PROCEDIMIENTO PARA EL APROVECHAMIENTO INDUSTRIAL DE RASTROJOS DE PLANTAS RICAS EN MEDULA.

Procedimiento para el aprovechamiento industrial de rastrojos de plantas ricas en médula.

Procedimiento para el aprovechamiento de rastrojos, que comprende una fase previa de acondicionamiento del rastrojo que comprende las operaciones de cosechar y desecar por separado la paja y los portasemillas; obtener dos fracciones según se correspondan a hojilla o a médula, respectivamente; y trocear la paja para obtener una fracción de densidad liviana y otra fracción de densidad alta de la que posteriormente se obtienen dos subsiguientes fracciones según se correspondan a médula o a fibra, y una fase de aprovechamiento, en la que al menos una parte de las fracciones de hojilla se quema para obtener energía calorífica, una parte de la fracción de fibra se destina a la obtención de pasta papelera y como subproductos alcohol y lignina, y una parte de las fracciones de médula obtenidas se destina a la fabricación de piensos y las partes de las fracciones no empleadas en la obtención de los productos indicados, se emplea en la obtención de alcohol y/o piensos.

"Procedimiento para el aprovechamiento industrial de los rastrojos de

las plantas ricas en médula"

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Sector técnico de la invención

La invención se refiere a un procedimiento para el aprovechamiento indus-

trial de los rastrojos de las plantas ricas en médula, tal como el maíz, para la obten-

ción combinada de pasta papelera, energía calórica o eléctrica, piensos y abonos, y

1 O opcionalmente alcohol,

Antecedentes de la invención

Es conocida la utilización del rastrojo de plantas ricas en médula, como por

ejemplo el de maíz, para la producción de pasta papelera. Sin embrago, en los

15 procesos productivos conocidos en general solamente se aprovecha la parte rica

en fibra, desechándose el resto. En otros casos se viene utilizando la totalidad de la

paja, sin someterse a operaciones de desmedulado previas, disminuyéndose nota-

blemente el rendimiento del proceso.

De igual forma, son conocidos procedimientos para la obtención de piensos

20 a partir de este tipo de plantas, en los que se utiliza toda la paja, lo que obliga al

tratamiento de la totalidad de la paja empleada con álcalis, con el propósito de eli-

minar el contenido de lignina, que dificulta la digestión de la paja por los animales

domésticos.

El objetivo principal de la presente invención es dar a conocer un procedi-

25 miento combinado, susceptible de ser autosuficiente energéticamente, que permita

un aprovechamiento industrial optimizado a partir de la utilización íntegra de todo el

rastrojo de la planta, sin fracciones de desecho.

Explicación de la invención

30 El procedimiento de la invención en esencia se caracteriza porque compren-

de una fase previa de acondicionamiento del rastrojo de la planta, que comprende

las operaciones de a) cosechar y desecar por separado la paja y los porta semillas

desecados; b) obtener de los porta semillas dos fracciones según la naturaleza de

sus tejidos, según se correspondan a hojilla o a médula, respectivamente; y e) tro-

cear la paja desecada para obtener una fracción de densidad liviana, asimilable a

hojilla, y otra fracción de densidad alta, para posteriormente obtener de esta frac-

ción de densidad alta dos subsiguientes fracciones según la naturaleza de los teji-

dos, según se correspondan a médula o a fibra, respectivamente, comprendiendo

5 además el procedimiento una fase de aprovechamiento, en la que al menos una

parte de las fracciones de hojilla se quema para obtener energía calorífica, al me-

nos una parte de la fracción de fibra se destina a la obtención de pasta papelera, y

al menos una parte de la fracción de médula se destina a la fabricación de piensos.

La presente propuesta permite reducir el tratamiento químico necesario para

1 O la obtención de piensos para rumiantes, al destinarse para ello mayormente las

respectivas fracciones ricas en médula que han sido previamente separadas. Asi-

mismo, la cosecha por separado de los porta semillas y la paja, juntándose poste-

riormente las respectivas fracciones de bajo contenido en fibra (hojillas) para la pro-

ducción de energía, permite el aprovechamiento del anhídrido carbónico y calor

15 residual de este uso para la recuperación de la lignina contenida en los subproduc-

tos obtenidos del pulpeado de la fracción rica en fibra, y otras aplicaciones, a saber:

el anhídrido carbónico en la separación de la lignina y consiguiente obtención de

abonos, y el calor residual en la cocción en el pulpeado, producción de alcoholes,

vapor, etc.

20 En definitiva, las separaciones y reuniones de las diferentes partes de la

planta son cuantitativamente importantes a los efectos de las respectivas aplicacio-

nes a que se destinan.

Así pues, según otra característica de la invención las lejías negras que se

obtienen como subproducto del proceso industrial de obtención de pasta de papel a

25 partir de la fracción de fibra, con hidróxido sódico o potásico, se neutraliza con áci-

do nítrico hasta pH 6 a 7, añadiéndose el ácido nítrico a razón de 1 parte de nítrico

a 3 de agua aproximadamente mientras la lejía negra se agita, preferentemente a

más de 400 rpm, y con posterioridad se acidifica con ácido carbónico procedente

del anhídrido carbónico producido en la combustión de la fracción hojilla, precipi-

30 tándose lignina, que es por si misma un abono, susceptible de enriquecerse con

nitrógeno, potasio y fósforo, como también con diversos microelementos.

En una variante de la invención, después de la extracción de la lignina que-

da un substrato rico en polisacáridos, hexosas y pentosas, que se concentra en

forma de jarabe o melaza y que se utiliza para la producción de piensos compues-

tos equilibrados; o alternativamente se fermenta a alcohol mediante los microorga-

nismos celulíticos, hemicelulíticos y productores de alcohol o con sus respectivos

encimas.

Según otra característica de la invención, de la fracción de fibra se obtiene

5 pasta papelera mediante pulpeado por uno de los procedimientos alcalinos están-

dar, o bien, con hidróxido amónico (NH40H) , o con amoníaco (NH3) , en estos dos

últimos casos llevándose a cabo el pulpeado a alta concentración y a presión supe-

rior a la atmosférica y a temperatura de 100 °C o superior, durante un tiempo sufi-

ciente para que se rompan los enlaces de la lignina con la celulosa y la hemicelulo-

1 O sa, recuperándose el amoníaco por despresurización, para su reutilización.

De acuerdo con otra característica de la invención, en la operación e) de la

fase previa de acondicionamiento, la paja se trocea en fragmentos de longitud infe-

rior a 6 cm de largo y posteriormente se clasifica por densidades mediante un sepa-

rador neumático o de disparo.

15 En una realización de interés, para obtener de la fracción de densidad alta

las subsiguientes fracciones de médula y fibra en la operación e) , se utilizan moli-

nos desmeduladores.

Según otra característica de la invención, en la operación b) se utilizan moli-

nos desmeduladores para separar las dos fracciones que corresponden a hojilla y

20 médula.

De acuerdo con una forma de realización preferida, la parte de la fabricación

de piensos es superior al 5% del rastrojo total empleado; la parte de las fracciones

de hojilla que se destina a obtener energía calorífica es superior al 1 O % del rastrojo

total empleado; y la parte de la fracción de fibra que se destina a pasta papelera es

25 superior al 1 O % del rastrojo total empleado.

En otra variante de interés, al menos parte de las fracciones de médula, hoji-

lla y fibra que no se destinan a la fabricación de piensos, obtención de energía calo-

rífica y obtención de pasta papelera, respectivamente, se emplean para la obten-

ción de alcohol y lignina sometiéndose dicha parte de rechazo a la operaciones de -

30 calentamiento en hidróxido amónico (NH40H) o en amoníaco (NH3) a una tempera-

tura superior a 1 00°C y a una presión superior a la presión atmosférica, un tiempo

suficiente para que se rompan las uniones de la lignina con la celulosa y la hemice-

lulosa; evaporación del amoníaco mediante despresurización, y recuperación del

mismo; fermentación de los hidratos de carbono resultantes mediante estirpes se-

lectas de microorganismos celulíticos, hemicelulíticos o productores de alcohol (o

sus respectivos encimas) ; y separación de los alcoholes mediante destilación, con

el calor residual de la combustión de las hojillas en la producción de energía.

Ventajosamente, del licor resultante de la operación de fermentación se pre-

5 cipita la lignina, mediante el C02 de la combustión de la parte de la fracción de hoji-

lla destinada a la producción de energía calorífica; y el calor residual de dicha

combustión se utiliza, como se dijo anteriormente, en la obtención de alcoholes y

vapores, etc.

Según otra característica del procedimiento, al menos parte de las fraccio-

1 O nes de hojilla y fibra que no se destinen a la obtención de energía calorífica ni a

obtención de pasta papelera, respectivamente, se emplean para la obtención de

piensos compuestos equilibrados, sometiéndose dichas partes de rechazo a las

operaciones de: calentamiento en hidróxido amónico (NH40H) o en amoníaco

(NH3) ; en cualquiera de ambos casos, en proporción equivalente a 3 a 6 kg de

15 amoníaco líquido por cada 100 kg de rechazo a una temperatura superior o igual a

1 00°C; y, mediante despresurización de la materia orgánica resultante, recupera-

ción del amoníaco....

1. Procedimiento para el aprovechamiento industrial de rastrojos de plantas

ricas en médula, tal como el maíz, caracterizado porque comprende

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- una fase previa de acondicionamiento del rastrojo de la planta, que com-

prende las operaciones de

a) cosechar y desecar por separado la paja y los porta semillas desecados;

b) obtener de los porta semillas dos fracciones según la naturaleza de sus

1 O tejidos, según se correspondan a hojilla (b1) o a médula (a1 ) , respectivamente; y

e) trocear la paja desecada para obtener una fracción de densidad liviana,

asimilable a hojilla (b2) , y otra fracción de densidad alta, para posteriormente obte-

ner de esta fracción de densidad alta dos subsiguientes fracciones según la natura-

leza de los tejidos, según se correspondan a médula (a2) o a fibra (C) , respectiva-

15 mente, y

- una fase de aprovechamiento, en la que al menos una parte de las fraccio-

nes de hojilla (b1 y b2) se quema para obtener energía calorífica, al menos una

parte de la fracción de fibra (C) se destina a la obtención de pasta papelera, y al

menos una parte de la fracción de médula (a1 y a2) se destina a la fabricación de

20 piensos.

2-Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque las lejías

negras que se obtienen como subproducto del proceso industrial de obtención de

pasta de papel a partir de la fracción de fibra (C) , con hidróxido sódico, o potásico,

25 se neutraliza con ácido nítrico hasta pH 6 a 7, añadiéndose el ácido nítrico a razón

de 1 parte de nítrico a 3 de agua aproximadamente mientras la lejía negra se agita,

preferentemente a más de 400 rpm, y con posterioridad se acidifica con ácido car-

bónico procedente del anhídrido carbónico producido en la combustión de la frac-

ción hojilla (b1 y b2) , precipitándose lignina, que es por si misma un abono, suscep-

30 tibie de enriquecerse con nitrógeno, potasio y fósforo, como también con diversos

microelementos.

3-Procedimiento según la reivindicación anterior caracterizado porque des-

pués de la extracción de la lignina queda un substrato rico en polisacáridos, hexo-

5 1O sas y pentosas, que se concentra en forma de jarabe o melaza y que se utiliza para la producción de piensos compuestos equilibrados; o alternativamente se fermenta a alcohol mediante los microorganismos celulíticos, hemicelulíticos y productores de alcohol o con sus respectivos encimas.

4. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque de la frac-ción de fibra (C) se obtiene pasta papelera mediante pulpeado por uno de los pro-cedimientos alcalinos estándar, o bien, con hidróxido amónico (NH4 0H) , o con amoníaco (NH3) , en estos dos últimos casos llevándose a cabo el pulpeado a alta concentración y a presión superior a la atmosférica y a temperatura de 100 oc o superior, durante un tiempo suficiente para que se rompan los enlaces de la lignina con la celulosa y la hemicelulosa, recuperándose el amoníaco por despresurización, para su reutilización.

15 5. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque en la operación e) de la fase previa de acondicionamiento, la paja se trocea en fragmentos de longitud inferior a 6 cm de largo y posteriormente se clasifica por densidades mediante un separador neumático o de disparo.

20 6. Procedimiento según la reivindicación 5 caracterizado porque para obte-ner de la fracción de densidad alta las subsiguientes fracciones de médula (a2) y fibra (C) , se utilizan molinos desmeduladores.

25 7 . Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque en la operación b) se utilizan molinos desmeduladores para separar las dos fracciones que corresponden a hojilla (b1) y médula (a1 ) .

30 8-Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la parte de la fabricación de piensos es superior al 5% del rastrojo total empleado; porque la parte de las fracciones de hojilla (b1 y b2) que se destina a obtener energía calorífica es superior al 1 O % del rastrojo total empleado; y porque la parte de la fracción de fibra (C) que se destina a pasta papelera es su-perior al 1 O % del rastrojo total empleado.

9-Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores,

caracterizado porque al menos parte de las fracciones de médula (a1 y a2) , hojilla

(b1 y b2) y fibra (C) que no se destinan a la fabricación de piensos, obtención de

energía calorífica y obtención de pasta papelera, respectivamente, se emplean para

5 la obtención de alcohol y lignina sometiéndose dicha parte de rechazo (D) a la ope-

raciones de:

- calentamiento en hidróxido amónico (NH40H) o en amoníaco (NH3) a una

temperatura superior a 1 00°C y a una presión superior a la presión atmosférica, un

tiempo suficiente para que se rompan las uniones de la lignina con la celulosa y la

1 O hemicelulosa;

- evaporación del amoníaco mediante despresurización, y recuperación del

mismo;

- fermentación de los hidratos de carbono resultantes mediante estirpes se-

lectas de microorganismos celulíticos, hemicelulíticos o productores de alcohol (o

15 sus respectivos encimas) ; y

- separación de los alcoholes mediante destilación, con el calor residual de

la combustión de las hojillas (b1 y b2) en la producción de energía.

10. Procedimiento según la reivindicación anterior, caracterizado porque del

20 licor resultante de la operación de fermentación se precipita la lignina, mediante el

C02 de la combustión de la parte de la fracción de hojilla (b1 y b2) destinada a la

producción de energía calorífica.

11. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores,

caracterizado porque al menos parte de las fracciones de hojilla (b1 y b2) y fibra C

25 que no se destinen a la obtención de energía calorífica ni a obtención de pasta pa-

pelera, respectivamente, se emplean para la obtención de piensos compuestos

equilibrados, sometiéndose dichas partes de rechazo (D) a las operaciones de:

- calentamiento en hidróxido amónico (NH40H) o en amoníaco (NH3) ; en

cualquiera de ambos casos, en proporción equivalente a 3 a 6 kg de amoníaco lí-

30 quido por cada 100 kg de rechazo (O) a una temperatura superior o igual a 1 00°C; y

- recuperación del amoníaco mediante despresurización de la materia orgá-

nica resultante.

12. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 1 O, carac-terizado porque al menos parte de las fracciones de hojilla (b1 y b2) y fibra C que no se destinen a la obtención de energía calorífica ni a obtención de pasta papele-ra, respectivamente, se emplean para la obtención de piensos compuestos equili-

brados, sometiéndose dichas partes de rechazo (O) a la operación de tratamiento uniforme de cada 1 OOkg de rechazo (O) con 20 a 25 litros de una disolución de hidróxido sódico del 20% en agua, aplicándose dicha disolución gradualmente a presión y pulverización muy fina, haciéndose dicha mezcla a presión.

1.

13. Procedimiento según la reivindicación 12, caracterizado porque com-prende la operación posterior de granular la mezcla inmediatamente.

14. Procedimiento según la reivindicación 12, caracterizado porque com-prende la operación posterior de calentar la mezcla a 80°C durante 15 minutos y 15 granular a continuación.

15. Procedimiento según la reivindicación 12, caracterizado porque com-prende la operación posterior de acumular dicha mezcla, muy prensada, compacta-da, a temperatura del orden de los 25°C durante 24 horas, de maduración, en un contenedor que a la vez que guarde el calor que se produce en la reacción química de la mezcla, permita la salida del vapor de agua resultante, y granular a continua-ción.