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INVESTIGACION Y DESARROLLOS AVANZADOS S.L.

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Control Avanzado y Optimización Total para Procesos Industriales

Control y Supervisión de Grasa y Humedad en Tiempo-Real OCO™ 3. 1 (Olive Complete Optimization) P/N: [MID/002-NIR], [MIT/002-OCO]

Descripción del Producto.

La lectura y Control de la Grasa y Humedad del Alpeorujo en tiempo real es ahora posible gracias a los avances en espectroscopia infrarroja de baja frecuencia (mas conocida como Near InfraRed ó NIR).

El desarrollo de los sistemas de extracción de aceite de oliva en dos fases ha contribuido decisivamente a resolver el grave problema medioambiental de los sistemas en tres fases anteriormente empleados. La práctica eliminación de la producción de alpechín ha reducido drásticamente los

API-[Alma/System]TM es el Sistema de Control

y Optimización para Almazaras e Industrias

Afines galardonado, entre otros, con

2 primeros premios de innovación tecnológica

en los certámenes EXPOLIVA’95 y ‘99

API-[Alma/System]™ PRODUCT DATA SHEET



negativos efectos medioambientales de los sistemas de extracción de aceite en tres fases.

No obstante, esta opción presenta nuevas problemáticas para el productor, que se manifiestan en una mayor dificultad para alcanzar un correcto agotamiento de los subproductos (el orujo, o alpeorujo, en este caso).

Las causas de esta mayor dificultad para el óptimo agotamiento de los orujos son, por una parte, la disminución de elementos de regulación, como es la adición de agua al decanter; en segundo lugar, la reducción de los controles visuales relativos al alpechín.

Los métodos de control de laboratorio no son plenamente eficaces para el seguimiento del agotamiento del orujo pues, según el método empleado, son lentos o incompletos, precisando en algunos casos el uso de disolventes orgánicos.

En resumen, hasta la fecha, la mayor dificultad de control de los sistemas de dos fases, junto con las limitaciones de

los métodos de laboratorio, podía dar lugar a la obtención de orujos incorrectamente agotados, con el consiguiente perjuicio económico.

Las posibilidades que brindan las nuevas tecnologías que se han venido desarrollando en los últimos años, permiten hablar ya de la Almazara Inteligente como nueva revolución tecnológica del sector. El control del proceso y los nuevos sistemas de información se ven apoyados con el desarrollo de nuevos sistemas de medida en forma de sensores que nos brindan la posibilidad de conocer de forma directa algunas variables que, hasta ahora, únicamente era posible

conocer a posteriori por el laboratorio.

Nos referimos a los sensores de medida basados en el análisis por Infrarrojo Cercano (Near Infrared o NIR).



Este nuevo sistema de análisis de orujos en tiempo real viene a resolver las limitaciones de los métodos de laboratorio, y se convierte en una herramienta de primera mano para el control eficaz del proceso de fabricación.

Este analizador se instala directamente en la salida de orujos del decanter y proporciona el resultado analítico de forma automática, instantánea y continua. La información analítica así obtenida es, a su vez, completa, pues se determina la grasa en húmedo, la grasa en seco, la humedad del orujo y la acidez del aceite que lleva.

No es difícil deducir que los controles actuales no satisfacen totalmente las necesidades reales de seguimiento en una almazara y prueba evidente de ello es la práctica común del repaso de orujos, los cuales se ven sometidos a un nuevo termobatido y centrifugación con el fin de la recuperación de la mayor cantidad posible de aceite perdido.

Se puede pensar que este seguimiento no es el más adecuado, debido a que conduce a una toma de decisiones tardía al no disponerse de los resultados de laboratorio necesarios hasta transcurrido un periodo de tiempo considerable (24-48 horas) desde la realización de la toma de muestras que, además, ha sido aislada y puntual. No se tiene la posibilidad de realizar análisis en continuo, siendo esta información la verdaderamente útil a la hora de diseñar y poner en práctica las regulaciones pertinentes sobre el proceso.

Como elemento nuevo integrante de la estrategia de los sistemas de control en almazaras, con capacidad de compatibilizar e integrar el control de calidad con el control de pérdidas en subproductos y el de reducción de gastos de producción, surgen los medidores o analizadores NIR, los cuales utilizan un sistema analítico de medición avanzado, basado en técn icas de infrarrojo cercano, que pueden ser acoplados fácilmente a las líneas del proceso productivo, aportando resultados de forma continua y a tiempo real.



Principio de Medida.

Los Analizadores NIR se presentan como:

− Una Técnica Analítica Instrumental:

Ya que se trata de instrumentos más o menos complejos, utilizados para la evaluación de una propiedad física o química de la muestra objeto del análisis, concretamente de la capacidad de absorción por la muestra de radiación en el infrarrojo cercano, diferenciándose de las técnicas analíticas clásicas muy comúnmente utilizadas en la mayoría de los laboratorios encargados de realizar los controles analíticos de las almazaras y orujeras. Estas suelen ser técnicas muy laboriosas, que requieren de tiempo y del uso de numerosos reactivos (un

ejemplo claro lo tenemos en el método Soxhlet para la determinación del rendimiento graso de la aceituna o del orujo, o el método volumétrico ácido-base para la determinación del grado de acidez de un aceite).

− Una Técnica de Análisis Cuantitativo y/o Cualitativo:

Puesto que pueden proporcionar una información numérica de la cantidad relativa de uno o varios componentes de la muestra analizada (por ejemplo, el rendimiento graso y humedad de una muestra de orujo) o informar acerca de las especies atómicas o moleculares o los grupos funcionales existentes en la muestra, permitiendo llegar a la identificación de compuestos (por ejemplo, detectar en una partida de aceite de oliva la presencia de sesamina).

− Una Técnica Espectroscópica de Absorción en el Infrarrojo Cercano:

Dado que basan su capacidad analítica en los espectros de absorción obtenidos como consecuencia de la interacción de la radiación electromagnética IR con la muestra a analizar, es decir, nos suministran el espectro de absorción de la muestra por iluminación de ésta con radiación infrarrojo de sucesivas frecuencias o longitudes de onda y medida simultánea de la intensidad de la radiación transmitida.

La Espectroscopia IR es, ciertamente, hoy en día, una de las técnicas analíticas disponibles más importantes y que presenta un futuro más prometedor. Se ha de

tener en cuenta que los espectrofotómetros IR han estado disponibles comercialmente desde el año 1940 para su uso en el ámbito de laboratorio, por lo que podemos decir que se trata de una técnica totalmente asentada y con una base científica experimental muy fuerte. De hecho, hoy en día está ampliamente difundida en sectores tales como el alimentario (lácteos, galletas, harinas, etc.), químico, farmacéutico, plásticos, tabaco, madera, etc.

Otra característica de la espectroscopia IR es la capacidad de llevar a cabo el análisis de muestras liquidas, sólidas, pastosas, polvos, películas, gases, fibras, etc., permitiéndose así analizar muestras tales como polímetros, drogas, compuestos orgánicos, compuestos inorgánicos, muestras biológicas, pinturas, aceites, orujos, lubricantes, minerales, aditivos alimentarlos, etc., además de permitir la realización de un análisis multicomponente, es decir, nos permite cuantificar o identificar uno o más componentes a la vez de una misma muestra. Así por ejemplo, si analizamos orujo a la salida de un decanter, el Analizador NIR nos va a poder suministrar, al mismo tiempo, el porcentaje de rendimiento graso y de humedad del orujo de forma continua y a tiempo real.



Con todo lo dicho hasta ahora, se puede concluir que los Analizadores NIR constituyen un medio de control capaz de integrar los conceptos de calidad, cantidad y gastos de producción del aceite elaborado en una almazara, orujera, etc. debido a las siguientes consideraciones:

• Se trata de instrumentos que se pueden acoplar fácilmente en las líneas del proceso productivo con capacidad de realizar análisis en continuo aportando resultados a tiempo real, conociéndose de esta forma la evolución real del proceso y facilitándose una mayor rapidez en la toma de decisiones sobre la regulación del mismo en el momento requerido.

• No precisan de la realización de técnicas de muestreo previas.

• Pertenecen al grupo de técnicas instrumentales agrupadas dentro de lo que se conoce como "química seca", es decir, que no necesitan la utilización de ningún tipo de reactivo (evitándose también de esta forma

la manipulación de productos altamente tóxicos) ni de tratamientos previos de la muestra.

• Las muestras analizadas no sufren alteración alguna.

• Son técnicas analíticas más rápidas, precisas y de mayor sensibilidad que las técnicas analíticas clásicas.

• Permiten obtener resultados de uno o más constituyentes de la muestra de forma simultánea, cada periodo de tiempo prefijado por el usuario, durante las 24 horas del día, todos los días de la campaña, sin apenas mantenimiento y, por tanto, sin necesidad de mano de obra.

• Posibilitan la realización de análisis cualitativos y cuantitativos.

• Tienen la capacidad de analizar todo tipo de muestra (sólida, liquida, pastosa, polvos, etc.).

• Son un elemento básico de sistemas de automatización de procesos industriales.

Optimización de la Adición de Agua. Como es sabido, la adición de una pequeña cantidad de agua a la pasta de aceituna batida es, a menudo, muy eficaz para mejorar el agotamiento de los orujos. Esto es especialmente importante cuando se trabaja con aceitunas de baja humedad.

Gracias a la información proporcionada por el analizador, se puede conocer la composición del orujo en cada momento. En el siguiente gráfico se recoge una información obtenida en un día de trabajo cualquiera en una Cooperativa Olivarera de Jaén. En esta almazara se instaló el analizador en una línea PIERALISI JUMBO-4.

Como se puede comprobar, la composición del orujo no es en absoluto estable, sino que está en continua evolución. Además, en particular en este día se aprecian importantes picos en los que momentáneamente se obtenían orujos muy secos y con un alto contenido graso. Estos picos eran debidos a la irregularidad de la presión de la línea de adición de agua al decanter, ya que eventualmente,

se producían caídas de presión. Fácilmente se puede imaginar que si se hubiera realizado una toma de muestras de orujo para un control rutinario, las conclusiones extraídas serían muy diferentes según el momento elegido para ello. Lo anterior evidencia que el muestreo puntual del orujo puede no ser representativo de la realidad del mismo.



En la siguiente figura se recogen los resultados obtenidos al realizar un ensayo sobre el efecto de la adición controlada de agua al decanter.

En este ensayo se varió la adición de agua desde cero a 250 litros/hora, en incrementos de 50 en 50 litros (línea de color Rosado). Gracias a la información facilitada por el analizador, se comprueba cómo la humedad del orujo se incremento de forma paralela a la adición de agua e, inversamente, la grasa del orujo bajó tanto en húmedo como referido a materia seca. En este caso la humedad subió desde un 50 a un 60 %, mientras que la grasa en seco bajó desde 9,5 a 6 %, lo que supone una diferencia muy apreciable.

Por otro lado, se muestran algunos resultados obtenidos en una almazara de Sevilla. En esta

almazara se instaló el analizador en una línea J4 de Pieralisi. De forma análoga a la anteriormente descrita, se realizaron varios ensayos en los que se evaluaba con el analizador el efecto de la adición de

agua al decanter. En este caso se describen los resultados de dos ensayos realizados con aceituna del suelo y del árbol que, lógicamente, poseían una humedad diferente.

Como podemos ver en las anteriores figuras, el efecto de la adición de agua en el decanter cuando se trata de aceituna del suelo es espectacular, pues el contenido graso del orujo baja desde un 13 a un 8 %. En el caso de la aceituna del árbol, el descenso es de medio punto. Las humedades obtenidas son similares en ambos casos, aunque la del orujo de aceitunas del suelo es 1 punto inferior.



Aumento del Rendimiento Industrial. Finalmente, y como demostración de que, gracias a la información en tiempo real, se mejora el agotamiento de los orujos obtenidos y, por tanto, se mejora el rendimiento industrial, recogemos en la Figura 5 la evolución del contenido graso del orujo producido por la anterior almazara de Sevilla a lo largo de la campaña 98-99.

En esta evolución se observan tres zonas diferenciadas. En la primera se parte de unos niveles altos de grasa, correspondientes a las pastas difíciles de principio de campaña, que van disminuyendo a lo largo del mes de noviembre. A continuación se observa un periodo central, en el que el contenido graso se estabiliza en tomo al 8,5%, correspondiendo al mes de diciembre. Finalmente, a principios de enero, se instaló el analizador y, gracias a la mejor regulación del proceso, en particular en la adición de agua, se consigue una disminución muy apreciable de las pérdidas de aceite en el orujo

Componentes del Sistema. En líneas generales, el NIR IRPC se presenta con 3 componentes fundamentales:

• Módulo Óptico y Unidad Electrónica de Control.

El Módulo Óptico y Unidad Electrónica de Control contiene todos aquellos componentes ópticos necesarios para que la técnica analítica presente las características de una espectroscopia de absorción de IR cercano. Entre estos componentes podemos citar:

- La fuente de radiación (Suele ser generalmente una lámpara halógena de filamento de tungsteno que es la fuente más adecuada para la región del IR cercano de 4000-12800 cm-1.

- El selector de longitudes de onda:

- Un sistema o revolver de filtros de interferencia.

- El sistema de detección (Sensor de PbS).

A su vez dispone de todos los elementos necesarios para el procesamiento de todas las señales y datos y responsables del control electrónico de la técnica analítica.

• Célula de Flujo.

La Célula de Flujo es el módulo que permite la captura sucesiva de la muestra y el análisis en continuo de la misma. Es la pieza responsable del acoplamiento del analizador a la línea de producción, ensamblándose con el módulo óptico. En líneas generales, se caracteriza por presentar dos zonas de paso de muestra una de entrada y otra de salida y una ventana construida en cristal de zafiro (cristal transparente a la radiación infrarrojo y resistente a la fricción que ejerce el paso continuo de muestra).

Otra de sus características es su gran robustez y compacidad, no viéndose afectado por cambios de temperatura y vibraciones, desarrollando análisis de rutina de forma totalmente autónoma y continua.

• Sistema de Manutención de Muestras.

El sistema de manutención de muestras se encarga de inyectar el alpeorujo a la célula de flujo a la adecuada velocidad y presión de trabajo.

Consta de un juego de sinfines de 2 pulgadas de diámetro fabricados por entero en acero inoxidable que penetran en el interior del cajón de salida de orujos del decanter, extrayendo de forma continua



la cantidad necesaria de muestra para su posterior análisis. Este innovador sistema de toma de muestras permite, a su vez, que un único cabezal de medida pueda supervisar los agotamientos de los orujos en hasta un máximo de 3-4 decanters que estén situados en línea.

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