APROVECHABLE COMO SUPLEMENTO DIETARIO A PARTIR DE TORTA DE PRENSADO GENERADA EN LA EXTRACCIÓN DE ACEITE DE PALMA

ANTECEDENTES TÉCNICOS

El desarrollo de la industria en torno a la palma de aceite ha ido en aumento durante los últimos años debido al aprovechamiento que puede darse a todas las partes de esta planta. Es así como de la palma de aceite se pueden aprovechar el tronco, las hojas y los frutos, en donde el tronco y las hojas se utilizan como materia prima en la elaboración de muebles y pulpa de papel, mientras que de los frutos se obtiene principalmente aceite de palma. Al día de hoy, el cultivo de palma de aceite es el que produce una mayor cantidad de aceite por hectárea sembrada, siendo este aceite ampliamente utilizado en la industria alimentaria y oleoquímica.

Para la extracción del aceite de palma, se realiza la cosecha de los frutos, mediante el corte de los racimos que contienen dicha fruta y que se encuentran directamente de la planta. En dichos racimos, los frutos conforman alrededor del 65% en peso del racimo, mientras que el restante 35% corresponde al raquis, el cual se caracteriza por un alto contenido de fibra y es el encargado de sostener y dar soporte a los frutos en la planta.

El procesamiento de los racimos para la extracción del aceite requiere la implementación de plantas de beneficio, en las cuales se inicia el procesamiento con la esterilización del racimo a altas temperaturas, que busca además evitar posibles aumentos de los ácidos grasos libres, facilitar la separación mecánica del fruto, y preparar el mesocarpio de éste para una posterior etapa de prensado.

Seguido de esto, el material se somete a un proceso de desprendimiento de los frutos de los raquis para que dichos frutos puedan ser prensados posteriormente; luego, dicho material pasa a un digestor que macera y acondiciona los frutos para poder extraer el aceite en el siguiente paso de prensado.

El prensado se realiza en una prensa de tornillo, la cual comprime el fruto para extraer el aceite, de tal forma que se obtienen dos corrientes: una corriente líquida conocida como licor de prensa, que entra en una etapa de clarificación que busca recuperar y purificar la mayor cantidad de aceite rojo, y una corriente sólida conocida como torta de prensado, que contiene varios subproductos que pueden ser aprovechados.

Dentro de los subproductos comprendidos en la torta de prensado se encuentran las nueces del fruto y la fibra, las cuales son posteriormente separadas mediante una columna desfibradora. Las nueces libres de fibra se almacenan en silos de secado y luego pasan por molinos rompedores que producen una mezcla de cascarilla y almendra; posteriormente, se separan los componentes de dicha mezcla para, por un lado, obtener la cascarilla que luego va a ser vendida o usada como combustible de caldera, y por el otro lado, secar, almacenar y prensar la almendra con el fin de obtener aceite de palmiste y torta de palmiste, en donde esta última puede ser usada como alimento para animales.

Por otra parte, la fibra que sale de la columna desfibradora pasa por un ciclón encargado de disminuir la velocidad del flujo de la fibra y un transportador que retira parte de la humedad de la misma; dicha fibra, que comprende entre el 13 y 17% del total del racimo, contiene entre un 6% y un 12% de aceite residual con respecto a la fibra seca, 36% de humedad y una capacidad calorífica de 2700 kCal/kg. Por lo tanto, la fibra obtenida es comúnmente usada en calderas para producir, por un lado, vapor que se utiliza en los procesos, y por el otro, energía utilizable en la planta por medio de turbinas de vapor, con lo que es capaz de suplir la demanda energética de la planta, e incluso, dependiendo de la capacidad de la planta, podría producir más energía de la requerida por la planta. En consecuencia, por lo general existe un exceso de fibra que resulta problemático como residuo sólido, por lo que surge la necesidad de plantear alternativas para disminuir dichos residuos sólidos, por ejemplo, mediante el aprovechamiento de este subproducto en otros campos.

En conexión con lo anterior, en el estado de la técnica se describen distintas estrategias para la utilización de los subproductos obtenidos, entre las que se contempla su uso como alimentos para seres vivos.

Tal es el caso de la solicitud KR20140060124, en donde se muestra el uso de un subproducto (fibra del mesocarpio del fruto) del proceso de producción de aceite de palma, o hidrolizado del mismo, como alimento para ganadería, en donde se emplean procesos de hidrólisis para aumentar el contenido de carbohidrato en el alimento.

Además, el artículo“Utilización de los subproductos de la extracción de aceite de palma africana en producción animal’ describe el uso del contenido sólido obtenido luego del proceso de prensado (denominado en el artículo como cachaza) para programas de alimentación debido a su alto contenido de grasa con un porcentaje importante de ácidos grasos esenciales. Dicho artículo reporta que la cachaza es capaz de sustituir en un 100% la fuente energética tradicional (en este caso, torta de soya fortificada con vitaminas y minerales) para cerdos en engorde, y también que la cachaza es capaz de sustituir en un 50% la melaza empleada para la elaboración de bloques nutricionales para bovinos, con lo que se prueba que los subproductos obtenidos de la cachaza son aptos como alimento para animales.

Adicionalmente, la solicitud N16051704 describe un método de extracción de una fracción de la fibra obtenida del prensado, la cual presenta mejores características para ser empleada como suplemento dietario de rumiantes, debido a su alto contenido de aceite residual y un bajo porcentaje de fibra. Dicha solicitud habla de la separación inicial de la fibra de prensado a partir de la torta de prensado por medio de una columna desfibradora, y luego de la separación de dos fracciones de dicha fibra de prensado usando un tambor separador, en donde una fracción está compuesta por hilos largos enredados entre sí que se aprovecha como combustible para la caldera, y la otra fracción comprende un material granulado, fino y denso, aprovechable como suplemento dietario para rumiantes. Sin embargo, el procesamiento posterior de la torta de prensado para la obtención de dicho material granulado resulta costoso pues se requiere de un tambor separador de gran tamaño para la separación de la fibra, además de transportadores sinfín y elevadores de cangilones adicionales para llevar los hilos de fibra hacia la caldera, que elevan la demanda energética del proceso, e incluso un paso adicional de purificación de la fracción de fibra granulada.

Por lo tanto, y teniendo en cuenta que se ha identificado una fracción aprovechable como suplemento dietario dentro de la fibra obtenida del proceso de prensado, surge la necesidad de continuar desarrollando metodologías que permitan la separación de dicha fracción comprendida por el material granulado aprovechable como suplemento dietario para animales, y que además se puedan plantear metodologías que requieran una menor cantidad de energía para llevarse a cabo.

Características básicas de la invención

Ahora bien, teniendo en cuenta las enseñanzas del estado de la técnica anterior y partiendo de la base de los procesos actualmente conocidos en el estado de la técnica que involucran los subproductos del proceso de extracción de aceite de palma, el solicitante de la invención en cuestión consideró importante desarrollar un proceso para obtener de manera más eficiente y novedosa la fracción de fibra aprovechable como suplemento dietario comprendida en la torta de prensado.

Con base en esto, el solicitante parte de la definición de dos fracciones de fibra, la fracción de hilos fibrosos y la fracción granulada, para desarrollar un proceso que permite la separación de la fracción granulada del resto de la torta de prensado resultante en la extracción del aceite de palma, durante el proceso de transporte de la misma hacia la columna desfibradora. Dicho proceso comprende las siguientes etapas: 1. Separación de la fracción granulada del resto de la torta de prensado (nueces y fibras) mediante un transportador sinfín de paletas con canoas perforadas.

2. Secado de la fracción granulada por medio de un sistema de secado conformado por un transportador neumático acoplado con un radiador, y un ciclón.

En este orden de ideas, la fracción granulada se separa de la torta de prensado durante su transporte desde la prensa, en donde la parte granulada, por un lado, sale hacia un sistema de secado, y por el otro lado, las nueces junto con la fracción fibrosa pasan a la columna desfibradora, y continúan la respectiva separación de las nueces del resto de la fibra.

Luego de dicha etapa de separación, la fracción granulada es secada, con lo cual se retira el agua contenida en dicha fracción hasta alcanzar un porcentaje de humedad inferior al 15%. Dicho granulado seco será usado como suplemento dietario para animales, tales como rumiantes, debido a su alto contenido de grasas, así como un contenido de proteína, fibra, carbohidratos totales y valor calórico significativos a la hora de elegir un producto alimenticio.

Adicionalmente, el proceso de separación de la fracción aprovechable como suplemento dietario tal como se describe en el presente documento resulta ventajoso pues permite que el procesamiento de dicha fracción se realice por separado del tratamiento del resto de la fibra. En ese sentido, y considerando que la mayor parte de la fibra presente en la torta de prensado corresponde a hilos fibrosos, la cantidad de etapas por las cuales tendrá que pasar el grueso de la fibra (hilos fibrosos) se verá significativamente reducido, y por otro lado, se requerirán equipos de menores dimensiones para tratar la fracción aprovechable (principalmente fracción granulada), lo cual influirá directamente en los costes monetarios y requerimientos energéticos del proceso.

A su vez, otra ventaja que presenta el uso del transportador sinfín de paletas con canoas perforadas es que se obtiene una fracción granulada con un porcentaje bajo de impurezas de hilos fibrosos. En este orden de ideas, no se haría necesario someter la fracción granulada a un paso de purificación, por ejemplo, usando un tambor separador o una columna neumática desfibradora.

Por otro lado, los hilos fibrosos que son utilizados como combustible continúan su paso hasta la caldera sin verse afectados por las etapas de obtención de la fracción granulada, por lo que, en caso de que llegase a ocurrir una eventualidad durante la separación de dicha fracción, la obtención de fibra utilizable como combustible no se vería interrumpida.

Descripción detallada de la invención

Teniendo en cuenta lo planteado previamente, el objeto de la presente solicitud y las sorprendentes ventajas técnicas logradas por el inventor, a continuación se describen en detalle las características esenciales, aunque no limitativas, del proceso de separación de la fracción aprovechable como suplemento dietario de las fibras de prensado generadas en la extracción de aceite de palma desarrollado.

Para un mayor entendimiento de la presente invención, el proceso se ilustra en las siguientes figuras:

Figura 1 : esquema general del proceso de separación de la fracción granulada a partir de la torta de prensado proveniente de la extracción del aceite de palma definido por la presente solicitud.

Figura 2: vista detallada del transportador sinfín modificado con canoas perforadas empleado en el proceso descrito en el presente documento.

Figura 3: esquema de una realización preferente del proceso de separación de la fracción granulada a partir de la torta de prensado proveniente de la extracción del aceite de palma de la presente solicitud.

Figura 4: esquema general del proceso de separación de la solicitud N16051704 de la fracción granulada de la torta de prensado proveniente de la extracción del aceite de palma. En la Figura 1 , el proceso definido en la presente solicitud comienza con el prensado (1 ) de un material previamente esterilizado que comprende los racimos de fruta frescos de la palma de aceite, a partir del cual se obtiene el aceite rojo, que luego es procesado y clarificado para obtener el aceite de palma, y la torta de prensado, que pasa a los subsiguientes pasos de separación, tal como se describe a continuación.

La torta de prensado, que contiene las nueces y la fibra de los frutos tratados, pasa a través de un transportador de torta modificado con canoas perforadas (2) que permiten la salida de la fracción granulada con impurezas de la fracción de hilos fibrosos (aproximadamente menos del 15%) mientras el resto de la torta, conformado por las nueces, la fracción de hilos fibrosos y parte de la fracción granulada no recuperada, es llevada hacia la columna desfibradora (5) para su separación en donde, por un lado, las nueces continúan el respectivo procesamiento para la obtención del aceite de palmiste y la torta de palmiste, y por el otro, la fracción de los hilos fibrosos junto con la parte de la fracción granulada no recuperada pasan por un ciclón y llegan a la caldera (6) donde servirán como combustible para la planta.

Aunado a lo anterior, en la Figura 2 se aprecia en detalle el diseño del transportador modificado de la torta de prensado (2), el cual consta de un sinfín provisto de paletas de arrastre y placas laminares horadadas (2a) en la parte inferior del transportador. Las perforaciones de las placas laminares (detalle A) permiten el paso de la fracción granulada fuera del transportador durante el paso del resto de la torta de prensado hacia la columna desfibradora.

En algunas realizaciones de la presente invención, el transportador de torta modificado (2) presenta una placa laminar horadada (2a) ubicada en una sección de la parte inferior del mismo. En realizaciones específicas de la invención, la placa laminar horada (2a) se extiende a lo largo del transportador (2) abarcando toda la parte inferior del mismo. En otras realizaciones, el transportador (2) presenta más de una placa laminar horadada (2a) ubicadas en al menos una sección de la parte inferior del mismo. En algunas realizaciones de la presente invención, las perforaciones de las placas laminares (detalle A) ubicadas en la parte inferior del transportador de torta son del mismo tamaño, siendo estas de un tamaño entre 2 y 6 mm de diámetro. En otras realizaciones de la presente invención, las perforaciones del transportador de torta pueden ser tamaños variados entre 2 y 6 mm de diámetro. En realizaciones específicas de la invención, las perforaciones del transportador de diferentes tamaños se encuentran distribuidas homogéneamente a lo largo de la placa inferior del transportador. En otras realizaciones específicas, el tamaño de las perforaciones disminuye a lo largo del transportador, de tal forma que en el primer tramo del transportador las perforaciones son de 6 mm, y el tamaño de la perforación se reduce hasta un tamaño de perforación de 2 mm.

Luego de que la torta de prensado recorre el transportador modificado (2), la fracción granulada pasa, con ayuda de un transportador sinfín de hélice, hacia un sistema de secado (3), encargado de reducir la cantidad de humedad de la fracción granulada hasta un porcentaje menor del 15%.

En algunas realizaciones, el sistema de secado (3) está conformado por un transportador neumático (3a), el cual está conectado a un radiador que sube la temperatura del aire para secar el material, un ciclón (3c), encargado de reducir la velocidad del flujo de aire que contiene dicha fracción, y una tolva que recoge el material tratado. En una realización preferente, el transportador neumático (3a) está acoplado además a una columna vertical (3b) que aumenta el área de contacto de las partículas con el aire caliente para lograr un secado más rápido y eficiente del material granulado.

En una realización preferente, el sistema de secado (3) además comprende un segundo transportador neumático (3a') y un ciclón (3c’), con el fin de retirar una mayor cantidad de humedad que pueda quedar remanente en dicho material. En otra realización preferente, el segundo transportador neumático (3a') está acoplado además a una segunda columna vertical (3b’). En otra realización, la fracción granulada sometida al proceso de secado es recogida en una exclusa y luego es dosificada a un tambor separador, el cual comprende en la base láminas con perforaciones circulares o mallas rectangulares tipo angeo con poros de un área entre 16 a 36 mm ² , y permite la separación de posibles impurezas (principalmente hilos fibrosos) que puedan quedar en el material granulado. La separación ocurre por diferencias de tamaño de partícula similar a como ocurre con tamices, en donde la fracción granulada pasa a través de las perforaciones de las láminas. De esta forma, la fracción granulada va saliendo por dichas perforaciones a medida que el resto de impurezas de hilos fibrosos pasan a lo largo del tambor. Los hilos fibrosos son conducidos por medio de un transportador sinfín hacia la fracción de hilos fibrosos separada de las nueces en la columna desfibradora (5), la cual se dirige hacia las calderas (6).

Finalmente, luego de que se obtiene un material granulado con una humedad inferior al 15%, éste llega a una tolva de almacenamiento (4), en donde se guardará el producto para su posterior empaquetamiento y distribución.

EJEMPLOS COMPARATIVOS

Ejemplo 1

De acuerdo con las realizaciones descritas a lo largo del presente documento, el solicitante desarrolla un proceso de obtención de fracción granulada que comprende, pero no se limita a, las siguientes etapas de acuerdo con la Figura 3:

1. Obtención de la torta de prensado a partir de racimos de fruta frescos, esterilizados, desfrutados y digeridos.

2. Transporte de la torta de prensado por medio del transportador modificado (2) para la obtención de la fracción granulada húmeda.

3. Separación de nueces, hilos fibrosos y granulado no recuperado con una columna desfibradora (5). 4. Paso de la fracción granulada húmeda recuperada por un sistema de secado (3), que comprende:

a. el paso inicial por un transportador neumático (3a) conectado con un radiador y una columna vertical, seguido de un ciclón (3b), para que el producto semiseco llegue a una tolva; y b. el paso por un segundo transportador neumático (3a') conectado con un radiador y una columna vertical, seguido de un ciclón (3b’) y una tolva de almacenamiento (4), a donde llegará la fracción granulada seca.

Ejemplo 2

Con el fin de evaluar de manera más objetiva las ventajas que presenta el proceso descrito en el presente documento, se muestran a continuación algunos datos comparativos entre el proceso descrito por la solicitud N16051704 y el proceso del Ejemplo 1 , con los cuales se obtiene la fracción granulada de la fibra proveniente del proceso de extracción del aceite de palma, la cual es aprovechable como suplemento dietario para animales.

En las tablas 1 y 2, respectivamente, se encuentra la información relacionada con los porcentajes de los componentes obtenidos en las etapas más importantes de los procesos de la solicitud N16051704 (Figura 4) y del Ejemplo 1 (Figura 3).

TABLA 1. Valores en porcentaje en peso de los subproductos obtenidos en las etapas esenciales del proceso definido en la solicitud N16051704.

^* Los valores se calculan con respecto a la cantidad de partida de racimo de fruta fresco

TABLA 2. Valores en porcentaje en peso de los subproductos obtenidos en las etapas esenciales del proceso definido en la presente solicitud.

^* Los valores se calculan con respecto a la cantidad de partida de racimo de fruta fresco

Partiendo de los valores arriba reportados, en la tabla 3 se encuentran los resultados comparativos de los porcentajes en peso totales con respecto al peso del racimo de fruta fresco para los subproductos finales obtenidos en los procesos comparados:

TABLA 3. Valores de porcentajes en peso totales para los subproductos obtenidos en los procesos comparados

^* Los valores se calculan con respecto a la cantidad de partida de racimo de fruta fresco Tal como se observa en las tablas anteriores, la recuperación del subproducto de interés final denominado “Granulado recuperado seco” es mayor con el proceso de la presente invención respecto del de la solicitud N16051704. Además, existen varios puntos en el proceso definido por el presente documento en los cuales ocurren pérdidas de humedad, por lo que la pérdida total de agua con el proceso de la solicitud actual es mayor que en el proceso de la solicitud de referencia.

Adicionalmente, y teniendo en cuenta que la fracción de granulado puede contener impurezas de hilos fibrosos, así como humedad remanente, se estudió las cantidades presentes de cada uno de estos componentes en el subproducto final obtenido con cada una de los métodos comparados, arrojando la información reportada en la Tabla 4 a continuación:

TABLA 4. Valores de porcentajes en peso para los componentes del Granulado Recuperado Seco

^** Los valores se calculan con respecto a la cantidad de granulado recuperado seco obtenido al final de cada proceso

De estos resultados se aprecia que, no solamente se obtiene un mayor porcentaje de fracción de granulado con el proceso de la presente invención, sino que además este presenta un menor porcentaje de impurezas.

En este sentido, y en vista a que la cantidad de fracción granulada que sale del transportador modificado una cantidad de impurezas reducida, no se hace necesario realizar una purificación adicional de dicha fracción empleando un tambor separador o una columna desfibradora, por lo que se reducen costos al no requerir más etapas adicionales de separación. Si consideramos entonces que la pureza del granulado seco recuperado se obtiene con una única operación de separación (transportador modificado), mientras que en el proceso de la solicitud de referencia se llega a un producto con una pureza menor luego de tres operaciones de separación (primera columna de desfibrado, tambor separador, segunda columna desfibradora), podemos concluir que se está mejorando la eficiencia de obtención de dicho material, pues el número de equipos necesarios para llegar a una pureza aceptable es menor, y con esto además se reduce el consumo energético, en comparación con el proceso de la solicitud N16051704.

Por otro lado, el proceso de separación de la fracción granulada tal como se describe en el presente documento permite que la fracción granulada sea manipulada por separado de gran parte de la fracción de hilos fibrosos, lo que garantiza que el acceso de la caldera a dichos hilos fibrosos sea constante, incluso si llega a ocurrir algún tipo de eventualidad con la separación de la fase granulada.