PT108658B

PT108658B - Processo de reciclagem e reutilização de efluente liquído da extracção do azeite

Info

Publication number: PT108658B
Application number: PT10865815A
Authority: PT
Inventors: Manuel Da Cunha Dias Diamantino
Original assignee: Rauschert Portuguesa Sa
Priority date: 2015-07-02
Filing date: 2015-07-02
Publication date: 2019-02-26
Also published as: DE102016008048A1; PT108658A; IT201600068476A1; ES2595939A1; ES2595939B1

Abstract

A PRESENTE INVENÇÃO DIZ RESPEITO A UM PROCESSO DE RECICLAGEM E REUTILIZAÇÃO DE EFLUENTE LIQUÍDO DA EXTRACÇÃO DO AZEITE QUE COMPREENDE OS SEGUINTES PASSOS: PASSAGEM DA ÁGUA RESIDUAL DA LAVAGEM OU VEGETAL, POR UM SISTEMA DE FILTRAÇÃO, CONSTITUÍDO POR PELO MENOS UM FILTRO, E QUE ESTÁ COLOCADO A JUSANTE DO EQUIPAMENTO DE SEPARAÇÃO DE FASES; INTRODUÇÃO DAS ÁGUAS RECICLADAS, NUM TANQUE DE EQUILÍBRIO COM ÁGUA POTÁVEL, QUE SE ENCONTRA A MONTANTE DO EQUIPAMENTO DE SEPARAÇÃO DO PROCESSO DE EXTRACÇÃO DO AZEITE; REINTRODUÇÃO DA MISTURA DE ÁGUAS NO EQUIPAMENTO DE SEPARAÇÃO DE FASES. O PROCESSO DA PRESENTE INVENÇÃO CUMPRE A FUNÇÃO DE REDUZIR O CONSUMO DE ÁGUA POTÁVEL, PELA RECICLAGEM DAS ÁGUAS RESIDUAIS E, POR OUTRO LADO, TAMBÉM DE EVITAR QUE ALGUNS COMPOSTOS, COMO OS FENÓLICOS, SEJAM DESPERDIÇADOS NESTAS ÁGUAS PROBLEMÁTICAS.

Description

PROCESSO DE RECICLAGEM E REUTILIZAÇÃO DE EFLUENTE LIQUIDO DA EXTRACÇÃO DO AZEITE

CAMPO DA INVENÇÃO

A presente invenção diz respeito à produção de azeite, mais especificamente fase da extração de azeite.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO azeite é um produto alimentar rico em vitaminas e antioxidantes, utilizado como tempero, uma vez que dá à comida um sabor e aroma peculiares. É produzido a partir da azeitona, fruto da oliveira. É um alimento clássico na culinária contemporânea, utilizado na dieta mediterrânica. De um modo geral, está presente em grande parte das cozinhas. 0 azeite também tem vantagens na área da saúde uma vez que ajuda a diminuir o risco de enfarte, os diabetes, auxilia a digestão, evita a formação de pedras e previne alguns tipos de cancro. A qualidade do azeite é determinada pela região, a variedade e o grau de maturação das azeitonas, o estado sanitário dos produtos (condiciona o grau de acidez do azeite), o processo de extracção, o modo de conservação e a idade do azeite.

A produção de azeite envolve uma série de etapas que vão desde a apanha das azeitonas até ao armazenamento do azeite, passando por uma série de transformações que permitem a sua obtenção e asseguram a sua qualidade. Actualmente, os métodos tradicionais de processamento da azeitona deram lugar a processos modernos de extracção.

Actualmente a extração do azeite virgem gera vários tipos de resíduos: sólidos, líquidos e semi-sólidos.

No sistema de centrifugação em contínuo de três fases obtém-se uma fase oleosa (20%), um resíduo sólido (30%) e uma fase aquosa (50%) . Esta fase aquosa, combinada com as águas de lavagem da azeitona e resultantes do processamento, é designada usualmente por água ruça (olive mill wastewater) e contem tecidos moles da polpa da azeitona e uma emulsão oleosa muito estável (Borja et al., 1995). Este processo de extração origina cerca de 1,25 1 de água ruça por kg de azeitona processada.

No caso da extração do azeite virgem se realizar através de um sistema de centrifugação em contínuo de duas fases (sistema mais ecológico e, hoje, também mais utilizado), o volume de água residual produzida é de 0,25 1 por kg de azeitona processada (Borja et al., 2006). Este sistema de extração gera os resíduos seguintes: águas de lavagem da azeitona, águas de lavagem resultantes da lavagem e purificação do azeite e ainda uma mistura semisólida, designada por bagaço húmido (Raposo et al, 2003) .

As águas resultantes da lavagem do azeite contêm teores elevados de matéria orgânica principalmente atribuídos ao seu conteúdo em compostos fenólicos o qual depende da cultivar e respetivo grau de maturação, assim como do volume de água utilizado na lavagem (Borja et al., 2006).

No processo de extração do azeite, seja pelo sistema de duas fases, três fases ou mesmo pelo tradicional com prensas, não somente se desperdiçam quantidades apreciáveis de água potável usada na chamada lavagem do azeite, mas também de água vegetal proveniente do próprio processo de extracção do azeite. Em simultâneo, as águas residuais daí resultantes arrastam consigo compostos de elevado interesse comercial para a valorização do azeite, como por exemplo os compostos fenólicos. Estes compostos apresentam propriedades antioxidantes, anti-inflamatórias e anti-coagulantes, altamente benéficas à saúde.

Deste modo, a presente invenção pretende através de um processo de reciclagem, com recurso a sistemas de filtração, obrigar a água vegetal ou água de lavagem, após filtração, a reentrar de novo como água reciclada no processo de lavagem do azeite ou no decantador horizontal ou mesmo noutra fase, em que se revele benéfica a reintrodução da água reciclada. Qualquer uma destas águas pode ser reciclada de forma independente ou em simultâneo.

Nas soluções existentes atualmente, referentes à fase de extração, não existe nenhuma que reutilize a água vegetal e/ou água de lavagem e as reintroduza novamente no processo de modo a que seja poupada água potável bem como não sejam desperdiçados os referidos compostos fenólicos.

A Tabela I apresenta o intervalo de variação da composição físico-química das águas geradas durante a lavagem das azeitonas e da purificação do azeite, obtida numa amostra de 6 lagares em Espanha, situados nas províncias de Córdova e Jaen (adaptado de Borja et al, 2006).

Tabela. I - Intervalo de variação da composição físicoquímica das águas de lavagem geradas em sistemas contínuos de duas fases (adaptado de Borja et al., 2006).

Parâmetros físico-químicos

Efluente	pH	ST¹	SST² (%)	Cinzas	Matéria	CBOs	CQO⁴	Teor de
		(%)		(%)	orgânica	3	(mg Ι-	fenóis
					(%)	(mg	Ό	(mg l-¹)
						i-¹)
Águas de	5.11	0 . 15	-	0.04 -	0 .ΙΟ-	465	2874 -	86-373
lavagem	-	-		0 .10	Ι . 42	-	12078
do	5.73	1.47				915

azeite

Notas: ST¹ = sólidos totais; SST² = sólidos em suspensão totais; CBO5³ = carência bioquímica determinada ao fim de 5 dias e CQO⁴ = carência química de oxigénio.

Os resultados apresentados na Tabela I permitem-nos concluir que, devido especialmente à sua carqa orqânica, este efluente não pode ser lançado nos meios aquáticos naturais sem qualquer tratamento. Os valores de CBOs e CQO destas áquas estão acima dos limites leqais de descarqa nos meios hídricos naturais.

A sua utilização como áqua de reqa apresenta também restrições, uma vez que alquns dos compostos fenólicos têm propriedades fito tóxicas. Tradicionalmente, a solução adotada tem sido o seu armazenamento em qrandes laqoas de evaporação. No entanto, a utilização destas laqoas apresenta diversas desvantaqens, tais como capacidade limitada e emissão de maus cheiros, devido à fácil ocorrência de processos fermentativos.

Por outro lado, as importantes propriedades biolóqicas dos compostos fenólicos presentes suscitam a necessidade da sua recuperação através da valorização do azeite e/ou outras utilizações.

Encontram-se descritos na literatura vários processos de tratamento destas áquas de natureza biolóqica, aeróbios ou anaeróbios (Ammary, 2005; Borja et al., 2006), processos de oxidação avançados, tais como ozonização, adição do reaqente de Fenton, oxidação electroquímica (Marques, 2001) ou vários tipos de combinações destes (Khoufi et al., 2006) . No entanto, para além de serem em qeral bastante dispendiosos, como o seu objetivo é a degradação da matéria orgânica, eles conduzem inevitavelmente à perda dos compostos fenólicos.

A utilização de processos de filtragem, designadamente de membrana, para além de resolver o problema ambiental causado por estas águas, permitem simultaneamente a recuperação dos compostos fenólicos contidos nestas. Os processos de membrana são bastante adequados para esta valorização porque não necessitam de áreas grandes, comparativamente a outros processos, como por exemplo os processos biológicos, não são destrutivos e apresentam menores consumos de energia (Madimu et al., 2012). Além disso, as membranas são muito versáteis permitindo separar os diversos componentes de uma solução com base em diferenças de tamanho, como acontece na microfiltração, ultrafiltração e também, em parte, na nanofiltração, ou através de diferenças noutras caracteristicas, que afetam a sua permeabilidade, como solubilidade e difusibilidade (osmose inversa) ou estado de agregação (destilação por membranas e destilação osmótica (Muider, 1996).

De acordo com a documentação publicada e acima resumida, e através de contactos a fabricantes de extração de azeite não se encontrou nenhum sistema instalado que use tecnologias de filtração com o intuito, de após tratamento, as águas residuais serem reutilizadas de novo no processo de extração do azeite como águas recicladas, seja com o objetivo de reduzir ou eliminar o consumo de água potável ou mesmo de aumentar a concentração dos compostos fenólicos no azeite virgem.

Além deste resultado na busca de soluções utilizando filtração por membranas, ou outras tecnologias de filtração, para este fim, não se encontrou qualquer outro tipo de tecnologia que fosse colocada após as centrifugadoras horizontais ou verticais, ou outra fase do processo em que seja utilizada água potável, com o intuito de reciclar as águas residuais e reintroduzi-las de novo no processo, designadamente nas centrifugadoras verticais de lavagem do azeite.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

As figuras 1 e 2 dizem respeito a representações esquemáticas, para o caso particular da centrífuga vertical, do processo atual e do novo processo, respetivamente.

Figura 1 - Representa um diagrama da operação de lavagem realizada na centrífuga vertical (atual);

Figura 2 - representa o posicionamento do sistema de filtração da presente invenção no processo de extração de azeite e para o caso particular da centrífuga vertical, como se pode observar a invenção é colocada a jusante do atual processo de extração, executando em simultâneo duas operações:

filtrando o efluente, convertendo-o de águas residuais em águas recicladas;

aumentando a concentração de compostos fenólicos no azeite final.

Figura 3 - representa o posicionamento do sistema de filtração da presente invenção no processo de extração de azeite com centrífuga horizontal de 3 fases.

É de referir que o efluente das figuras 2 e 3 apresenta uma elevada concentração de sólidos, devido ao menor volume de águas residuais.

azeite referido nas figuras 2 e 3 apresenta impurezas e actualmente é ainda submetido a uma filtragem final com terras diatomáceas, numa fase posterior.

Os filtros podem incluir cartuchos, microfiltração, ultrafiltração, nanofiltração, osmose inversa e outros.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

A presente invenção consiste em pelo menos um sistema de filtragem, que pode ser único ou uma sequência em série ou em paralelo, de tecnologias de filtragem, que são colocados a jusante do equipamento de separação de fases, como por exemplo os abaixo indicados:

filtros de fibras ou microfiltração, ultrafiltração, nanofiltração ou osmose inversa, com membranas cerâmicas ou poliméricas, ou processos de membranas em geral;

- ou então sequências dos filtros, anteriormente, mencionados, ou outras tecnologias de filtragem, em que qualquer das combinações ou repetições é válida.

Tendo sido selecionado a sequência de tecnologias de filtragem mais adequada ao processo a trabalhar, então esta é usada da seguinte forma:

•S uma opção, à saída das águas residuais da centrifugadora vertical associada ao processo de 2 ou 3 fases ou, no caso da extração por prensas também pode ser assim ou à saída do decantador, são colocadas as tecnologias de filtragem das águas residuais, sendo estas águas residuais filtradas conduzidas por recirculação para o processo de lavagem do azeite, com adição de água potável de compensação, se necessário, a montante da centrifugadora vertical ou das centrifugadoras horizontais.

Assim, economiza-se na entrada de água nova e, em simultâneo, além de reduzir o fluxo de águas residuais, também também se evita a perda de compostos valiosos, como é o caso dos compostos fenólicos.

S Outra opção, é a colocação do sistema de filtragem à saida das centrifugadoras horizontais de 3 fases, em que as águas vegetais são filtradas e enviadas para

serem utilizadas como águas de lavagem	do azeite	ou
nos decantadores	de separação	horizontais	ou
verticais.
As duas opções	anteriores podem	ser	utilizadas	de
forma independente ou em	simultâneo.

As águas residuais são assim forçadas a circular em circuito fechado, transportando-as por meio de bombas.

Quando já se encontram completamente recicladas e aptas a entrar, por exemplo, de novo na centrífuga vertical, podem ser, previamente, equilibradas num tanque de equilíbrio, com água potável para compensar o liquido entretanto perdido nos resíduos retidos nos diversos estágios de filtração. O processo da presente invenção possui uma mais valia nutricional, devido à manutenção no produto final, ou seja no azeite que será produzido através deste método, de compostos fenólicos e outros compostos benéficos, que apresentam uma riqueza nutricional e consequente impacto na promoção da saúde dos consumidores.

O processo da presente invenção tem como função reduzir o consumo de água potável, pela reciclagem das águas residuais e, por outro lado, também de evitar que os compostos que seriam desperdiçados nestas águas problemáticas, são agora usados como barreira à migração dos mesmos compostos do azeite a ser lavado, devido à diferença de concentração dos compostos fenólicos, entre as águas recicladas e o azeite.

DESCRIÇÃO PORMENORIZADA DA INVENÇÃO

A presente invenção vem resolver os seguintes problemas existentes no processo da produção de azeite, mais especif icamente na fase da extração, de uma forma transversal a todos os atuais processos de extração e que são comuns a todos eles:

- reduzir a quantidade de água potável consumida por kg de azeitona processada;

reduzir o volume das águas residuais por kg de azeitona processada, originado pelo processo de lavagem do azeite;

reduzir o teor de compostos fenólicos nas águas residuais, reduzindo o seu efeito fito-tóxico;

- aumentar o teor de compostos fenólicos no azeite à saída do processo de extração, valorizando o azeite obtido do lagar.

Vem ainda e na particularidade da tecnologia à disposição, para cada um deles, melhorar também os seguintes aspetos:

·/ Processo de extração de duas fases: resíduo sólido retido no(s) sistema(s) de filtragem apresentar valor económico para as empresas que recuperam o óleo ainda existente nestes materiais, ou outro processo de valorização em que maior concentração orgânica seja vantaj osa;

Ά Processo de extração de três fases: resíduo sólido retido nos filtros apresentar valor económico para as empresas que recuperam o óleo ainda existente nestes materiais. Segundo ponto, atendendo, a que neste processo o consumo atual de água é superior ao de duas fases, poder-se-á inverter a tendência de avançar para o sistema de duas Fases e manter o de três Fases, visto este apresentar um rendimento superior na extração de azeite, mas ter como contrapartida um custo superior no consumo de água e também no volume superior de águas residuais.

A presente invenção consiste, essencialmente, na utilização de pelo menos um sistema de filtração em sequência, dispostos em série ou em paralelo, ou de forma isolada, que recolhem as águas residuais à saída da centrífuga de três fases, de duas fases, da centrífuga vertical, decantadores por gravidade, ou outa fase do processo que utilize água potável, e depois da filtração destas águas, estas são inseridas na centrífuga vertical, ou outra fase do processo de extração de azeite, como água reciclada, de forma:

- a que se reduza não somente a quantidade de água necessária;

- a que se reduza as águas residuais do processo;

mas também que se diminua a perda de elementos com valor acrescentado para o produto final, como os compostos fenólicos.

Este principio, de utilização de pelo menos um sistema de filtragem, que é colocado a jusante do equipamento de filtração, pode ainda ser associado a qualquer fase do processo que utilize água potável.

Esta inovação, além dos pontos acima evidenciados, evitará também a deposição de elevados volumes de águas residuais com grandes cargas orgânicas em lagoas de arejamento, com as consequências nefastas que este procedimento acarreta.

Os equipamentos de filtração que podem ser usados, são filtros com fibras, membranas cerâmicas ou poliméricas, ou na gama da microfiltração, ultraf11tração ou nanofiltração, osmose inversa, ou outras técnicas de filtragem. Estas técnicas de filtragem, no seu número, sequência, caracteristicas, serão adaptados aos caudais da instalação a tratar, mas também às caraterísticas de cada cultivar a filtrar e processo utilizado.

A circulação do efluente a tratar será feita em circuito fechado, e em constante recirculação desde a salda das águas residuais até à sua entrada de novo no equipamento, designadamente na centrífuga vertical como água de lavagem. Antes de a água entrar novamente no equipamento a que a filtração está associada pode ser misturada/compensada com nova água potável, de forma a manter o caudal correto.

A água potável, após ser utilizada no processo de extracção, transforma-se em água residual. Assim sendo, agora necessita-se de usar menos água potável, devido à reciclagem. Esta redução implica a jusante um menor volume de águas residuais, que é directamente proporcional à menor quantidade de água potável usada.

impacto fito-tóxico também é reduzido uma vez que a carga orgânica que antes era libertada em maiores quantidades para o meio envolvente, agora fica retida ou nos filtros (podendo ser reciclados por empresas especializadas) ou no azeite, conferindo assim um valor acrescido a este produto.

Objeto da Invenção

A presente invenção tem por objeto um processo de reciclagem e reutilização de efluente liquido da extracção do azeite que compreende os seguintes passos:

a) Passagem da água vegetal ou residual da lavagem por um filtro de rede;

b) Passagem da água vegetal ou residual da lavagem, por um sistema de menos um filtro, e que equipamento de separação de

c) Reintrodução equipamento de separação de filtração, constituído por pelo está colocado a jusante do fases;

da mistura de águas no fases.

Num modo de realização preferido a água reciclada do passo b), passa previamente num tanque de equilíbrio com água potável, que se encontra a montante do equipamento de separação de fases do processo de extracção do azeite e só depois é reintroduzida nesse equipamento de separação de fases.

De preferência, o filtro utilizado é selecionado de entre filtros de fibras, micro, ultra ou nanofiltração, osmose inversa, com membranas cerâmicas ou poliméricas e processos de membrana em geral.

Num modo de realização preferido, o sistema de filtração é o processo de membrana.

Num modo de realização vantajoso, combinável com qualquer um dos anteriores, o processo contém um passo de filtragem prévia que antecede o passo a) e em que a água vegetal ou residual da lavagem é passada por um filtro simples de rede. Tal filtro de filtragem prévia é adequado para remoção de elementos de maiores dimensões, que poderão entupir / reduzir a eficiência do dito sistema de filtração que está colocado a jusante do equipamento de separação de fases .

De preferência o equipamento de separação de fases é selecionado de entre centrifuqadora vertical, horizontal.

Vantajosamente, os filtros do pelo menos um sistema de filtração estão dispostos em série.

De preferência, os filtros do pelo menos um sistema de filtração estão dispostos em paralelo.

Como será evidente a um perito da arte, é possível, várias alterações de pormenor, as quais contudo devem ser incluídas no âmbito da presente invenção.

A presente invenção deve apenas ser limitada pelo espirito das reivindicações que se sequem.

Referências

Ammary B. (2005). Treatment of olive mill wastewater usinq an anaerobic sequencinq batch reactor. Desalination, 177, 157-165.

Borja R., Martín A., Alonso V., Garcia I., Banks C. J. (1995) . Influence of different aerobic pretreatments on the kinetics of anaerobic diqestion of olive mill wastewater. Water Research, 29(2) 489-495.

Borja R., Raposo F., Rincón B. (2006) . Treatment technologies of liquid and solid wastes from two-phase olive oil mills. Grasas & Aceites, 57 (1) Enero-Marzo, 3246.

Khoufi S., Aloui F., Sayadi S. (2006) . Treatment of olive oil mill wastewater by combined process electro-Fenton reaction and anaerobic digestion (10) 40, 2007-2016.

Marques I. P. (2001) . Anaerobic digestion treatment of olive mill wastewater for effluent re-use in irrigation. Desalination, (137) 233-239.

Mudimu O. A., Peters M., Brauner F., Braun G. (2012) . Overview of membrane processes for the recovery of polyphenols from olive mill wastewater. Am. J. Environ. Sei.8, 195-2012.

Mulder M. (1996) . Basic Principies of Membrane Technology, 2^nd ed. Kluwer Academic Publishers, Netherlands.

Raposo, F., Borja, R., Sánchez, E., Martin, M.A., MartinA. (2003) . Inhibition kineties of overall substrate and phenolies removal during the anaerobic digestion of twophase olive mill effluents (ΤΡΟΜΕ) in suspended and immobilized cell reactors. Process Biochem, 39, 425-435.

Claims

1. Processo de reciclagem e reutilização de efluente liquido da extracção do azeite caracterizado por compreender os seguintes passos:

a) Passagem da água vegetal ou residual da lavagem por um filtro de rede;

b) Passagem da água vegetal ou residual da lavagem, por um sistema de filtração, cons tituído por pelo menos um filtro, e que está colocado a jusante do equipamento de separação de fases; c) Reintrodução da água reciclada no equipamento de separação de fases. 2 . Processo de reciclagem e reutilização de efluente liquí do da extracção do azeite de acordo com a

reivindicação 1 caracterizado por a água reciclada do passo b) , da reivindicação 1, passar previamente num tanque de equilíbrio com água potável, que se encontra a montante do equipamento de separação de fases do processo de extracção do azeite e só depois ser reintroduzida nesse equipamento de separação de fases.

3. Processo de reciclagem e reutilização de efluente liquido da extracção de acordo com a reivindicação 1 caracterizado por o filtro ser de entre filtros de fibras, micro, ultra ou nanofiltração, osmose inversa, com membranas cerâmicas ou poliméricas e processos de membrana em geral.

4. Processo de reciclagem e reutilização de efluente liquido da extracção do azeite de acordo com a reivindicação 1 caracterizado por o sistema de filtração ser o processo de membrana.

5. Processo de reciclagem e reutilização de efluente liquido da extracção do azeite de acordo com a reivindicação 1 caracterizado por o equipamento de separação de fases ser selecionado de entre centrifugadora vertical, horizontal.

6. Processo de reciclagem e reutilização de efluente liquido da extracção do azeite de acordo com a reivindicação 1 caracterizado por os filtros de pelo menos um sistema de filtração estarem dispostos em série.

7. Processo de reciclagem e reutilização de efluente liquido da extracção do azeite de acordo com a reivindicação 1 caracterizado por os filtros de pelo menos um sistema de filtração estarem dispostos em paralelo.