En el Fraunhofer Center for Chemical-Biotechnological Processes CBP en Leuna, Alemania, representantes de la política, la investigación y la industria abrieron una nueva planta piloto para el procesamiento suave de colza para aumentar el potencial de valor agregado de la colza como materia prima.
Basada en una biorrefinería, la planta no solo produce aceite de colza de calidad superior y prerrefinado, sino también un concentrado de semilla de colza rico en proteínas de alta calidad, sustancias vegetales secundarias disueltas en etanol y cáscaras de colza, que representan otros productos . La planta se construyó como parte del proyecto de investigación conjunto EthaNa.
Junto con la soja, la colza es el aceite más importante a nivel mundial, y el aceite de colza también es el aceite de cocina más popular en Alemania. Además del aceite, que representa aproximadamente el 40% del contenido, la colza, como la soja, también contiene proteínas de alto grado. Estos son similares a las proteínas de la leche y, por lo tanto, podrían usarse como una fuente valiosa de proteínas de origen vegetal para alimentos y piensos.
Sin embargo, el proceso convencional de prensado en caliente utilizado en las almazaras industriales requiere altas temperaturas y presiones. Estos cambian las estructuras de las proteínas y reducen su calidad y la de la harina de colza resultante. Estas altas temperaturas se requieren nuevamente después del prensado, para evaporar el hexano utilizado como solvente. Este proceso extrae el aceite que queda en las tortas de prensa para aumentar el rendimiento de aceite. Un segundo factor que reduce la calidad en el proceso de extracción de aceite convencional son las sustancias amargas que entran en la harina de extracción, por ejemplo, de las cáscaras que también pasan por la prensa.
Debido a que la colza se puede usar no solo para el popular aceite, sino también para generar proteínas de origen vegetal de alta calidad y cada vez más demandadas, 11 socios de investigación e industria han estado trabajando juntos durante los últimos cinco años en el proyecto de investigación conjunto EthaNa. . Juntos, investigaron un nuevo enfoque para un procesamiento suave de colza a gran escala y diseñaron y construyeron la primera planta piloto. La planta piloto de EthaNa en el Centro Fraunhofer de Procesos Químico-Biotecnológicos CBP, en Leuna, puede procesar hasta 50 kilogramos de colza por día.
La planta piloto de EthaNa permite el aprovechamiento completo de la colza
La planta piloto consta de una planta de descascarillado y una de extracción. Tras la conclusión del proyecto EthaNa, la planta se puso en funcionamiento por primera vez en 2022 y se inauguró oficialmente el 3 de mayo de 2023, como parte de las celebraciones del décimo aniversario en Fraunhofer CBP.
El proceso EthaNa patentado se basa en un enfoque que hasta ahora solo se había utilizado a escala de laboratorio: el uso de etanol para extraer petróleo. El desafío para este proyecto fue escalar el proceso e implementarlo en una planta piloto. “Durante el proyecto, investigamos cómo y con qué equipos y componentes podríamos llevar a cabo los distintos pasos del proceso para el uso completo de la colza en una planta técnica, además de cómo debería diseñarse todo el sistema”, explica el Dr. Robert Hartmann, gerente de grupo de Fraccionamiento de Biomasa en Fraunhofer CBP.
El proceso EthaNa trabaja con colza descascarillada para reducir la proporción de sustancias amargas y otras sustancias innecesarias o incluso dañinas para personas y animales, al tiempo que reduce la fibra. Después de un desarrollo intensivo, el equipo del proyecto pudo crear con éxito un sistema de descascarillado que puede descascarar hasta 100 kg de colza por hora en funcionamiento continuo. Las cáscaras de las semillas primero se abren y luego se separan del grano más pesado en una corriente de aire creada por un sistema de lecho fluidizado. La fracción de casco es un producto adicional que puede, por ejemplo, utilizarse para fabricar materiales aislantes de base biológica.
El bajo contenido de fibra significa que el prensado mecánico convencional para producir aceite a partir de granos de colza descascarillados no es una opción. En su lugar, el proceso EthaNa utiliza etanol, un alcohol, que demostró ser óptimo en los estudios de los investigadores. En un proceso denominado extracción por desplazamiento, pequeñas gotas de aceite de colza del grano molido se emulsionan en la fase de etanol a una temperatura moderada de 70 °C.
Otra ventaja de la tecnología es que las sustancias vegetales secundarias del grano de colza, como el ácido sinapínico, los tocoferoles y los polifenoles, son solubles en etanol. Si estos pueden extraerse selectivamente, los contenidos bioactivos pueden usarse con fines cosméticos o farmacéuticos, por ejemplo.
Aceite de calidad prerrefinado de alto grado
Para liberar el aceite de los granos de colza, los granos descascarados se mezclan primero con etanol y se muelen antes de separarlos. “Tratamos las biomasas acondicionadas en una prensa de tornillo modificada o en un decantador, para separar la fracción de etanol-aceite, la fase líquida, de la fracción sólida rica en proteínas”, explica el Dr. Fabian Steffler, quien dirigió el proyecto en Fraunhofer CBP. . Finalmente, el aceite emulsionado se separa del etanol mediante un tanque de decantación.
“Nuestras investigaciones demostraron que el aceite obtenido en la planta piloto de EthaNa está casi completamente libre de ácidos grasos libres y fosfátidos”, dice Steffler. La ventaja para las almazaras es obvia. “El aceite ya no requiere una purificación intensiva, ya que la extracción con etanol lo lleva a una calidad de prerrefinado o semirrefinado. Esto significa que puede integrarse directamente en las líneas de producción existentes y procesarse más”, continúa el investigador.
Concentrado de colza rico en proteínas para alimentos y piensos
El material sólido restante, en gran parte sin aceite, contiene proteínas en forma concentrada. “Para eliminar aún más el aceite del concentrado de colza, se utilizan varios pasos de extracción, que se pueden combinar entre sí de varias maneras”, explica Steffler. El concentrado se seca en un secador de haz de tubos, recuperando el etanol.
El concentrado de colza rico en proteínas obtenido de esta manera es un producto de grado significativamente más alto que la harina de colza de las almazaras industriales. “Nuestro concentrado de colza está libre de cáscaras y sustancias vegetales secundarias y, por lo tanto, contiene solo cantidades extremadamente pequeñas de taninos no deseados y sustancias amargas”, se complace en anunciar Steffler. El alto contenido de proteínas, actualmente del 42 % al 43 %, es similar al de las tortas de colza prensadas en frío y parcialmente descascaradas de las almazaras descentralizadas.
Otra ventaja considerable son las suaves condiciones de procesamiento del proceso EthaNa, que dejan la estructura de las proteínas sin cambios, lo que significa que tienen un valor y un uso económicos continuos. “Las proteínas son fácilmente solubles en agua. Esto significa que podemos extraerlas y utilizarlas como fuentes alternativas de proteínas vegetales para la industria alimentaria, por ejemplo, en productos de sustitución de la carne”, dice Hartmann. Como parte de un nuevo proyecto de la UE, ya se han iniciado trabajos de investigación adicionales, por ejemplo, sobre cómo se pueden obtener las proteínas de colza para fabricar alimentos.
El concentrado de colza también se considera un alimento para ganado de alta calidad. La harina de colza de las almazaras convencionales ya se utiliza como alimento para cerdos, aves y ganado. Pero para las aves de corral jóvenes o los animales preñados, los altos niveles de glucosinolatos en la comida, que provienen de las cáscaras de colza, son indeseables. Para garantizar que se proporcione la cantidad necesaria de proteínas, las mezclas de alimentos se complementan actualmente con hasta un 30 % de harina de extracción de soja, importada del extranjero. El concentrado de colza también es muy adecuado para los rumiantes, debido a su bajo contenido en fibra, incluso inferior al de la harina de soja.
Nuevas líneas de negocio para almazaras
“El concentrado de colza, rico en proteínas de alta calidad, abrirá nuevas fuentes de ingresos para las almazaras”, está convencido Hartmann. La planta piloto de EthaNa en Fraunhofer CBP ahora está disponible para pruebas con colza de molinos de aceite industriales, para proporcionar muestras de productos a mayor escala. Los nuevos sistemas también se pueden integrar en la infraestructura existente en las almazaras como líneas de procesamiento alternativas. Aquí es donde entra la empresa B+B Engineering, la firma que también planeó la planta piloto en Fraunhofer CBP.
Al mismo tiempo, los investigadores de Fraunhofer CBP también están mejorando el funcionamiento del sistema piloto para garantizar que el proceso sea robusto y estable con una mayor economía y eficiencia energética. “Hemos identificado formas potenciales de optimizar el rendimiento del aceite”, aclara Steffler. “Además, también queremos ampliar la planta para incluir un proceso a contracorriente para la extracción de etanol, de modo que podamos recircular el etanol que usamos para la extracción de aceite”, dice el experto. Él y su equipo también tienen la intención de aumentar el contenido de proteína del concentrado de colza a casi el 50%.
Hartmann está seguro de que el procedimiento tiene aún más potencial. “Ya estamos en conversaciones sobre la investigación del procesamiento de otras semillas en la planta de EthaNa, como nueces de girasol o haya, o incluso granos de café y semillas de cáñamo”.
Proporcionado por Fraunhofer-Gesellschaft
