PROCEDIMIENTO DE RECUPERACION DE COMPUESTOS ANTIOXIDANTES PRESENTES ENEFLUENTES DE DESTILERIA DE VINO.

Procedimientos de recuperación de compuestos antioxidantes presentes en efluentes de destilería de vino.

Se propone un proceso integrado de separación, concentración y purificación de compuestos antioxidantes presentes en la suspensión residual (SR) que se obtiene en las columnas de destilación de una alcoholera (destilería) de vino. SR comprende lías agotadas y condensados del vapor empleado para el arrastre del etanol contenido en el orujo y en las lías que se alimentan a la columna de destilación (Fig. 1). Se minimiza la generación de residuos y se ofrece una alternativa a las tecnologías convencionales de depuración.

El procesamiento de SR se lleva a cabo mediante la separación de sólidos en suspensión y levaduras, empleando centrifugación y/o microfiltración, y posterior procesamiento de la fase líquida para la retención selectiva y purificación de compuestos fenólicos con poder antioxidante. Las tecnologías consideradas incluyen extracción con disolventes, procesamiento conmembranas de ultra- y nanofiltración, y tratamiento con resinas no-iónicas para sorción y posterior desorción con disoluciones de etanol. Las anteriores tecnologías pueden ser empleadas alternativa y/o conjuntamente. Los productos obtenidos pueden emplearse para la alimentación humana y/o animal, así como para aplicaciones en la industria alimentaria o cosmética como antioxidantes naturales con actividad biológica.

Procedimientos de recuperación de compuestos antioxidantes presentes en efluentes de destilería de vino.

Se propone un proceso integrado de separación, concentración y purificación de compuestos antioxidantes presentes en los efluentes de una alcoholera (destilería) de vino. Esta suspensión residual está constituida mayoritariamente por la corriente de condensados del vapor empleado para el arrastre del etanol retenido en el orujo y en las lías y por las lías agotadas que se obtienen en la etapa de destilación. Se minimiza la generación de residuos y se ofrece una alternativa a las tecnologías convencionales de depuración.

El proceso se lleva a cabo mediante la separación de la fracción de levaduras, empleando centrifugación y/o microfiltración, y posterior procesamiento de la fase líquida para la retención selectiva y purificación de compuestos fenólicos con poder antioxidante. Las tecnologías consideradas incluyen extracción con disolventes, procesamiento con membranas de ultra-y nanofiltración, y tratamiento con resinas no-iónicas para sorción y posterior desorción con disoluciones de etanol. Las anteriores tecnologías pueden ser empleadas alternativa y/o conjuntamente.

Los productos obtenidos pueden emplearse para la alimentación humana y/o animal, así como para aplicaciones en la industria alimentaria o cosmética como antioxidantes naturales con actividad biológica.

Estado de la técnica La obtención de compuestos de origen natural con actividad antioxidante a partir de residuos agrícolas e industriales es un área de creciente interés, pues se podrían sustituir los antioxidantes sintéticos por otros igualmente activos, menos tóxicos y que protegen frente al cáncer, envejecimiento y a enfermedades crónicas y degenerativas. Gran parte de compuestos fenólicos se hallan distribuidos en las fracciones externas de los vegetales, que derivan de actividades agrícolas y que ocasionalmente aparecen como residuos industriales. Determinados compuestos antioxidantes aparecen en los efluentes líquidos del procesado industrial de vegetales, formando parte de corrientes industriales de origen residual. Cabe hacer notar que este tipo de efluentes líquidos son especialmente atractivos como fuentes de antioxidantes, y que su aprovechamiento podría beneficiar la rentabilidad de determinados procesos productivos y limitar su impacto medioambiental.

En particular, los productos y subproductos de la uva contienen compuestos de naturaleza fenólica cuya actividad biológica es bien conocida, existiendo una amplia bibliografía sobre el tema. Diversas patentes reivindican el empleo de los compuestos obtenidos a partir de las semillas (Nkiliza, J. y Marzelle, J. C. Procedé de préparation déxtraits contenant des composés polyphénoliques oligomÃres type catéchiques à partir de sources vegetales et extraits obtenus. Patente Europea EP0692480) , pieles de uva, y bagazos de prensado de uva como fuentes de antioxidantes y/o fibra dietética (Saura Calixto, F., García Larrauri, J. A. 1999. Concentrado de fibra dietética natural de uva y su procedimiento de obtención. Patente Española, ES 2 130 092; Shrikhande, A. J., Race, E. J., Wightman, J. D., Sambueso, R. D. Process for extraction, purification and enrichment of polyphenolic substances from whole grapes, grape seeds and grape pomace. Patente de EEUU. US 6 544 581; Saura Calixto, F., Goñi, I., 2006. Formulación funcional a base de fibra dietética antioxidante y fibra soluble. Patente Española ES 2 259 258) .

Algunas empresas vitivinícolas destilan el orujo y las lías producidas durante los trasiegos según avanza la elaboración de vino para producir aguardiente (ver esquema en Figura 1) , dando lugar a un residuo sólido (denominado orujo destilado, sin valor comercial) y una corriente líquida de descarga compuesta por condensados y lías agotadas, que en este documento se denota como SR. Esta corriente se somete a centrifugación, y los sólidos resultantes se remiten a un gestor medioambiental.

El orujo destilado se ha propuesto como material de partida para la producción de antioxidantes (Cruz, J. M., Domínguez, H., Parajó, J. C. 2004. Assessment on the production of antioxidants from winemaking waste solids.

J. Agric. Food Chem., 52: 5612) . En una patente previa (Pinelo, M., Sineiro, J. Núñez, M. J., Moure, A., Cruz, J. M., Domínguez, H., Parajó, J. C. Procedimiento de obtención de extractos antioxidantes a partir de bagazo de uva fermentado y destilado. Pat. Española ES2 265 714) se ha reivindicado la producción de antioxidantes a partir de la fase líquida que empapa el orujo destilado.

En las industrias que destilan orujos y lías, el efluente líquido residual con más efectos negativos sobre el ambiente es la corriente SR . La presente invención reivindica la utilización de la corriente SR como fuente de compuestos antioxidantes. Por cada m3 de vino producido se puede llegar a verter hasta 1 m3 de SR. Se hace constar explícitamente que esta fracción es distinta del líquido que se separa en el prensado del orujo destilado, cuyo empleo para la producción de antioxidantes se ha reivindicado por Pinelo y col. en la patente española citada con anterioridad.

La corriente SR se caracteriza por tener un pH bajo y ser producida a elevada temperatura. Además, contiene sólidos (32-62 g sólidos totales/L) , materia orgánica (DQO 40-70 g O2/L) ligeramente biodegradable (DBO5= 15-38 g/L) , compuestos fenólicos (1-5 g/L) , nitrógeno (0, 5-5, 3 g de nitrógeno total/L) , cenizas (conteniendo iones de K, Na, Mg, Ca, Fe, Zn, Mn y Cu) , azúcares residuales, aminoácidos, tartratos, ácidos acético y láctico y, en ocasiones, ácido málico.

La depuración industrial de SR se basa en un tratamiento físico para separación de los sólidos y su posterior digestión (aerobia, anaerobia o una combinación de ambas) . Aspectos como la variabilidad de materias primas empleadas, prácticas agrícolas y tecnologías de destilación, el carácter inhibidor y recalcitrante de los compuestos fenólicos, la presencia de otros compuestos y la estacionalidad de los vertidos dificultan su depuración por métodos convencionales. Por ello, se ha propuesto implementar etapas adicionales de tratamiento, incluyendo procedimientos de naturaleza física, química (coagulación, ozonización) o biológica con microorganismos adaptados.

Los compuestos fenólicos identificados en efluentes de alcoholera incluyen catequinas (catequina, epicatequina) , flavonoles (quercetina, camferol, miricetina) , ácidos benzoicos (gálico, protocatéquico, 4-hidroxibenzoico, siríngico, gentísico) y cinámicos (cumárico) (Borja, R., Martín, A., Maestro, R., Luque, M, Durán, M.M. 1993. Enhancement of the anaerobio digestión of wine distiller y wastewater by the removal of phenolic inhibitors. Biores. Technol., 45: 99) . Estos ácidos, abundantes en frutas, cereales y vegetales, presentan elevada actividad antioxidante, antimutagénica y anticarcinogénica, son metabolizables y resultan estables a elevadas temperaturas, sin sufrir degradación durante la destilación (que se lleva a cabo a 120-130º C) (Cruz, J. M., Conde, E., Domínguez, H., Parajó, J. C. 2007. Thermal stability of antioxidants obtained from wood and industrial wastes. Food Chem., 100: 1059) . En productos derivados de uva, un tratamiento térmico a 100-150º C aumenta la capacidad antioxidante de los extractos, por la formación de nuevos compuestos fenólicos y por aumento en la concentración de los existentes (Kim, S.Y., Jeong, S. M., Park, W. P., Nam, K. C., Ahn, D. U., Lee, S.C. 2006. Effect ofheating conditions of grape seeds on the antioxidant activity of grape seed extracts. Food Chem., 97: 472-479) .

Además, la corriente SR contiene parte de las levaduras de vinificación. La biomasa de Saccharomyces cerevisiae se puede emplear como fuente de proteínas y minerales, partiendo de células enteras, Usadas, o procesadas para obtener concentrados con propiedades nutritivas y funcionales similares a las de la caseína y aislados de soja (Yamada, E. A., Sgarbieri, V.C. 2005. Yeast (Saccharomyces cerevisiae) protein concentrate: preparation, chemical composition, and nutritional and functional properties. J. Agric. Food Chem., 53: 3931) .

Las publicaciones científico-técnicas que abordan el aprovechamiento de los antioxidantes de corrientes residuales de destilería de vino son escasas. Se ha reivindicado el uso de los compuestos fenólicos de las lías y vinazas para suplementos dietéticos (Anzaghi, P., Stefi, R. 2003. Dietar y supplements from wine vinasses and relevant production process.... [Seguir leyendo]

1. Proceso para el tratamiento de una suspensión residual, obtenida en columnas de destilación de alcoholeras de vino y que comprende lías agotadas y condensados del vapor empleado para el arrastre del etanol contenido en los materiales que se alimentan a la columna de destilación, que consta de al menos dos de las siguientes etapas:

a) Una etapa de centrifugación para separar las lías, que pueden emplearse como fuente de proteína.

b) Una o varias etapas de tratamiento con disolventes como acetato de etilo o éter dietílico.

c) Una o varias etapas de procesamiento con membranas para clarificar la corriente de lixiviado para obtención de extractos menos coloreados.

d) Una o varias etapas de concentración de compuestos fenólicos mediante tecnologías de membrana para nano-y ultrafiltración.

e) Una o varias etapas de recuperación de compuestos fenólicos por sorción desorción en resinas, cada una de ellas seguidas de desorción por elución con disoluciones acuosas de etanol.

f) Una o varias etapas de refinado del producto final, que incluyen operaciones de lavado, concentración a vacío, evaporación y/o liofilización.

2. Utilización como antioxidantes de los productos refinados obtenidos en el proceso anterior, en aplicaciones alimentarias o cosméticas.