ES2395162A1 - Process for utilizing byproducts in the agrifoodstuffs industry to obtain precursors of biofuels, functional foods and cosmetics - Google Patents

Abstract

Process for utilizing byproducts in the agrifoodstuffs industry to obtain precursors of biofuels, functional foods and cosmetics. The present invention relates to the production of products of high added value from byproducts of the agrifoodstuffs industry, a reference material being beer bagasse. The products obtained as a result of this process are oil and molasses, each of which products may have various potential uses.

Description

PROCESO PARA EL APROVECHAMIENTO DE SUBPRODUCTOS DE LA INDUSTRIA AGROALIMENTARIA PARA LA OBTENCIÓN DE PRECURSORES DE BIOCOMBUSTffiLES, ALIMENTOS FUNCIONALES Y COSMÉTICOS. PROCESS FOR THE USE OF BY-PRODUCTS OF THE AGRO-FOOD INDUSTRY FOR THE OBTAINING OF BIOFUEL PRECURSORS, FUNCTIONAL FOODS AND COSMETICS.

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. TECHNICAL SECTOR TO WHICH THE INVENTION REFERS. The present invention relates to the sectors of biofuel production, agri-food and beer production sector.

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. STATE OF THE TECHNIQUE PRIOR TO THE DATE OF PRESENTATION. The agri-food industry generates a series of waste that, treated conveniently, they can be used to obtain precursors of biofuels and high added value products. The latter can be reused in the food industry itself or in food processing functional and cosmetic. The residual biomass of the agri-food industry contains lipids, carbohydrates, proteins and compounds of industrial interest. The only limitation its use as biofuel precursors lies in the economic profitability of the process of obtaining the different precursors and their quality. For him process described below it is estimated that the minimum content of lipids and carbohydrates that would make the process profitable stands at 5% and 20% respectively.

A continuación vamos a describir el proceso global particularizado para el caso del residuo de la industria cervecera. Next, we will describe the particularized global process for the case of residue from the beer industry.

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 The brewing process requires four main ingredients, water, yeast, hops and malt. The malt comes from the malting process of cereal (usually barley). Brewing consists of several stages. The first is the grinding of the malt, followed by the maceration stage where the ground malt comes in contact with water, allowing enzymes (formed during germination) degrade malt constituents (carbohydrates and proteins) to soluble forms and then the liquid that leaves

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). to ferment, called must. Subsequently, the must is removed by pressing and filtering, and the solid residue from this stage is called beer bagasse. Basically it is formed by the remains of grain and husk of the cereal. (Source: Industrial Microbiology, Alicia Hemández, Ileana Alfaro and Ronald Arrieta, First edition, 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". Bagasse is a wet product with a dry matter content of 20-25%. There are no significant differences in the chemical composition correlated with the dry matter content, although this is variable. In the market, it receives other names such as beer barley, and it is the equivalent term to what the Anglo-Saxon world knows as "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. Beer bagasse is a by-product rich in protein, with an average protein content of 24-26% on dry matter. The ether extract represents 6%. It is a by-product also rich in fiber, with an FND content of 44% and F AD of 20%, although it is a very ineffective fiber (18%). The lignin content is 5% and the ash content is 7%. In the mineral residue its phosphorus content stands out (6 glkg), being the Ca content lower (3 glkg).

(Fuentes: Fundación española para el desarrollo de la nutrición animal. http://www 1.etsia. upm.es/fedna/Subp _humedos/bagazocerveza.htm (Sources: Spanish Foundation for the development of animal nutrition. 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). Animal husbandry, Animal production bases, Volume III, Food and rationing, Page 72, Carlos Buxadé, Grupo Mundi-Prensa, 1995, ISBN 84 7114-565-0).

El bagazo de cerveza es considerado como un residuo con poco interés comercial. En la actualidad es vendido al sector ganadero para ser usado como pienso para ganado vacuno y ovino principalmente. Esta salida comercial es común para todas las empresas cerveceras. El precio de venta del bagazo varía según la empresa. Hay algunas que le dan un precio simbólico, a condición de que les retiren el bagazo en el menor tiempo posible. Otras le dan un precio de venta está destinado a cubrir el coste del transporte. En definitiva, debemos decir que el bagazo no supone una fuente de ingreso y que la razón de su venta es el evitar tener que realizar una gestión de residuos con el consecuente coste. Beer bagasse is considered as a waste with little commercial interest. Currently it is sold to the livestock sector to be used as feed for cattle and sheep mainly. This commercial outlet is common for all beer companies. The bagasse selling price varies by company. There are some that give a symbolic price, provided that the bagasse is removed in the shortest possible time. Others give you a sale price that is intended to cover the cost of transportation. In short, we must say that bagasse is not a source of income and that the reason for its sale is to avoid having to carry out waste management with the consequent cost.

(Fuentes: Zootecnia, Bases de producción animal, Tomo III, Alimentos y racionamiento, Página 141, Carlos Buxadé, Grupo Mundi-Prensa, 1995, ISBN 84 7114-565-0). (Sources: Animal Husbandry, Animal production bases, Volume III, Food and rationing, Page 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. Another possible use of it is contained in the Chyba et al. Patent (US patent, 4,197,321. 1980) in which beer bagasse is used to obtain an extract that serves to increase the nutritional value of beer.

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. Biodiesel is a compression ignition fuel made from mostly vegetable oils or animal fats. The fuel can be used pure or mixed in different formulations (blending) with gas oils obtained from petroleum. Before being used as fuel, vegetable oil is first chemically reacted with an alcohol (usually methanol) through a process called transesterification. This chemical process produces an oil made up of fatty acid esters and glycerol. Glycerol is removed before fatty acid esters are used as fuels. Esterified oil can be used in most diesel engines without engine modifications, however it is usually mixed with other different oils obtained by the same process and with diesel from petroleum in order to improve its properties as fuel. In general, biodiesel is considered a biodegradable, clean burning and safe resource. (Sources: Chemical and Bioassay Analyzes 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). 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: As raw material for the transesterification process, the following sources are usually used:

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Grasas de origen animal. Animal fats.

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Aceites sin usar. Entre los más utilizados están los aceites de colza, soja, lino, girasol, palma, coco, cáñamo, algodón, y cacahuete. Unused oils. Among the most used are rapeseed, soybean, flax, sunflower, palm, coconut, hemp, cotton, and peanut oils.

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Aceite vegetal usado. Used vegetable oil.

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Algas. Algae.

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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.). Raw materials and crops with high cellulose content (lignocellulosic), whose carbohydrates are found in more complex forms (wood, agricultural and forest residues, lignocellulosic crops, herbaceous material, etc.).

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Aceite de halófitas como la salicornia. Halophyte oil like salicornia.

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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. Bioethanol or ethyl alcohol of vegetable origin is obtained by fermentation of sugary musts that give rise to "wines" of varying alcoholic strength (normally between 10 and 15%). This alcohol can later be concentrated by distillation until obtaining the so-called hydrated alcohol (4-5% water) or it can reach absolute alcohol after a specific dehydration process.

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. Hydrated ethanol (CzHsOH) can be used directly in conventional explosion engines with slight modifications, with similar performances to those obtained with gasoline.

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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). Absolute (dehydrated) ethanol can be used in admixture with regular gasoline (up to 22% today), to increase the octane number and produce "unleaded super fuels", which reduce pollutant emissions. These fuels are known as gasohols and are being used in around 35 countries (especially in the United States and Brazil). Absolute ethanol can also be added to diesel for use in diesel engines (typically in 10-15% ethanol blends) for the same purpose of reducing pollution. This is done, for example, in Tours (France) and Stockholm (Sweden).

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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). Bioethanol is also used for the synthesis of ETBE (5-ethyl-tert-butyl ether), an additive to gasoline that increases the number of octanes. It is normally used in 10-15% mixtures. (Source: Company and renewable energy, what your company should know about renewable energy, energy efficiency and Kyoto. Pepa Mosquera Martínez, Luis Merino Ruesga. Edited by: Fundación Confemetal, Madrid ISBN: 84-96169-70-7).

El bioetanol puede obtenerse a partir de tres tipos de materias prima: Bioethanol can be obtained from three types of raw materials:

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• Cultivos y materiales con alto contenido de sacarosa, como la caña de azúcar, la remolacha azucarera, el sorgo dulce y las melazas, entre otros. • Crops and materials with a high content of sucrose, such as sugar cane, sugar beets, sweet sorghum and molasses, among others.

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Cultivos amiláceos con alto contenido de almidón, tales como los cereales (maíz, sorgo granífero, trigo y cebada) o raíces y tubérculos (patata, mandioca, batata, etc.) o de inulina (topinambur, agave, ñame, etc.). Starchy crops with high starch content, such as cereals (corn, grain sorghum, wheat and barley) or roots and tubers (potato, cassava, sweet potato, etc.) or inulin (topinambur, agave, yam, etc.).

(Fuente: Manual de biocombustibles, asociación regional de empresas de petróleo y gas natural en Latinoamérica y el Caribe). (Source: Biofuels Manual, regional association of oil and natural gas companies in Latin America and the Caribbean).

El Bioetanol se produce, a partir de residuos lignocelulósicos, por fermentación microbiana de azúcares solubles liberados de la celulosa y hemicelulosa, mediante hidrólisis química (ácida o básica), enzimática o microbiana. Se estima que la cantidad de residuos vegetales, potencialmente utilizables para esta finalidad, en el mundo es de 1 ,5·1015g/año (peso seco) cuya producción de bioetanol, unida a la que podría obtenerse a partir de otros restos de cosecha podría reemplazar hasta un 32% del consumo de gasolina actual (Kim y Dale, 2004). (Fuente: Compostaje, Moreno Casco, J y Moral Herrero, R (Edit. Cient.) Madrid; Ediciones Mundi-Prensa, 2008, ISBN: 9-346-8). Bioethanol is produced from lignocellulosic residues, by microbial fermentation of soluble sugars released from cellulose and hemicellulose, by chemical (acidic or basic), enzymatic or microbial hydrolysis. It is estimated that the amount of plant residues, potentially usable for this purpose, in the world is 1,51015g / year (dry weight) whose production of bioethanol, together with that which could be obtained from other crop residues could replace up to 32% of current gasoline consumption (Kim and Dale, 2004). (Source: Compostaje, Moreno Casco, J and Moral Herrero, R (Edit. Cient.) Madrid; Ediciones Mundi-Prensa, 2008, ISBN: 9-346-8).

Los procesos de obtención de etanol a partir de biomasa lignocelulósica que utilizan catalizadores ácidos permiten, en condiciones adecuadas de presión y temperatura, una hidrólisis de la hemicelulosa y la celulosa, quedando prácticamente inalterada la lignina. A temperaturas superiores a los 200°C aparecen productos de descomposición de los azúcares, por lo que no pueden obtenerse rendimientos muy altos. Además, estas sustancias son inhibidoras del proceso fermentativo por lo que deben eliminarse del hidrolizado antes de realizar la fermentación. Los métodos industriales de hidrólisis ácida de la fracción celulósica se agrupan en dos tipos: los que emplean ácidos concentrados y bajas temperaturas y los que utilizan ácidos diluidos a temperaturas más altas. A pesar de los altos rendimientos de hidrólisis que se obtienen con los procesos que utilizan ácidos concentrados, no existe ninguna planta industrial operando con este sistema, por su falta de rentabilidad. Entre los procesos de hidrólisis de celulosa utilizando ácidos diluidos, el más utilizado es el método de percolación, en el que el ácido se hace pasar a través del material. (Fuente:http://www. virtual. unal.edu.co/cursos/sedes/arauca/87061/docs _curso/C8 _ L2.ht m) The processes for obtaining ethanol from lignocellulosic biomass using acid catalysts allow, under suitable conditions of pressure and temperature, a hydrolysis of hemicellulose and cellulose, leaving lignin practically unchanged. At temperatures above 200 ° C, decomposition products of sugars appear, therefore very high yields cannot be obtained. In addition, these substances are inhibitors of the fermentation process, so they must be removed from the hydrolyzate before fermentation. Industrial methods of acid hydrolysis of the cellulosic fraction are grouped into two types: those using concentrated acids and low temperatures, and those using dilute acids at higher temperatures. Despite the high hydrolysis yields obtained with processes that use concentrated acids, there is no industrial plant operating with this system, due to its lack of profitability. Among the cellulose hydrolysis processes using dilute acids, the most widely used is the percolation method, in which the acid is passed through the material. (Source: http: // www. Virtual. Unal.edu.co/cursos/sedes/arauca/87061/docs _curso / C8 _ L2.ht m)

Existen alternativas a la hidrólisis ácida que emplean procesos mixtos en los que, tras una primera etapa de hidrólisis ácida, se utilizan enzimas para completar la degradación de los oligosacáridos y polisacáridos residuales. La inclusión de etapas de hidrólisis enzimática conlleva un aumento significativo de costes asociados al reactor enzimático y los procedimientos asociados a él además de aumentar el grado de dificultad de operación de la instalación. Por ello en la presente propuesta se opta por la hidrólisis ácida que puede realizarse en múltiples etapas. There are alternatives to acid hydrolysis that employ mixed processes in which, after a first stage of acid hydrolysis, enzymes are used to complete the degradation of the residual oligosaccharides and polysaccharides. The inclusion of enzymatic hydrolysis steps entails a significant increase in costs associated with the enzymatic reactor and the procedures associated with it, in addition to increasing the degree of difficulty of operation of the installation. For this reason, the present proposal opts for acid hydrolysis, which can be carried out in multiple stages.

(Fuentes: Lyons, M~ Hoskins, B. Composition and Methods for convers10n of lignocellulosic material to fermentable sugars and products produced therefrom. W02010/107944 Al. Charilaos X. y col. Hydrolisis and fermentation ofbrewer's spent grains by Neurospora crassa. 2008. Bioresource Technology. 99, 5427-5435.) (Sources: Lyons, M ~ Hoskins, B. Composition and Methods for conversion10n of lignocellulosic material to fermentable sugars and products produced therefrom. W02010 / 107944 Al. Charilaos X. et al. Hydrolisis and fermentation ofbrewer's spent grains by Neurospora crassa. 2008. Bioresource Technology. 99, 5427-5435.)

EXPLICACIÓN DE LA INVENCIÓN La presente invención tiene por objeto obtener productos de alto valor añadido a partir de subproductos de la industria agroalimentaria que tengan un contenido de lípidos y fibra alimentaria igual o superior al 5% y el 20% en peso, respectivamente, en base seca, siendo un material de referencia el bagazo de cerveza. De esta manera se consigue dar una salida comercial más eficiente a muchos residuos de la industria agroalimentaria entre los que se encuentra el bagazo de cerveza. A partir de este punto se tomará al bagazo de cerveza como material de referencia y nos referiremos a éste como "el bagazo". EXPLANATION OF THE INVENTION The present invention aims to obtain high value-added products from by-products of the agri-food industry that have a content of lipids and dietary fiber equal to or greater than 5% and 20% by weight, respectively, based on Dried, beer bagasse being a reference material. In this way, it is possible to give a more efficient commercial outlet to many residues in the agri-food industry, among which is beer bagasse. From this point on, beer bagasse will be taken as reference material and we will refer to it as "bagasse".

El proceso tiene la finalidad de obtener dos productos. El primero es una sustancia compuesta por la mayor cantidad posible de las grasas contenidas en el bagazo, a partir de este punto nos referiremos a este producto en la memoria como "el aceite". El segundo es una sustancia rica en azúcares cuyo contenido en agua dependerá de las diferentes finalidades que se le quieran dar, a partir de este punto nos referiremos a este producto en la memoria como "la melaza". The process aims to obtain two products. The first is a substance made up of as many of the fats contained in the bagasse as possible, from this point on we will refer to this product in memory as "oil". The second is a substance rich in sugars whose water content will depend on the different purposes that you want to give it, from this point on we will refer to this product in memory as "molasses".

El proceso consta de una línea común, que a partir de este punto pasaremos a llamar línea principal y dos líneas secundarias. Cada línea secundaria tiene la finalidad de obtener uno de los dos productos, a partir de este punto pasaremos a llamarlas: línea The process consists of a common line, which from this point we will call the main line and two secondary lines. Each secondary line has the purpose of obtaining one of the two products, from this point we will call them: line

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secundaria de obtención de aceite y línea secundaria de obtención de melaza según sea el producto final de la línea. El modo de operación puede ser de forma continua o discontinua (batch o carga), igualmente las etapas de las que consta, así como finalidades y condiciones de operación serán las mismas. El modo de operación más eficiente es el continuo. secondary for obtaining oil and secondary line for obtaining molasses depending on the end product of the line. The mode of operation can be continuous or discontinuous (batch or load), also the stages of which it consists, as well as the purposes and conditions of operation will be the same. The most efficient mode of operation is continuous.

La línea principal constará de las siguientes etapas: The main line will consist of the following stages:

Etapa 1 Dosificación. La cantidad de bagazo que se estime oportuna procesar, por unidad de tiempo o ciclo, previamente cargado en una tolva u otro sistema de almacenamiento, es introducida en el proceso. Stage 1 Dosage. The amount of bagasse deemed appropriate to process, per unit of time or cycle, previously loaded in a hopper or other storage system, is entered in the process.

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Etapa 2 Eliminación del agua. El bagazo es introducido directamente o mediante un sistema de transporte en una unidad que le hará perder la mayor parte del agua que contenga. Stage 2 Elimination of water. Bagasse is introduced directly or through a transport system into a unit that will make you lose most of the water it contains.

Etapa 3 Molienda. El bagazo parcialmente deshidratado es introducido en un sistema de reducción de tamaño de partícula con el fin de incrementar su superficie de contacto. Stage 3 Grinding. The partially dehydrated bagasse is introduced into a particle size reduction system in order to increase its contact surface.

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Etapa 4 Extracción de lípidos. En esta etapa el bagazo, parcialmente deshidratado y molido, se pone en contacto con un disolvente orgánico que permita la extracción sólido-líquido de las grasas contenidas en el bagazo. Si alguno de los productos finales tiene como fin el uso alimentario, se descartará el uso de disolventes potencialmente peligrosos en el organismo humano, como es el caso de los disolventes clorados. Para esta etapa será necesario un equipo de extracción que funcione en continuo, semicontinuo o discontinuo. El porcentaje de extracción sobre la masa de bagazo seco variará según el disolvente utilizado. Stage 4 Lipid extraction. At this stage, the bagasse, partially dehydrated and ground, is contacted with an organic solvent that allows the solid-liquid extraction of the fats contained in the bagasse. If any of the final products is intended for food use, the use of potentially dangerous solvents in the human body will be ruled out, as is the case with chlorinated solvents. For this stage it will be necessary an extraction equipment that works continuously, semi-continuously or discontinuously. The extraction percentage on the dry bagasse mass will vary according to the solvent used.

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Se obtienen dos corrientes secundarias. La primera estará constituida por la mayor parte del disolvente y la mayor cantidad de aceite (a la que se denominará corriente secundaria que contiene el aceite). La segunda corriente estará constituida por los restos sólidos procedentes de la etapa de extracción y parte del disolvente con lípidos disueltos (a la que se denominará corriente secundaria que contiene el residuo lignocelulósico). Two secondary currents are obtained. The first one will be made up of most of the solvent and the largest amount of oil (which will be called the secondary stream that contains the oil). The second stream will consist of the solid residues from the extraction stage and part of the solvent with dissolved lipids (which will be called the secondary stream that contains the lignocellulosic residue).

Etapa 5 Separación de sólidos. Mediante filtración se separa el disolvente, que contiene el aceite disuelto, del residuo sólido. Stage 5 Separation of solids. The solvent containing the dissolved oil is separated by filtration from the solid residue.

De esta manera se consigue la separación de las dos corrientes secundarias anteriores In this way, the separation of the two previous secondary streams is achieved.

Ambas corrientes serán procesadas en las correspondientes líneas secundarias mencionadas anteriormente. Both streams will be processed on the corresponding secondary lines mentioned above.

La línea secundaria de obtención de aceite procesará la corriente secundaria que contiene el disolvente con el aceite en disolución, procedente de la línea principal y tendrá por objeto la eliminación de disolvente. Según el tipo de disolvente se aplicará el procedimiento más adecuado para su separación. The secondary oil collection line will process the secondary stream containing the solvent with the oil in solution, coming from the main line and will have the purpose of removing the solvent. Depending on the type of solvent, the most appropriate procedure for its separation will be applied.

A su vez, en esta línea se obtienen dos nuevas corrientes. La primera corriente, contiene el disolvente ya separado y que será recirculado para su reutilización en la Etapa 4 de la línea principal (Extracción de Lípidos). La segunda corriente estará compuesta por el aceite contenido por el bagazo. Esta corriente será la de producto final que hemos definido como aceite. In turn, in this line two new currents are obtained. The first stream contains the solvent already separated and which will be recirculated for reuse in Stage 4 of the main line (Lipid Extraction). The second stream will be composed of the oil contained by the bagasse. This current will be that of the final product that we have defined as oil.

En todas las alternativas propuestas mencionadas anteriormente se experimentarán pérdidas por disolvente que habrán de ser compensadas mediante la adición de disolvente nuevo en la corriente de entrada de disolvente de la Etapa 4 de la principal. In all the proposed alternatives mentioned above, solvent losses will be experienced that must be compensated by adding new solvent in the solvent inlet stream from Stage 4 of the main one.

La línea secundaria de obtención de melaza procesará los sólidos contenidos en la corriente secundaria que contiene el residuo lignocelulósico de la Etapa 5, procedente de la línea principal (Separación de sólidos). Tendrá por objeto transformar esta corriente de sólidos en azúcares aprovechables. Constará de las siguientes etapas. The secondary molasses line will process the solids contained in the secondary stream containing the lignocellulosic residue from Step 5, from the main line (Solids Separation). It will aim to transform this stream of solids into usable sugars. It will consist of the following stages.

Etapa 1 Hidrólisis ácida. Los sólidos son introducidos en uno o varios reactores junto a agua y ácido sulfúrico diluido. Se obtendrá un resto sólido que será descartado y una corriente líquida compuesta por agua, restos de ácido y azúcar. Stage 1 Acid hydrolysis. Solids are introduced into one or more reactors together with water and dilute sulfuric acid. A solid residue will be obtained that will be discarded and a liquid stream made up of water, acid residues and sugar.

Los restos sólidos de la etapa de extracción de lípidos pueden contener restos de disolvente, aun habiendo recuperado la mayor posible de los mismos. Dependiendo del disolvente utilizado y del uso que se le vaya a dar a los productos puede ser necesario su eliminación completa. Por esta razón se propone la eliminación de los restos de disolvente mediante la adición, de la cantidad necesaria de ácido acético u otro agente antes de ser introducidos en los reactores. De esta manera, este agente reaccionará con los restos de disolvente, transformándolo en otros componentes que no interfieran con el uso que se le vaya a dar al producto final. The solid residues of the lipid extraction stage may contain solvent residues, even having recovered as much of them as possible. Depending on the solvent used and the use to be made of the products, their complete elimination may be necessary. For this reason, it is proposed to remove the solvent residues by adding the necessary amount of acetic acid or another agent before being introduced into the reactors. In this way, this agent will react with the solvent residues, transforming it into other components that do not interfere with the use that will be given to the final product.

Etapa 2 Neutralización. La corriente líquida de la Etapa 1 (Hidrólisis ácida) es introducida en un decantador con una base adecuada para su neutralización. Se obtendrá un resto sólido que será descartado y una corriente líquida compuesta por agua y azúcar. Stage 2 Neutralization. The liquid stream from Stage 1 (Acid hydrolysis) is introduced into a decanter with a suitable base for its neutralization. A solid residue will be obtained that will be discarded and a liquid stream made up of water and sugar.

Etapa 3 Eliminación de agua y formulación. La corriente de la Etapa 2 (Neutralización) es introducida en un dispositivo donde se le eliminará la cantidad de agua necesaria para su utilización. Si el producto de esta línea va a ser utilizado para producir bioetanol, la corriente de entrada de esta etapa se introducirá en un concentrador donde se eliminará el agua se necesaria hasta obtener la concentración requerida. Si el producto de esta línea va a ser utilizado como azúcar usado para diferentes fines, la corriente de entrada se introducirá en un cristalizador para obtener azúcar cristalino. Si el producto de esta línea va a ser utilizado como suplemento de azúcar en la fermentación de la cerveza se podrán utilizar tanto un concentrador como un cristalizador, según la concentración de agua necesaria para el proceso. Stage 3 Elimination of water and formulation. The current of Stage 2 (Neutralization) is introduced into a device where the amount of water necessary for its use will be removed. If the product from this line is going to be used to produce bioethanol, the inlet current from this stage will be introduced into a concentrator where the necessary water will be removed until the required concentration is obtained. If the product of this line is going to be used as sugar used for different purposes, the input stream will be introduced into a crystallizer to obtain crystalline sugar. If the product of this line is going to be used as a sugar supplement in the fermentation of beer, both a concentrator and a crystallizer can be used, depending on the concentration of water necessary for the process.

Los productos obtenidos son el aceite y la melaza y tienen las siguientes utilidades. The products obtained are oil and molasses and have the following uses.

El aceite obtenido en la línea secundaria de obtención de aceite se caracteriza por ser un aceite vegetal obtenido a partir de bagazo de cerveza y por su alto grado de insaturaciones. The oil obtained in the secondary line for obtaining oil is characterized by being a vegetable oil obtained from beer bagasse and by its high degree of unsaturation.

La melaza obtenida en la línea secundaria de obtención de melaza se caracteriza por ser una mezcla de azúcares obtenida por hidrólisis ácida del bagazo de cerveza. Conteniendo mayoritariamente glucosa y xilosa. The molasses obtained in the secondary molasses production line is characterized by being a mixture of sugars obtained by acid hydrolysis of beer bagasse. Mainly containing glucose and xylose.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS. BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES.

Fig. 1: Esquema general del proceso. Fig. 1: General diagram of the process.

MODO DE REALIZACIÓN DE LA INVENCIÓN. Las especificaciones del proceso son las siguientes: METHOD OF CARRYING OUT THE INVENTION. The process specifications are as follows:

Las temperaturas de las etapas de la línea principal y la línea secundaria de obtención de melaza no deberán superar los 90°C y 1 05°C respectivamente, para evitar la degradación de los componentes del bagazo. The temperatures of the stages of the main line and the secondary line for obtaining molasses should not exceed 90 ° C and 1 05 ° C respectively, to avoid the degradation of the bagasse components.

La etapa 2 de la línea principal (Eliminación de agua) eliminará entre un 75% y 90% de agua contenida en el bagazo. Stage 2 of the main line (Water Elimination) will eliminate between 75% and 90% of the water contained in the bagasse.

La etapa 3 de la línea principal (Molienda) debe proporcionar un material con un tamaño de la partícula comprendido entra 0,5 y 5 milímetros. Stage 3 of the main line (Grinding) must provide a material with a particle size between 0.5 and 5 millimeters.

La Etapa 4 de la línea principal (Extracción de lípidos) tendrá una duración comprendida entre 15 y 60 minutos. Este tiempo vendrá determinado por el disolvente elegido, la temperatura de entrada, el tamaño de partícula y la humedad residual. Stage 4 of the main line (Lipid Extraction) will last between 15 and 60 minutes. This time will be determined by the chosen solvent, the inlet temperature, the particle size and the residual humidity.

La etapa 5 de la línea principal (separación de sólidos) deberá dejar el sólido con la menor cantidad de disolvente posible. Para ello pueden usarse lavados con agua o arrastre con vapor. Stage 5 of the main line (solids separation) should leave the solid with the least amount of solvent possible. This can be done by washing with water or dragging with steam.

La línea secundaria de obtención de aceite deberá separar el disolvente del aceite hasta que la concentración del disolvente sea lo suficientemente baja como para ser usada en el fin elegido. Los procesos térmicos usados no podrán superar los 150°C para evitar el craqueo de los lípidos. The secondary oil collection line should separate the solvent from the oil until the solvent concentration is low enough to be used for the chosen purpose. The thermal processes used may not exceed 150 ° C to avoid lipid cracking.

La Etapa 1 de la línea secundaria de obtención de melaza (Hidrólisis ácida) utilizará ácido sulfúrico u otro ácido fuerte que permita la hidrólisis de los azúcares. El ácido utilizado deberá estar en una concentración que permita producir la hidrólisis pero que no degrade los azúcares. Stage 1 of the secondary line for obtaining molasses (Acid hydrolysis) will use sulfuric acid or another strong acid that allows the hydrolysis of sugars. The acid used must be in a concentration that allows hydrolysis to occur but does not degrade the sugars.

La Etapa 2 de la línea secundaria de obtención de melaza (Neutralización) utilizará un ligero exceso sobre la cantidad estequiométrica de base que permita asegurar la completa neutralización. La base utilizada se seleccionará para ayudar a eliminar la base conjugada del ácido empleado para la hidrólisis. Stage 2 of the secondary line for obtaining molasses (Neutralization) will use a slight excess over the stoichiometric amount of base to ensure complete neutralization. The base used will be selected to help remove the conjugate base from the acid used for hydrolysis.

La Etapa 3 de la línea secundaria de obtención de melaza (Eliminación de agua y formulación) no deberá superar una temperatura de 105°C para evitar procesos de caramelización. La formulación deseada del producto final determinará la cantidad de agua que se eliminará. Stage 3 of the secondary line for obtaining molasses (Elimination of water and formulation) must not exceed a temperature of 105 ° C to avoid caramelization processes. The desired formulation of the final product will determine the amount of water to be removed.

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MANERA EN QUE LA INVENCIÓN ES SUSCEPTffiLE DE APLICACIÓN INDUSTRIAL. El aceite puede ser utilizado para diferentes fines como se muestra a continuación. WAY IN WHICH THE INVENTION IS SUSCEPTffiLE OF INDUSTRIAL APPLICATION. The oil can be used for different purposes as shown below.

1o 1st

El aceite puede ser utilizado como materia prima para la producción de biodiesel mediante el proceso de transesterificación. The oil can be used as a raw material for the production of biodiesel through the transesterification process.

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El aceite puede ser utilizado como aditivo de otros aceites que vayan a ser usados para la producción de biodiesel. La utilidad del aceite será la de corregir la viscosidad del biodiesel obtenido, consiguiéndose así obtener parámetros adecuados para su uso como combustible. Estos parámetros vendrán determinados por los valores normalizados de la legislación de combustibles. The oil can be used as an additive to other oils that are going to be used for the production of biodiesel. The utility of the oil will be to correct the viscosity of the biodiesel obtained, thus obtaining adequate parameters for its use as fuel. These parameters will be determined by the standard values of the fuel legislation.

El aceite también puede ser utilizado como extracción haya sido realizada con hexano. The oil can also be used as an extraction made with hexane.

aditivo alimentario siempre que la additive food forever than the

La melaza puede ser utilizada para diferentes fines como se muestra a continuación. Molasses can be used for different purposes as shown below.

20 twenty

La melaza puede ser usada como materia prima para la obtención de bioetanol mediante fermentación. El bioetanol puede ser utilizado para la obtención de biocombustibles entre otros fines. Molasses can be used as a raw material to obtain bioethanol through fermentation. Bioethanol can be used to obtain biofuels among other purposes.

La melaza puede ser formulada como azúcar una vez que se le haya realizado el proceso de cristalización. Este azúcar puede ser utilizado para fines alimentarios. Molasses can be formulated as sugar once it has undergone the crystallization process. This sugar can be used for food purposes.

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La melaza o el azúcar obtenidos mediante las etapas de concentración o cristalización pueden ser utilizados como suplemento de azúcar para la producción de cerveza. Al ser un azúcar obtenido del bagazo, siendo este a su vez obtenido de la cebada, no constituiría un "azúcar añadido". Molasses or sugar obtained through the concentration or crystallization stages can be used as a sugar supplement for beer production. As it is a sugar obtained from bagasse, being this in turn obtained from barley, it would not constitute an "added sugar".

Claims (11)

REIVINDICACIONES 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: l.- Process for the use of by-products from the agri-food industry with a content of lipids and dietary fiber equal to or greater than 5% and 20%, respectively, on a dry basis, characterized in that it comprises the following stages: Etapa de acondicionamiento de la línea principal, que consta de las operaciones de dosificación, eliminación de agua y molienda de dichos subproductos. Conditioning stage of the main line, which consists of the dosing, water removal and milling operations of said by-products. Etapa de extracción sólido-líquido en régimen continuo, semicontinuo o discontinuo de lípidos mediante el uso de un disolvente orgánico, de la línea principal. Solid-liquid extraction stage in continuous, semi-continuous or discontinuous lipid regimen using an organic solvent, from the main line. 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. Solids separation stage from the main line, two secondary streams are obtained by filtration, the first, consisting mainly of solvent, containing the oil in solution, and the second, consisting of a solid lignocellulosic residue, and containing traces of the solvent with dissolved oil. 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. Stage of treatment of the secondary stream containing the oil that consists of an operation of removing the solvent from this secondary stream to obtain the oil by thermal processes whose temperature may not exceed 150 o C to avoid cracking of the same. Etapa de tratamiento de la corriente secundaria que contiene el residuo lignocelulósico que consta de las operaciones: Treatment stage of the secondary stream containing the lignocellulosic residue consisting of the operations:

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 Acid hydrolysis of this secondary stream for the degradation of the polysaccharides present in the solid residue, from the dietary fiber, for the production of sugars and obtaining lignin as a by-product.

o Neutralización del ácido empleado en la etapa de hidrólisis, mediante la adición de una base. o Neutralization of the acid used in the hydrolysis stage, by adding a 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. o Concentration and / or crystallization of sugars obtained by elimination of water by thermal methods, at temperatures below 105 ° C to avoid caramelization of sugars.

2.-Uso del proceso según reivindicación 1 donde el subproducto empleado es bagazo de cerveza. 2.-Use of the process according to claim 1 where the by-product used is beer bagasse. 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. 3.-Use of the products obtained by the process described in claim 1 to obtain biofuel precursors, functional foods, cosmetics and food consumption. 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. 4.-Use of the product obtained from the secondary stream treatment stage that contains the oil according to claim 1, as a precursor to biodiesel production. 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. 5.-Use of the product obtained from the secondary stream treatment stage containing the oil according to claim 1, for the correction of biodiesel properties obtained from other sources. 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. 6.-Use of the product obtained from the secondary stream treatment stage containing the lignocellulosic residue, according to claim 1, to supplement the sugars used in beer production, thus not constituting an additive. 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. 7.-Use of the product obtained from the secondary stream treatment stage containing the lignocellulosic residue, according to claim 1 as a precursor to the production of bioethanol. 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. 8.-Use of the products obtained by the process described in claims 1 and 2 to obtain biofuel precursors, functional foods, cosmetics and food consumption. 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. 9.-Use of the product obtained from the secondary stream treatment stage containing the oil according to claims 1 and 2, as a precursor to biodiesel production. 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. s 10.-Use of the product obtained from the secondary stream treatment stage containing the oil according to claims 1 and 2, for the correction of biodiesel properties obtained from other sources. 11.-Uso del producto obtenido de la etapa de tratamiento de la corriente secundaria que 11.-Use of the product obtained from the secondary stream treatment stage that 10 contiene el residuo lignocelulósico, según reivindicación 1 y 2 para complementar los azúcares utilizados en la producción de cerveza, no constituyendo así un aditivo. 10 contains the lignocellulosic residue, according to claims 1 and 2, to complement the sugars used in beer production, thus not constituting an additive. 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. 12.-Use of the product obtained from the secondary stream treatment step that contains the lignocellulosic residue, according to claims 1 and 2 as a precursor to the production of bioethanol.