usando filtración a vacío. Method according to any of the preceding claims characterized in that the solid-liquid separation is carried out using vacuum filtration.
- 9. 9.
- Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8 caracterizado por que la separación sólido-líquido se lleva a cabo usando centrifugación. Method according to any one of claims 1 to 8 characterized in that the solid-liquid separation is carried out using centrifugation.
- 10. 10.
- Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8 caracterizado por que la separación sólido-líquido se lleva a cabo usando filtración a vacío y centrifugación en cualquiera de sus secuencias posibles. Method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the solid-liquid separation is carried out using vacuum filtration and centrifugation in any of its possible sequences.
- 11. eleven.
- Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores que además comprende una etapa que separa por diferencia de densidades la fase líquida obtenida tras la separación sólido-líquido en una fase acuosa y una fase oleosa. Method according to any of the preceding claims, which further comprises a stage that separates the liquid phase obtained by density difference after solid-liquid separation in an aqueous phase and an oil phase.
- 12. 12.
- Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores que ademas comprende una etapa de nanofiltración de la fase líquida obtenida. Process according to any of the preceding claims which further comprises a nanofiltration step of the liquid phase obtained.
- 13. 13.
- Procedimiento según reivindicación 11 que además comprende una etapa de nanofiltración de la fase acuosa obtenida. Process according to claim 11, further comprising a nanofiltration step of the aqueous phase obtained.
- 14. 14.
- Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores que ademas comprende una etapa de hidrólisis acida de modo previo, simultaneo o posterior a la etapa de extracción. Process according to any of the preceding claims, which also comprises an acid hydrolysis stage prior to, simultaneously or after the extraction stage.
- 15. fifteen.
- Procedimiento según reivindicación anterior caracterizado por que la hidrólisis acida se realiza añadiendo un agente acido a los residuos líquidos antes de mezclarlos con los residuos sólidos. Process according to the preceding claim characterized in that the acid hydrolysis is carried out by adding an acidic agent to the liquid waste before mixing it with the solid waste.
- 16. 16.
- Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 14 o 15 caracterizado por que el acido añadido en la etapa de hidrólisis es un acido de grado alimentario, preferiblemente seleccionado entre acido clorhídrico, acido sulfúrico, ácido fosfórico o ácido cítrico. Process according to any of claims 14 or 15 characterized in that the acid added in the hydrolysis step is a food grade acid, preferably selected from hydrochloric acid, sulfuric acid, phosphoric acid or citric acid.
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