DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE PLANTAS LLAVE EN MANO PARA LA EXTRACCIÓN Y PURIFICACIÓN DE PRODUCTOS DE ALTO VALOR AÑADIDO

Transcripción

1 DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE PLANTAS LLAVE EN MANO PARA LA EXTRACCIÓN Y PURIFICACIÓN DE PRODUCTOS DE ALTO VALOR AÑADIDO INNOVACIÓN, TECNOLOGÍA Y RENTABILIDAD A SU SERVICIO

2 Estimado cliente, Desde hace varios años, NUTRIMENTEC Tecnologías Alimentarias S.L (NUTRIMENTEC), está trabajando de forma activa dentro del sector de agroalimentario y energético, centrada en el desarrollo e innovación de los procesos productivos y mejorando día a día la rentabilidad de los mismos. La actividad principal de NUTRIMENTEC se extiende dentro del sector industrial, desarrollando procesos completos de producción en sectores tan diversos como el agroalimentario o el bioenergético, tomando como ejemplo la extracción y purificación de compuestos de interés en alimentación, farmacia o cosmética a partir de residuos o subproductos alimentarios de bajo valor o a partir de plantas medicinales, hongos y materias primas cultivadas. Dicho desarrollo se ha realizado de forma integrada con una automatización completa de las distintas plantas y proceso, maximizando la calidad de cada uno de los materiales utilizados en la construcción de los distintos equipos. NUTRIMENTEC cuenta con talleres para la construcción y pre-montaje de las plantas industriales de pequeña y mediana escala, así como para la realización del montaje en las instalaciones de nuestros clientes. Cuenta con personal cualificado, con amplia experiencia en el desarrollo de proceso, optimización productiva, automatización, diseño mecánico y puesta en marcha, lo cual le proporciona un calidad y seguridad elevada a todos nuestros clientes. Le agradecemos su confianza en esta empresa y quedamos a su disposición para la realización de cualquier consulta o información complementaria. Oscar León Director General

3 SISTEMAS DE EXTRACCIÓN Y PURIFICACIÓN DE COMPUESTOS DE ALTO VALOR AÑADIDO A PARTIR DE MATRICES VEGETALES

4 INTRODUCCIÓN En el desarrollo de las plantas de extracción y purificación de compuestos de alto valor añadido, NUTRIMENTEC no ha escatimado ningún esfuerzo en la búsqueda de una versatilidad elevada con el objetivo de poder adaptar la planta y el proceso a distintas materias primas, según las necesidades del sector. En base a esta versatilidad, NUTRIMENTEC adapta cada una de las etapas del proceso de extracción y purificación en función del tipo de materia prima utilizada, permitiendo la utilización de distintos tipos de extractantes, sistemas de purificación y clarificación, así como la obtención de distintos tipos de productos finales. Esto permite la posibilidad de obtener distintos tipos de productos, en forma de líquidos concentrados y estabilizados o extractos secos en forma de polvo, dependiendo del la utilidad final buscada. EXTRACTOS NATURALES. UTILIDAD Y APLICACIONES A lo largo de toda la historia, han existido productos asociados a la salud, tales como el aceite, el vino, la alcachofa, etc. Se ha comprobado que estos productos tienen un efecto beneficioso sobre la salud, referenciando esta justificación en base a diversas publicaciones científicas. De todos estos, uno de los productos con mayores beneficios conocidos a nivel fisiológico es el vino tinto, debido entre otros aspectos por su capacidad antioxidante. En la actualidad, la tendencia creada en sectores como el agroalimentario, es la innovación continua en búsqueda de una mejora de la rentabilidad de los procesos productivos tradicionales, maximizando la calidad y tipo de productos a obtener. En este aspecto, uno de los mejores ejemplos de rentabilidad de procesos es el aprovechamiento de residuos agroalimentarios, propios de procesos de envasado o producción de frutas en conserva, vinos, vegetales, etc en los cuales se está generando una cantidad de residuos y subproductos de bajo valor muy importantes, que en cualquier caso supone unos ingresos muy limitados o incluso un gasto de gestión y depuración. Como es evidente, en base a una innovación continua, se establece la alternativa del procesado a partir de estos residuos o subproductos para la obtención y purificación de productos de alto valor añadido, como pueden ser los antioxidantes procedentes del orujo de uva, fibra soluble con capacidad antioxidante a partir de los destríos de alcachofa (cynara scolymus L) u otros compuestos obtenidos de diferentes matrices, como podría ser la inulina a partir de la achicoria (Cichorium Intybus), o pectina a partir de cítricos y manzanas, etc.

5 Hoy en día, la demanda de este tipo de productos por parte de la industria transformadora está en crecimiento exponencial, pues su aplicación directa se ha extendido a sectores tan diversos como el cosmético, el farmacéutico o el alimentario, el cual, a pesar de ser el último en sumarse, es uno de los que mayor potencial de utilización posee. En el caso de mercados como el cosmético y farmacológico, se hace evidente la necesidad de la búsqueda de nuevas fuentes de productos aplicables en estos sectores, que impliquen un efecto diferenciador en los mismos, como es el caso de los compuestos antioxidantes, tales como los compuestos polifenólicos procedentes del orujo de uva. (D. L. Madhavi. Ed Marcel Dekker (1995). Food Antioxidants. Technological, toxicological and health perspectives. ISBN: X), (Fuleki, T. and L. J. Babjak. Natural food colorants from Ontario grapes. Agri Res Ont, 9(3):6-9). (Prince SF, Breen PJ, Vallado M, Watson BT.(1994). Wine Phenolic Responses to Cluster Sun Exposure. ASEV Tech. Abstr. 4.), (Rice-Evans CA, Miller NJ, Paganga G. (1997). Antioxidant properties of phenolic compounds. Trends in Plant Science 2: ) (J.G. Handique, J.B. Baruah (2002). Polyphenolic compounds: an overview. Reactive & Functional Polymers 52 (2002) ) Frente a esta necesidad se puede destacar el efecto de diversos compuestos con carácter antioxidante, aplicables en cosméticos antienvejecimiento, tratamientos naturales, tales como el tocoferol, beta-carotenos, polifenoles. Tomando como ejemplo los antioxidantes procedentes de la piel de uva, la obtención de este tipo de productos se puede dar a partir de los propios residuos del proceso de vinificación, los orujos procedentes del descubado. Esta afirmación se puede realizar teniendo en cuenta una premisa inicial, que tan solo el 35-40% de los polifenoles presentes en el hollejo de uva tinta son extraídos durante el proceso de vinificación, lo que supone un importante potencial existente en estos orujos. El proceso propuesto por NUTRIMENTEC mantiene un equilibrio perfecto entre el rendimiento técnico del proceso con la viabilidad económica del mismo, estableciendo como base una correcta aplicación industrial. La afirmación anterior implica una limitación en las variables de control del proceso, evaluando la relación entre el máximo de extracción posible y la rentabilidad económica del proceso con la minimización de los costes de operación.

6 MATERIAS PRIMAS Las materias primas que pueden utilizarse en las plantas de extracción y purificación de NUTRIMENTEC tienen un condicionante común, que la extracción realizada es sólido-líquido. A parte de esta condición, se plantean procesos de extracción versátiles en los que, modificando el tipo de solvente utilizado, se puedan obtener distintos tipos de productos. Hoy en día, las materias primas pueden variar en función del mercado, del sector de aplicación o de los intereses de la empresa. Se podrían utilizar materias primas tan diversas como el té, el hollejo de uva, la estevia, las setas medicinales deshidratadas, o plantas como la centella asiática, el diente de león, etc. La base de las instalaciones de NUTRIMENTEC es su versatilidad y su seguridad. Permite la adaptación de los sistemas a diversas materias primas y compuestos, pudiendo alternar solventes como el agua a ph controlado, etanol, acetato de etilo, etc. Así mismo, variando el tipo de solvente y compuesto a extraer, la viscosidad y densidad de los extractos variará sensiblemente, por lo que los diseños realizados podrían permitir el procesado con viscosidades variables entre 10 y cps.

7 CAPACIDAD DE PROCESADO NUTRIMENTEC es una empresa que desarrolla plantas para producción de forma continua o batch dentro del sector agroalimentario, según las necesidades del cliente y la escala de producción. En cualquier caso, NUTRIMENTEC ha buscado en todos los desarrollos la máxima comodidad y control en los procesos, para lo cual se ha asociado al proceso un control y automatización completas, lo que posibilita el ajuste perfecto de cada una de las variables de operación y la minimización de los consumos en cada una de las etapas. Tomando como premisa inicial la versatilidad, las plantas ofertadas por NUTRIMENTEC podrán operar en distintas condiciones, fijadas previamente y establecidas en la programación de control de la planta, dentro de unos rangos preestablecidos. Las capacidades de producción podrán ser variables, según la disponibilidad de cada cliente, partiendo de plantas de pequeña o mediana escala, con una capacidad de procesado de 100 a 300 kg/h de materia prima y caudales de extracto variables entre y L/h, hasta instalaciones de mayor capacidad con caudales de 10, 20 o 30 m 3 /h. Según cada caso, se podrán plantear instalaciones discontinuas, destinadas a empresas con una menor escala de producción, o instalaciones continuas, en las que el volumen procesado se incrementa de forma sustancial.

8 EQUIPOS Y PROCESOS OFRECIDOS POR NUTRIMENTEC cuenta con una amplia gama de productos y servicios puestos a disposición de sus Clientes con el único objetivo de mejorar la productividad y competitividad de las empresas. SISTEMAS DE EXTRACCIÓN BATCH: NUTRIMENTEC es experta en el diseño y construcción de equipos de extracción batch de alto rendimiento, combinando distintos sistemas de agitación para viscosidades medias y altas, micronizado en tanque, micronizado en línea, equipos a presión atmosférica, media y alta presión, con control de Tª, presión, ph, nivel, caudal, etc. Acabados alimentarios y farmacéuticos.

9 SEPARACIÓN SÓLIDO-LÍQUIDO Sistemas de separación sólido líquido continuo, semicontinuos y batch. Separación por tamíz continuo rotatorio, con separación variables de 80, 90, 120 micras (según especificaciones del cliente). Fácil limpieza, CIPeables, con control de Tª en rotor. Aplicaciones ATEX. Sistemas de separación mediante decantación continua o centrífugas verticales de descarga programada. Soluciones para producciones de capacidad media y alta, con contenidos en sólidos desde un 5% hasta un 30%.

10 BOMBEO DE LÍQUIDOS, FANGOS Y SÓLIDOS Cálculo de los sistemas de bombeo adaptados a cada necesidad específica de caudal, temperatura, viscosidad, clasificación de la zona, etc. Aplicación de bombas neumáticas, bombas centrífugas, bombas de desplazamiento positivo (pistón, helicoidales), peristálticas, etc. CONTROL DE TEMPERATURA Control de temperatura de fluidos mediante intercambiadores de calor. Cálculo y diseño de intercambiadores de placas, carcasa y tubos, triple-tubo, sistemas y equipos para aplicaciones especiales.

11 Integración energética completa. Minimización de consumos de vapor y aceite térmico. Soluciones adaptadas a cada empresa. Aplicaciones específicas con vapor de media y alta presión, agua sobrecalentada, agua caliente sanitaria, aceite térmico. PURIFICACIÓN DE EXTRACTOS Aplicación de soluciones específicas para cada caso. Purificación de extractos mediante floculación-centrifugación, filtración tangencial y filtración en discos. Diseño de equipos completos de filtración tangencial con tamaño de poro variable: micro, ultra y nanofiltración, diafiltración, etc. Membranas metálicas, membranas cerámicas, y de fibra de celulosa, seleccionadas según el tipo de fluido a filtrar. Tratamientos específicos con resinas poliméricas y resinas de intercambio iónico. Purificación mediante retención selectiva de compuestos, separación de azúcares y proteínas, corrección de ph, etc.

12 CONCENTRACIÓN Y DESTILACIÓN Recuperación de solventes utilizados en la extracción mediante conecntración a vacío o a presión atmosfética. Posibilidad de operación en continuo o en batch con evaporadores de película descendente, evaporadores inclinados, sistemas batch tipo calderín. Destilación continua y discontinua de solventes, como el etanol, metanol, acetato, hexano. Aplicaciones atmosféricas y a presión variable. Posibilidad de columnas de platos, columnas de relleno, sistemas multicolumna y tamices moleculares para deshidratación de solventes. Diseño específico para cada cliente en función de la capacidad de operación, tipo de control y automatización requeridos. Instalación en campo y puesta en marcha. Formación específica del personal de operación de la empresa.

13 SECADO EN SPRAY Proceso de secado de extractos concentrados para la obtención de polvo final del extracto purificado. Desarrollo específico de procesos, optimización de condiciones de operación en función del tipo de producto a secar. Evaluación de la adición de mejorantes del proceso de secado, como polisacáridos o derivados inertes de silicio. Diseño y construcción de equipos de pequeña escala (con capacidad de procesado de 10 a 40 L/h), mediana escala y gran escala (con capacidades hasta los L/h de extracto líquido concentrado. Soluciones específicas para la industria agroalimentaria. Terminaciones pulidas en acero inoxidable AISI 316, quemadores de gas natural, propano, fueloil, quemadores directos e indirectos. Separación final de polvo mediante ciclones y filtros de mangas. Limpieza de gases y eliminación de partículas en suspensión mediante scrubber o filtro de mangas. Además de todos estos equipos, NUTRIMENTEC diseña soluciones específicas para su proceso o industria, como sistemas de extracción continuos por difusión en contracorriente, sistemas de extracción por microondas, equipos de impregnación a vacío, etc.

14 CONTROL Y AUTOMATIZACIÓN Para obtener un mayor rendimiento en la planta y una optimización de costes NUTRIMENTEC ha optado por un diseño integrado, con el cual se reducen los tiempos muertos de operación, se aumenta la eficiencia del proceso y se disminuye el coste de material. El control y automatización de la instalación se realiza utilizando las últimas tecnologías, como por ejemplo los buses de campo se reducen los fallos en la instalación y se aumenta la fiabilidad de la instrumentación. Le ofrecemos la mejor solución y la mejor relación calidad/precio, adaptada a sus necesidades y a su capacidad de inversión. Para el manejo de la instalación se puede disponer de un panel de operador, en el que se dispondrá de toda la información necesaria para el funcionamiento de la instalación así como para su mantenimiento, incluyendo las averías detectadas durante el funcionamiento de la instalación, o de un ordenador con un SCADA diseñado específicamente para el control de la planta completa. NUTRIMENTEC tiene una amplia experiencia en el desarrollo y programación de sistemas de control y automatización completa de plantas industriales, especializado en el sector de los biocarburantes y agroalimentario. Esta experiencia se plasma en cada uno de los proyectos desarrollados y en cada una de las plantas construidas. Aplicaciones y medidas específicas, como temperatura, peso, caudal, caudal másico, conductividad, presión nivel, etc. Programación de diversos tipos de autómatas, SIEMENS, OMRON, etc.

15 NUTRIMENTEC es una empresa capaz de ofrecerle lo que necesita en cada momento. Nuestra razón de ser es la calidad de nuestro trabajo y la satisfacción de nuestros clientes. Para conseguir estos objetivos, NUTRIMENTEC cuenta con un gran equipo técnico y humano encargado de la realización de los distintos proyectos requeridos por nuestros clientes. Entre otras posibilidades, NUTRIMENTEC puede realizar como parte de los proyectos, estudios de viabilidad técnico-económica de procesos productivos, así como el desarrollo de nuevas aplicaciones de extracción y purificación de productos naturales. Previo o de forma simultánea al desarrollo de los proyectos industriales, NUTRIMENTEC ofrece la realización de un asesoramiento completo y la realización de un estudio de viabilidad técnico-económica de los procesos de producción de compuestos de interés funcional y alimentario. En este estudio, NUTRIMENTEC realiza el dimensionado de la planta de producción industrial, la evaluación de consumos energéticos, de reactivos, productividad y evaluación de la rentabilidad de la planta, en función de la escala y coste. Así mismo, se realizan estudios de adaptación de materias primas diversas, así como estudios de versatilidad de operación y aprovechamiento de instalaciones para diversas materias primas. NUTRIMENTEC le ofrece plantas industriales llave en mano. Las plantas ofrecidas por NUTRIMENTEC incorporan la última tecnología en control y automatización, buscando facilitar el trabajo con dichas plantas, así como la versatilidad de las mismas. Dentro de los procedimientos de control, se incluyen todas las sondas y sensores de medida necesarios para un perfecto control de cada etapa de operación, así como un estricto control de la calidad del producto final. NUTRIMENTEC ofrece junto con los equipos principales de proceso, el suministro de los equipos auxiliares, necesarios para operar con la planta, tales como caldera de vapor, sistema de refrigeración, etc.

16 DISEÑO DE UNA PLANTA DE EXTRACCIÓN Y PURIFICACIÓN DE COMPUESTOS DE ALTO VALOR AÑADIDO: ANTIOXIDANTES POLIFENÓLICOS

17 INTRODUCCIÓN En el desarrollo de las plantas de extracción y purificación de compuestos de alto valor añadido, NUTRIMENTEC no ha escatimado ningún esfuerzo en la búsqueda de una versatilidad elevada con el objetivo de poder adaptar la planta y el proceso a distintas materias primas, según las necesidades del sector. En base a esta versatilidad, NUTRIMENTEC adapta cada una de las etapas del proceso de extracción y purificación en función del tipo de materia prima utilizada, permitiendo la utilización de distintos tipos de extractantes, sistemas de purificación y clarificación, así como la obtención de distintos tipos de productos finales. Esto permite la posibilidad de obtener distintos tipos de productos, en forma de líquidos concentrados y estabilizados o extractos secos en forma de polvo, dependiendo del la utilidad final buscada. MATERIAS PRIMAS Las materias primas que pueden utilizarse en las plantas de extracción y purificación de NUTRIMENTEC tienen un condicionante común, que la extracción realizada es sólido-líquido. A parte de esta condición, se plantean procesos de extracción de antioxidantes polifenólicos, inulina y antioxidantes a partir de alcachofa, pectinas de manzana y cítricos. Con sistemas similares, se pueden realizar las extracciones de distintas matrices, optimizando las variables de control para cada caso concreto. Con el fin de mejorar la rentabilidad de los procesos propuestos así como su adaptabilidad a un proceso ya establecido por la empresa, NUTRIMENTEC apuesta por la utilización de residuos agroalimentarios para la obtención de los compuestos de alto valor añadido. Este hecho mejora la utilidad e integrabilidad de los procesos de fabricación, así como la rentabilidad de la empresa, en base a una reducción o eliminación de los costes de tratamiento de dichos residuos y al ingreso por ventas de los productos de alto valor añadido obtenidos. Como ejemplo de estos residuos aprovechados para la obtención de compuestos de alto valor añadido, se pueden destacar el orujo de uva tinta, del cual en vinificación tan sólo se ha extraído el 35% del potencial total

18 presente. Así mismo, se pueden aprovechar los destríos de alcachofa, dado que en preparación y envasado de corazones de alcachofa, el 70% en peso de la alcachofa se elimina. Otro ejemplo es la extracción de pectina a partir de los residuos de manzanas procedentes de la elaboración de sidra. Existen muchas posibilidades aprovechables con las plantas desarrolladas por NUTRIMENTEC. CAPACIDAD DE PROCESADO NUTRIMENTEC es una empresa que desarrolla plantas para producción de forma continua o batch dentro del sector agroalimentario, según las necesidades del cliente y la escala de producción. En cualquier caso, NUTRIMENTEC ha buscado en todos los desarrollos la máxima comodidad y control en los procesos, para lo cual se ha asociado al proceso un control y automatización completas, lo que posibilita el ajuste perfecto de cada una de las variables de operación y la minimización de los consumos en cada una de las etapas. Tomando como premisa inicial la versatilidad, las plantas ofertadas por NUTRIMENTEC podrán operar en distintas condiciones, fijadas previamente y establecidas en la programación de control de la planta, dentro de unos rangos preestablecidos. Las capacidades de producción podrán ser variables, según la disponibilidad de cada cliente, partiendo de plantas de pequeña o mediana escala. La capacidad de procesado varía según las necesidades de cada cliente, de forma que se pueden plantear instalaciones para el procesado a partir de 1000 kg/día de orujo de uva. Según cada caso, se podrán plantear instalaciones discontinuas, destinadas a empresas de menos escala de producción, o instalaciones continuas, en las que el volumen procesado se incrementa de forma importante.

19 ETAPAS DE PRODUCCIÓN Según el tipo de materia prima a utilizar o del producto final buscado, la planta se podrá adaptar previamente a su puesta en marcha. En este aspecto se diferenciará el proceso de extracción a partir de matrices sólidas, como es el caso del orujo de uva, los residuos de manzana, o los destríos de alcachofa. De esta forma, la planta de extracción y purificación permite una elevada versatilidad en cuanto a materias primas de partida, de forma que con la modificación de las condiciones de proceso, se pueden conseguir distintos tipos de productos, variando en función de la demanda y valor en el mercado. Como etapas de procesos generales, se establecen las siguientes: Pretratamiento de las matrices sólidas Preparación de la fase extractante Proceso de extracción Clarificación de los jugos obtenidos Purificación de los compuestos de interés (según opciones) Estabilización de los extractos Concentración y recuperación de extractantes Secado en spray del producto de interés (según opciones). Como extractantes se pueden utilizar tanto disoluciones acuosas con ph modificado como disoluciones hidroalcohólicas, según el tipo de compuesto a extraer, permitiendo la modificación de las condiciones del extractante desde el puesto de control de la planta. Así mismo, de forma habitual, como pretratamiento de las matrices sólidas, se plantea un proceso de escaldado, cuyas condiciones vendrán dadas dependiendo del tipo de matriz de partida y del producto a obtener, si bien, tomando como ejemplo el caso de la extracción de polifenoles a partir de orujo de uva, el rendimiento de la extracción mejora mucho si se da un tratamiento previo sobre el orujo. Tras el proceso de pretratamiento, se pasaría a la etapa de extracción, realizada en reactores semi-continuos, que permiten la realización de la extracción de forma optimizada según el ajuste de una serie de variables de proceso, tal como la temperatura, la relación sólido/extractante, el caudal de recirculación, el ph o el porcentaje de alcohol, en el caso de disoluciones hidroalcohólicas. Los procesos posteriores de clarificación y purificación de extractos dependerán del tipo de producto obtenido y del producto final buscado, de forma que dependiendo de estas variables, se pueden intercalar procesos de

20 precipitación intermedios. De forma común a todos los casos, se establecen etapas de prefiltración y centrifugación como sistemas de clarificación en los que se eliminan los residuos sólidos presentes en los extractos, posterior a lo cual, según el caso, se pueden plantear etapas posteriores de clarificación, ya sea aplicando resinas de intercambio iónico, o precipitaciones selectivas, como es el caso de la pectina. NUTRIMENTEC fabrica los equipos de proceso con la máxima calidad y garantía, aplicando en cada diseño las normativas específicas del país de destino de los equipos. Previo a la entrega de cualquier equipo, se realiza una inspección completa de todos los elementos que lo conforman, pruebas de presión, inspección de soldaduras, pruebas de estanqueidad, etc.

21 NUTRIMENTEC le agradece el interés mostrado por su empresa y se ofrece para la resolución de cualquier aclaración complementaria.