Procedimiento para el aprovechamiento de los subproductos de la industria cervecera mediante la obtención de aceite con uso biocombustible.

Procedimiento para el aprovechamiento los subproductos de la industria cervecera,

con la obtención de aceite de bagazo de cerveza o de aceite de mezclas de bagazo y levadura de cerveza, mediante las etapas de secado, expandido (opcional), extracción mediante disolvente, destilación de aceite, secado del aceite, desolventizacion, tostado (opcional) secado y enfriado del bagazo una vez extractado, recuperación del disolvente y absorción del solvente.

Se obtienen dos productos: Un nuevo aceite vegetal, cuyo uso fundamental es como biocarburante sostenible, si bien también se puede emplear para alimentación animal, y como coproducto se obtiene un bagazo sin aceite y seco, que se puede emplear tanto para alimentación animal como para panificación o complemento alimenticio así como biomasa.

Procedimiento para el aprovechamiento de los subproductos de la industria cervecera mediante la obtencion de aceite con uso biocombustible.

AMBITO DE LA INVENCIÓN 5

La invención se adscribe al sector de reciclado de subproductos y sufre conversión en elementos útiles.

La producción de la cerveza tiene dos subproductos principales en su proceso de producción. El bagazo de cerveza y la levadura. Tras el proceso empleado se obtiene un 10 aceite útil como biocombustible sostenible, bien mediante mezcla, conversión a biodiesel mediante transesterificación y esterificación ácida, o como materia prima en los procesos de hidrogenación y mezcla con petrodiesel.

DESCRIPCIÓN DEL ESTADO DE LA TÉCNICA 15

El bagazo de cerveza, o cebadilla es un subproducto de la industria cervecera resultante del proceso de prensado y filtración del mosto obtenido tras la sacarificación del grano de cereal (cebada básicamente) malteado. Es un producto muy húmedo, que contiene entre un 70-80% de agua. En el mercado recibe otros nombres como el de cebadilla de cerveza. Según la bibliografía consultada tiene alrededor de 2-3% de materia grasa/peso húmedo que se 20 traduce en un 7-9% de materia grasa sobre peso seco.

Este bagazo es altamente nutritivo para los animales, principalmente para el ganado vacuno, por su elevado contenido de proteínas y fibra. Debido a su alto contenido en agua, no se puede almacenar, ya que comienza a fermentar a las pocas horas de su 25 almacenamiento, siendo entonces no apto para su consumo animal y de difícil eliminación, quedando como un residuo que genera problemas medioambientales. Por tanto nos encontramos con un producto con menos de 24 h de vida útil lo que condiciona su empleo.

La cerveza se produce· fermentando malta con levadura. Esta levadura aunque se reutiliza, 30 al final de algunos ciclos de producción, se rechaza. Parte se vende para herbolarios y parte para pienso. Sin embargo no tiene mucho valor a la salida de fábrica. Con el proceso descrito en la invención, se podría tratar junto con el bagazo para su secado y extracción.

Las fábricas de cerveza tienen un aumento de producción elevadísimo de abril a septiembre 35 coincidiendo con el aumento de la demanda. Este aumento de producción conlleva un aumento de generación de bagazo lo que hace que las mismas cabezas de ganado tengan que admitir este aumento de la oferta en verano. Este hecho obliga a las fábricas a prácticamente regalar este subproducto en dicha época, vista la necesidad de consumo inmediato que le caracteriza respecto de los subproductos de otras industrias 40 agroalimentarias, que también se derivan al sector de los piensos.

Esta problemática ha hecho que se investigue profundamente en la estabilización y el aumento de valor añadido de este subproducto para piensos, y de hecho la mayoría de las patentes que se encuentran registradas en la base de datos de la oficina de patentes y 45 marcas así lo corroboran. De esta forma, la mayoría de las patentes profundizan en las posibles mejoras de la cebadilla en su empleo sobre pienso animal, (W02006056628) bien ensilándolo, (patente ES2342868, ES0479307, ) mediante secado (ES2170376, ES2068776) , mediante fermentación (ES2351808, ES2257208) o empleo de diversas enzimas (ES2383117) etc. 50

Nos encontramos pues ante un subproducto de valor prácticamente simbólico por su escasa vida útil, que se ha investigado profundamente con el objetivo de hacerlo menos perecedero.

Por último decir que además de las anteriores patentes mencionadas, hay una patente que habla de su empleo como biogás (ES2305016) y una última de la Universidad de Cádiz, que 5 habla de la posibilidad de extractar azucares y aceites de la cebadilla, en un proceso muy complejo, donde la materia prima se centrifuga y muele, y se somete a una extracción por disolventes seguida de lavados en serie y filtrados para su purificación. En el mismo proceso mediante hidrólisis y neutralización se obtiene azúcar y un residuo sólido. Este proceso es muy distinto del invento que se va a describir a continuación, donde la materia prima se seca 10 no solo mecánicamente sino térmicamente, se expande y se emplea un único disolvente, la mezcla de disolvente - aceite se separa tan solo por destilación, sin lavados sucesivos de material. Como subproducto se obtiene un bagazo sin aceite.

En el proceso que se va a describir, a diferencia de todos los demás, se establecen unas 15 etapas de pretratamiento del bagazo (secado mecánico y térmico y expandido) , necesarias para a continuación extractarlo con un disolvente apolar, empleando, si se desean, las fábricas ya existentes de extracción de aceites vegetales por disolvente, siempre y cuando se adapten las condiciones de proceso a las nuevas condiciones descritas en este documento. 20

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

El proceso consiste en la obtención de un aceite vegetal nuevo, procedente de subproductos de cerveza y de un bagazo extractado· y seco con lo que se impide su 30 rápida degradación. 25

La invención describe el reciclado de este subproducto perecedero (bagazo o bagazo mezclado con levadura) . Su procesado hace que se obtenga un aceite de bagazo, adecuado como materia prima para biocarburante sostenible o para alimentación animal.

La invención permite también obtener un bagazo sin aceite, no perecedero y estabilizado en el tiempo, que se puede emplear como pienso o producto alimentario sin el hándicap de la rápida degradación.

La extracción continua por disolvente, para la obtención de aceites vegetales, es una técnica 35 ampliamente utilizada para la obtención directa de aceite de una extensa gama de materias primas; entre ellas, la práctica totalidad de las semillas oleaginosas se suelen extractar por disolvente. Este aceite de semillas se comercializa bien como alimentario o bien se deriva al sector de biocombustibles, en lo que se denomina biodiesel de primera generación, caracterizado por tener una materia prima que compite con la demanda alimentaria y por 40 tanto sin carácter de sostenibilidad.

En este nuevo proceso se adapta la metodología de la extracción por disolvente a la nueva materia prima que se pretende emplear, modificando las condiciones de operación a lo largo de las etapas del proceso. Además, para que la extracción sea eficaz, se realiza un 45 nuevo proceso de pretratamiento de la materia prima.

El producto resultante es un nuevo aceite vegetal compuesto mayoritariamente por triglicéridos de ácidos grasos. Este aceite vegetal se puede usar como biocombustible, bien directamente o bien empleándolo como reactivo principal en fábricas productoras de 50 biodiesel, de aceites vegetales hidrogenados, etc. También se puede emplear para alimentación animal.

El procedimiento que se emplea para este objetivo se compone de las siguientes etapas:

a) Secado de la materia prima b) Expansión (opcional) 5

c) Extracción por disolvente d) Destilación de la mezcla disolvente-aceite obtenida e) Secado del aceite f) Desolventización, tostado (opcional) secado y enfriado de la cebadilla extractada g) Recuperación del solvente 10

h) Absorción de solvente (opcional)

Dentro de las mismas, los procesos de expandido, tostado y absorción del disolvente son opcionales. El de expandido mejora la eficacia de la extracción, aunque ésta se puede hacer sin dicha etapa, el tostado se realiza si el producto se va a dirigir alimentación animal o 15 humana, por la mejora en características nutricionales. La absorción del solvente es una etapa que trata de mejorar la calidad del aire que contiene el circuito de extracción, de manera que se emita una menor cantidad de solvente en el mismo.

En la figura 1 se puede observar un diagrama de bloques de este proceso productivo, donde 20 se ve como es la secuencia del proceso. En el diagrama se puede observar como los procesos de expandido y tostado son opcionales, mientras que las demás etapas son necesarias para obtener tanto un nuevo aceite vegetal como un bagazo seco y sin aceite. La última etapa opcional, de absorción de solvente, no viene representada, ya que no se encontraría dentro de la línea de proceso, ni modifica las características de los productos, 25 sino que se emplea para que el aire dentro de los circuitos, salga con la menor cantidad de disolvente posible.

A continuación se procede a la descripción de cada una de las etapas:

a) Secado Para obtener el aceite se emplea un disolvente orgánico (hexano, heptano o similar) . Pero estos disolventes orgánicos son inmiscibles en agua, y por tanto se hace necesario secar primero el bagazo, bien mediante métodos mecánicos y/o secado térmico.

El objetivo... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento de aprovechamiento de subproductos de la industria cervecera mediante la obtención de aceite de bagazo de cerveza o de bagazo y levadura de cerveza caracterizado por las siguientes etapas:

a. Secado b. Extracción mediante disolvente c. Destilación de aceite d. Secado del aceite e. Desolventización, secado y enfriado del bagazo una vez extractado 10

f. Recuperación del disolvente

2. Procedimiento según reivindicación 1 en el que se añade una etapa adicional de expandido entre las etapas de secado y extracción por disolvente del bagazo.

3. Procedimiento según reivindicación 1 en el que se añade una etapa adicional de tostado del bagazo entre las etapas de desolventización y secado del bagazo una vez extractado.

4. Procedimiento según reivindicación 1 en el que se añade una etapa adicional de absorción del solvente tras la etapa de recuperación del disolvente. 20

5. Procedimiento según reivindicación 1 en el que la etapa de secado se lleva a cabo mediante métodos mecánicos y/o térmicos, hasta obtener una materia prima con un contenido en humedad inferior al 10%.

6. Procedimiento según reivindicaciones 1 en el que para el secado se emplean métodos mecánicos, tales como centrifugas y/o prensas de tornillo y/o filtros debanda seguidos de métodos térmicos.

7. Procedimiento según reivindicación 2 en el que la etapa de expandido, se realiza dentro 30 de un equipo expander o estruder, donde el bagazo o la mezcla de bagazo y levadura, entra en una carcasa con un tornillo sin fin y se somete a presiones y temperaturas máximas de 40 bar y180ºC.

8. Procedimiento según reivindicación 2 en el que, para la etapa de expandido, se emplea 35 un procedimiento en húmedo, con un equipo expander o estruder en cuyo interior se inyecta vapor. El equipo trabaja a presiones entre 15-30 bar.

9. Procedimiento según reivindicación 1, caracterizado porque el bagazo o el bagazo junto con la levadura de cerveza se extracta en un extractor sólido liquido empleando disolventes 40 apolares, tales como el hexano o el heptano, a temperaturas entre 40 y 70°C y a presiones próximas a la presión atmosférica ~ 100 mbar.

10. Procedimiento según reivindicación 9 caracterizado porque el extractor empleado es un extractor sólido líquido donde bagazo o el bagazo junto con la levadura de cerveza, se 45 extracta empleando hexano o heptano como disolvente, a temperaturas entre 45 y 65°C y a presiones próximas a la presión atmosférica ~ 50 mbar.

11. Procedimiento según reivindicación 9 caracterizado porque se emplea un extractor sólido líquido cuyo fondo contiene unas barras o rejas o bien está perforado o taladrado, y 50 donde el movimiento del material avanza en contracorriente a los lavados de solvente.

12. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que la etapa de destilación de la mezcla aceite de bagazo (o de bagazo con levadura de cerveza) y hexano o heptano se produce a una presión de entre 200 a 500 mbar por debajo de la presión atmosférica y temperaturas no superiores a 160°C.

13. Procedimiento según la reivindicación 12 donde para la primera etapa de la destilación de aceite-disolvente se emplea como fluido de intercambio de calor, los gases procedentes de la etapa de desolventización del bagazo extractado.

14. Procedimiento según la reivindicación 12, donde, en la segunda etapa de la destilación, 10 se emplean equipos de destilación de carcasa-tubos en los que el intercambio de calor, se realiza empleando vapor a presión inferior a 10 bar.

15. Procedimiento según la reivindicación 12 en el que la última etapa de la destilación se realiza en un equipo de destilación de platos perforados, empleando vapor como fluido de 15 arrastre del disolvente.

16. Procedimiento según la reivindicación 1 en el que el aceite destilado se seca a temperaturas d.

7. 140ºC y vacío entre 550 y 700 mbar por debajo de la presión atmosférica. 20

17. Procedimiento según la reivindicación 1 en el que el aceite secado se enfría a una temperatura inferior a 60°C.

18. Procedimiento según las reivindicación 1, caracterizado por que la obtención de un 25 bagazo de cerveza sin aceite y con una humedad inferior al 15% se realiza, mediante la desolventización, secado y enfriado del bagazo extractado, realizando todos estos pasos a presión atmosférica y con temperaturas que no superan los 170°C.

19. Procedimiento según la reivindicación 1 donde en la etapa de desolventización el fluido 30 de intercambio de calor es el vapor seco, a una presión inferior a 12 bar.

20. Procedimiento según la reivindicación 1 donde, al final de la etapa de la desolventización se inyecta vapor directamente sobre el bagazo extractado.

21. Procedimiento según la reivindicación 3 donde en la etapa de tostado se inyecta vapor de menos de 12 bar de presión directamente sobre el bagazo extractado y desolventizado, durante un tiempo mínimo de 20 minutos a una temperatura entre 110 Y 160°C.

22. Procedimiento según la reivindicación 3 donde en la etapa de tostado el fluido de 40 intercambio de calor es el vapor seco, a una presión inferior a 12 bar.

23. Procedimiento según la reivindicación 1 donde, en las etapas de secado y enfriado del bagazo extractado, el fluido de intercambio de calor es el aire atmosférico vehiculado a través de ventiladores. 45

24. Procedimiento según las reivindicación 1 donde la etapa de recuperación de disolvente se realiza condensando todo el disolvente evaporado, en esta etapa el disolvente procedente de la etapa de destilación, se condensa a vacío y el procedente de la desolventización del bagazo, se condensa a presión atmosférica, posteriormente se realiza 50 una separación del agua-disolvente condensado empleando decantadores y/o centrífugas.

25. Procedimiento según reivindicación 4 donde en la etapa de absorción del solvente que se encuentra en el aire del circuito, se emplea aceite mineral o vegetal, como fluido de absorción de los gases de disolvente.

26. Aceite de bagazo de cerveza obtenible según el procedimiento recogido en cualquiera 5 de las reivindicaciones 1-25.

27. Aceite de mezclas de bagazo de cerveza y levadura de cerveza obtenible según el procedimiento recogido en cualquiera de las reivindicaciones 1-25.

28. Bagazo de cerveza seco y sin aceite obtenible según el procedimiento recogido en cualquiera de las reivindicaciones 1-25.

29. Mezclas de bagazo de cerveza y levadura de cerveza seca y sin aceite obtenible según el procedimiento recogido en cualquiera de las reivindicaciones 1-25. 15

30. Uso de aceite de bagazo de cerveza según reivindicación 26 para biocarburante.

31. Uso del aceite de bagazo de cerveza según reivindicación 26 para alimentación animal.

32. Uso de aceite de bagazo y levadura de cerveza según reivindicación 27 para biocarburante.

33. Uso del aceite de bagazo y levadura de cerveza según reivindicación 27 para alimentación animal. 25

34. Uso de bagazo de cerveza seco y sin aceite según reivindicación 28 para alimentación animal, panificación, complemento alimenticio o biomasa.