Diseño de planta para la extracción supercrítica de aceite de semillas de uva de residuos vitivinícolas

Abstract

El propósito de la presente tesis es efectuar el diseño de una planta industrial para la extracción de aceite de uva con alto contenido de ácidos grasos linoleico, a partir de los residuos de la industria vitivinícola, para ser empleados como ingredientes en la industria alimentaria y farmacéutica. La semilla de uva de la variedad Malbec fue elegida para la extracción de aceite por su alto contenido de polifenoles; los residuos húmedos de uva Malbec que estaban compuestos por semillas, escobajos y cáscaras, fueron brindados por la empresa Santiago Queirolo S.A. Los residuos mencionados en el párrafo anterior fueron secados en un secador de bandejas hasta obtener residuos con un porcentaje de humedad menor a 10%. Las semillas fueron separadas empleando coladores, luego molidas y tamizadas con malla 80 mesh; la retención en malla fue empleada en las pruebas de extracción y los finos fueron descartados para evitar la obstrucción de los conductos del extractor. Se realizaron pruebas de extracción empleando el extractor por fluidos supercríticos SFT-150, con 40 g de semillas molidas y tamizadas de humedad menor al 10%, flujo de CO2 de 5 ft3/hr, tiempo de extracción 180 min, para evaluar el rendimiento y la calidad mediante la capacidad antioxidante FRAP a ciertas condiciones de presión (150, 300 y 450 bar) y temperatura (40, 50 y 60 ºC). De estas pruebas se apreció que la calidad no se ve afectada significativamente por la presión debido a ello se eligió trabajar con 450 bar. Luego se efectuaron tres pruebas a 450 bar modificando solo la variable independiente de temperatura (40, 50 y 60 ºC) y manteniendo constante las demás variables, para estudiar la influencia de la temperatura en el comportamiento de los ácidos grasos, a fin de obtener un aceite de alto contenido de ácidos grasos linoleico. De estos ensayos se obtuvo un alto contenido de ácidos grasos linoleico a temperatura de 50 ºC. Para el diseño de la planta se consideró la presión de 450 bar y temperatura de 50 ºC, se definió la capacidad de la planta considerando el procesamiento de los residuos generados por la planta de producción de la empresa Queirolo. De acuerdo con los resultados experimentales se realizó el escalamiento de la planta para la capacidad proyectada y se definieron los equipos a emplear. Luego, se realizó el cálculo del costo de producción anual para obtener 3192.27 Kg de aceite de uva, para ello se determinó el costo de materia prima, costo de CO2, costo de envases, costo de mano de obra, costo de transporte, costo de servicios generados, de la cantidad a procesar anualmente, siendo el costo total obtenido de 428.43 MU$/año. Según la información en el mercado el precio promedio de aceite de uva es de 330.4 US$/Kg, para tener un margen de competencia y utilidad el precio propuesto es de 320.00 US$/Kg. Entonces, el ingreso por las ventas de la planta de aceite de uva es de 1021.53 MUS$/año. Realizando los cálculos respectivos tenemos anualmente una utilidad neta de 593.09 MUS$. El proyecto propuesto para la extracción de aceite de uva resultó económicamente factible, teniendo como resultados un VAN de 1171.43 MUS$ y una TIR de 25.20 % siendo el periodo de recupero de la inversión de 5.1 años.

The purpose of this thesis is to design an industrial plant for the extraction of grape oil with a high content of linoleic fatty acids, from the residues of the wine industry, to be used as ingredients in the food and pharmaceutical industry. The grape seed of the Malbec variety was chosen for the extraction of oil due to its high content of polyphenols; The wet remnants of Malbec grapes that were composed of seeds, beets and husks, were provided by Santiago Queirolo S.A company. The residues mentioned in the previous paragraph were dried in a tray dryer until residues with a humidity percentage of less than 10% were obtained. The seeds were separated using strainers, then ground and sieved with 80 mesh; mesh retention was used in the extraction tests and the fines were discarded to prevent blockage of the extractor ducts Extraction tests were performed using supercritical fluids extractor SFT-150, with 40 g of milled and sieved seeds of humidity less than 10%, CO2 flow of 5 ft3 / hr, extraction time 180 min, to evaluate the yield and the quality through the FRAP antioxidant capacity at certain pressure conditions (150, 300 and 450 bar) and temperature (40, 50 and 60 ºC). From these tests it was appreciated that the quality is not affected significantly by the pressure, because of this, it was chosen to work with 450 bar. Then three tests were carried out at 450 bar modifying only the independent variable of temperature (40, 50 and 60 ºC) and keeping the other variables constant, to study the influence of temperature on the behavior of fatty acids, in order to obtain a oil with a high content of linoleic fatty acids. From these tests a high content of linoleic fatty acids was obtained at a temperature of 50 ° C. For the design of the plant the pressure of 450 bar and temperature of 50 ºC was considered, the capacity of the plant was defined considering the processing of the waste generated by Queirolo plant. According to the experimental results, the plant was scaled for the projected capacity and the equipment to be used was defined. Then, the annual production cost was calculated to obtain 3192.27 Kg of grape oil, for which the cost of raw material, cost of CO2, cost of packaging, cost of labor, cost of transportation, cost of services generated from the amount to be processed annually, with the total cost obtained of 428.43 MUS$/year. According to information in the market, the average price of grape oil is 330.4 US$/Kg, to have a margin of competition and utility the proposed price is 320.00 US$/Kg. Then, the income from sales of the grape oil plant is 1021.53 MUS$/ year. By performing the respective calculations, we have an annual net profit of 593.09 MUS$. The proposed project for the extraction of grape oil was economically feasible, having as a result a VAN of 1171.43 MUS $ and an TIR of 25.20 % with Payback of 5.1 years.