PROCESO PARA EL APROVECHAMIENTO DE SUBPRODUCTOS DE LA INDUSTRIA AGROALIMENTARIA PARA LA OBTENCIÓN DE PRECURSORES DE BIOCOMBUSTIBLES, ALIMENTOS FUNCIONALES Y COSMÉTICOS.

Proceso para el aprovechamiento de subproductos de la industria agroalimentaria para la obtención de precursores de biocombustibles,

alimentos funcionales y cosméticos.

La presente invención tiene por objeto obtener productos de alto valor añadido a partir de subproductos de la industria agroalimentaria, siendo un material de referencia el bagazo de cerveza.

Los productos obtenidos como resultado de este proceso son el aceite y la melaza, cada uno de los cuales pueden aprovecharse en diferentes aplicaciones.

PROCESO PARA EL APROVECHAMIENTO DE SUBPRODUCTOS DE LA INDUSTRIA AGROALIMENTARIA PARA LA OBTENCIÓN DE PRECURSORES DE BIOCOMBUSTffiLES, ALIMENTOS FUNCIONALES Y COSMÉTICOS.

SECTOR DE LA TÉCNICA AL QUE SE REFIERA LA INVENCIÓN. La presente invención se refiere a los sectores de la producción de biocombustibles, agroalimentario y sector de producción de cerveza.

ESTADO DE LA TÉCNICA ANTERIOR A LA FECHA DE PRESENTACIÓN. La industria agroalimentaria genera una sene de residuos que, tratados convenientemente, pueden ser utilizados para la obtención de precursores de biocombustibles y de productos de alto valor añadido. Estos últimos pueden ser reutilizados en la propia industria agroalimentaria o en la elaboración de alimentos funcionales y cosméticos. La biomasa residual de la industria agroalimentaria contiene lípidos, carbohidratos, proteínas y compuestos de interés industrial. La única limitación a su uso como precursores de biocombustibles radica en la rentabilidad económica del proceso de obtención de los distintos precursores y en la calidad de estos. Para el proceso que se describe a continuación se estima que el contenido mínimo en lípidos y carbohidratos que haría rentable el proceso se sitúa en un 5 % y un 20 % respectivamente.

A continuación vamos a describir el proceso global particularizado para el caso del residuo de la industria cervecera.

El proceso de elaboración de la cerveza requiere de cuatro ingredientes principales, agua, levadura, lúpulo y malta. La malta proviene del proceso de malteado de granos de cereal (cebada generalmente) . La elaboración de la cerveza consta de varias etapas. La primera es la molienda de la malta, seguidamente se procede a la etapa de maceración donde la malta molida se pone en contacto con el agua, lo que permite que las enzimas (formadas durante la germinación) degraden los constituyentes de la malta (carbohidratos y proteínas) a formas solubles y, entonces se origina el líquido que se va

a fermentar, denominado mosto. Posteriormente el mosto es retirado mediante prensado y filtrado y al resto sólido de esta etapa se le denomina bagazo de cerveza. Básicamente está formado por los restos de grano y cascarilla del cereal. (Fuente: Microbiología Industrial, Alicia Hemández, Ileana Alfaro y Ronald Arrieta, Primera edición, Editorial Universidad Estatal a Distancia, San José, Costa Rica, 2003) .

El bagazo es un producto húmedo cuyo contenido en materia seca es de un 20-25%. No se observan diferencias significativas en la composición química correlacionadas con el contenido de materia seca, aunque éste es variable. En el mercado recibe otros nombres como el de cebadilla de cerveza, y es el término equivalente a lo que el mundo anglosajón conoce como "wetbrewers 's grains".

El bagazo de cerveza es un subproducto rico en proteínas, siendo su contenido proteico medio de un 24-26% sobre materia seca. El extracto etéreo representa un 6%. Es un subproducto rico también en fibra, con un contenido en FND del 44% y en F AD del 20%, aunque se trata de un fibra muy poco efectiva (18%) . El contenido en lignina es de un 5% y el de cenizas de un 7%. En el residuo mineral destaca su contenido en fósforo (6 glkg) , siendo más bajo (3 glkg) el contenido en Ca.

(Fuentes: Fundación española para el desarrollo de la nutrición animal. http://www 1.etsia. upm.es/fedna/Subp _humedos/bagazocerveza.htm

Zootecnia, Bases de producción animal, Tomo III, Alimentos y racionamiento, Página 72, Carlos Buxadé, Grupo Mundi-Prensa, 1995, ISBN 84 7114-565-0) .

(Fuentes: Zootecnia, Bases de producción animal, Tomo III, Alimentos y racionamiento, Página 141, Carlos Buxadé, Grupo Mundi-Prensa, 1995, ISBN 84 7114-565-0) .

Otra posible utilización del mismo queda recogida en la patente de Chyba y colaboradores (US patent, 4, 197.321. 1980) en la que se utiliza el bagazo de cerveza para obtener un extracto que sirve para incrementar el valor nutricional de la cerveza.

El biodiesel es un combustible de ignición por compresión hecho a partir de aceites vegetales o grasas animales en su mayoría. El combustible puede ser usado puro o mezclado en diferentes formulaciones (blending) con gasóleos obtenidos del petróleo. Antes de su uso como combustible, el aceite vegetal primero se le hace reaccionar químicamente con un alcohol (generalmente metanol) mediante un proceso llamado transesterificación. Este proceso químico produce un aceite formado por ésteres de ácidos grasos y glicerol. El glicerol es separado antes de que los ésteres de ácidos grasos sean usados como combustibles. El aceite esterificado puede ser usado en la mayoría de motores diesel sin modificaciones del motor, sin embargo suele mezclarse con otros aceites diferentes obtenidos por el mismo proceso y con gasóleo procedente del petróleo con el fin de mejorar sus propiedades como combustible. En general el biodiesel es considerado como un recurso biodegradable, de combustión limpia y seguro. (Fuentes: Chemical and Bioassay Analyses of Dieseland Biodiesel Particulate Matter: Pilot Study FINAL REPORT. Norman Y. Kado, Robert A. Okamoto and Paul A. Kuzmicky.

Department of Environmental Toxicology, University of California, Davis, California 95616 November 1996) .

Como materia prima para el proceso de transesterificación se suele partir de las siguientes fuentes:

• Grasas de origen animal.

• Aceites sin usar. Entre los más utilizados están los aceites de colza, soja, lino, girasol, palma, coco, cáñamo, algodón, y cacahuete.

• Aceite vegetal usado.

• Materias primas y cultivos con alto contenido de celulosa (lignocelulósicos ) , cuyos carbohidratos se encuentran en formas más complejas (madera, residuos agrícolas y forestales, cultivos lignocelulósicos, material herbáceo, etc.) .

• Aceite de halófitas como la salicornia.

5 El bioetanol o alcohol etílico de origen vegetal se obtiene por fermentación de mostos azucarados que dan lugar a "vinos" de grado alcohólico variable (normalmente entre el 1O y el 15% ) . Este alcohol se puede concentrar más tarde por destilación hasta la obtención del denominado alcohol hidratado ( 4-5% de agua) o llegar hasta el alcohol absoluto tras un proceso específico de deshidratación.

El etanol hidratado (CzHsOH) se puede utilizar directamente en los motores de explosión convencionales con ligeras modificaciones, con unos rendimientos análogos a lo~ que se obtienen con la gasolina.

1º 15 El etanol absoluto (deshidratado) se puede utilizar en mezcla con la gasolina normal (hasta un 22% en la actualidad) , para aumentar el índice de octano y producir "supercarburantes sin plomo", que reducen las emisiones de contaminantes. Estos carburantes se conocen con el nombre de gasoholes y están siendo utilizados en alrededor de 35 países (especialmente en Estados Unidos y Brasil) . El etanol absoluto también se puede añadir al gasóleo para emplearlo en motores diesel (normalmente en mezclas del 10-15% de etanol) con la misma finalidad de reducir la contaminación. Así se hace, por ejemplo, en Tours (Francia) y Estocolmo (Suecia) .

20 El bioetanol también se usa para la síntesis del ETBE (5-etil-tert-butil-éter) , aditivo de las gasolinas que incrementa el número de octanos. Normalmente se usa en mezclas del 10-15%. (Fuente: Empresa y energías renovables, lo que su empresa debe saber sobre energías renovables, eficiencia energética y Kioto. Pepa Mosquera Martínez, Luis Merino Ruesga. Edita: Fundación Confemetal, Madrid ISBN: 84-96169-70-7) .

El bioetanol puede obtenerse a partir de tres tipos de materias prima:

25 • Cultivos y materiales con alto contenido de sacarosa, como la caña de azúcar, la remolacha azucarera, el sorgo dulce y las melazas, entre otros.

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l. Proceso para el aprovechamiento de subproductos de la industria agroalimentaria con un contenido en lípidos y fibra alimentaria igual o superior al 5% y el 20% respectivamente en base seca, caracterizado porque comprende las siguientes etapas:

Etapa de acondicionamiento de la línea principal, que consta de las operaciones de dosificación, eliminación de agua y molienda de dichos subproductos.

Etapa de extracción sólido-líquido en régimen continuo, semicontinuo o discontinuo de lípidos mediante el uso de un disolvente orgánico, de la línea principal.

Etapa de separación de sólidos de la línea principal, mediante filtración se obtienen dos corrientes secundarias, la primera, constituida mayoritariamente por disolvente, que contiene el aceite en disolución, y la segunda, constituida por un residuo lignocelulósico sólido, y que conteniene trazas del disolvente con aceite disueltos.

Etapa de tratamiento de la corriente secundaria que contienen el aceite que consta de una operación de eliminación del disolvente de esta corriente secundaria para la obtención del aceite mediante procesos térmicos cuya temperatura no podrá superar 150 oc para evitar el craqueo de los mismos.

Etapa de tratamiento de la corriente secundaria que contiene el residuo lignocelulósico que consta de las operaciones:

o Hidrólisis ácida de esta corriente secundaria para la degradación de los polisacáridos presentes en el residuo sólido, procedentes de la fibra alimentaria, para la producción de azúcares y obteniéndose como subproducto lignina.

o Neutralización del ácido empleado en la etapa de hidrólisis, mediante la adición de una base.

o Concentración y/o cristalización de los azúcares obtenidos mediante eliminación de agua por métodos térmicos, a temperaturas inferiores a 105°C para evitar la caramelización de los azúcares.

2. Uso del proceso según reivindicación 1 donde el subproducto empleado es bagazo de cerveza.

3. Uso de los productos obtenidos por el proceso descrito en reivindicación 1 para la obtención de precursores de biocombustibles, alimentos funcionales, cosméticos y consumo alimentario.

4. Uso del producto obtenido de la etapa de tratamiento de la corriente secundaria que contiene el aceite según reivindicación 1, como precursor de la producción de biodiesel.

5. Uso del producto obtenido de la etapa de tratamiento de la corriente secundaria que contiene el aceite según reivindicación 1, para la corrección de propiedades de biodiesel obtenido por otras fuentes.

6. Uso del producto obtenido de la etapa de tratamiento de la corriente secundaria que contiene el residuo lignocelulósico, según reivindicación 1 para complementar los azúcares utilizados en la producción de cerveza, no constituyendo así un aditivo.

7. Uso del producto obtenido de la etapa de tratamiento de la corriente secundaria que contiene el residuo lignocelulósico, según reivindicación 1 como precursor de la producción de bioetanol.

8. Uso de los productos obtenidos por el proceso descrito en reivindicaciones 1 y 2 para la obtención de precursores de biocombustibles, alimentos funcionales, cosméticos y consumo alimentario.

9. Uso del producto obtenido de la etapa de tratamiento de la corriente secundaria que contiene el aceite según reivindicación 1 y 2, como precursor de la producción de biodiesel.

s 10. Uso del producto obtenido de la etapa de tratamiento de la corriente secundaria que contiene el aceite según reivindicación 1 y 2, para la corrección de propiedades de biodiesel obtenido por otras fuentes.

11. Uso del producto obtenido de la etapa de tratamiento de la corriente secundaria que contiene el residuo lignocelulósico, según reivindicación 1 y 2 para complementar los azúcares utilizados en la producción de cerveza, no constituyendo así un aditivo.

12. Uso del producto obtenido de la etapa de tratamiento de la corriente secundaria que contiene el residuo lignocelulósico, según reivindicación 1 y 2 como precursor de la 15 producción de bioetanol.