ES2288359A1 - Sistema de control coordinado para lineas de extraccion continua de aceite de oliva virgen. - Google Patents
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Abstract
Sistema de control coordinado para líneas de extracción continua de aceite de oliva virgen. La presente invención está dirigida al proceso de elaboración de aceites de oliva virgen, sobre la base de un conocimiento más profundo de las materias que intervienen en el proceso de elaboración de aceites a partir de aceituna y para aceites obtenidos por centrifugación de los orujos; ello se consigue mediante el uso de nueva generación de sensores por transmisión a partir de campos electromagnéticos en la banda de microondas comprendida entre 1 y 10 Ghz. Ubicados en los puntos de medida indicados en la presente invención, permiten una verdadera optimización del proceso y de la maquinaria empleada, tanto en sistemas de tres como de dos fases.
Description
Sistema de control coordinado para líneas de
extracción continua de aceite de oliva virgen.
La presente invención está dirigida y focalizada
al proceso de elaboración de aceites de oliva virgen, sobre la base
de un conocimiento más profundo de las materias que intervienen en
el proceso de elaboración de aceites a partir de aceituna y para
aceites obtenidos por centrifugación de los orujos; ello se
consigue mediante el uso de nueva generación de sensores por
transmisión a partir de campos electromagnéticos en la banda de
microondas comprendida entre 1 y 10 Ghz.
Ubicados en los puntos de medida indicados en la
presente invención, permiten una verdadera optimización del proceso
y de la maquinaria empleada, tanto en sistemas de tres como de dos
fases. Gracias a la tecnología de microondas por transmisión en el
medio utilizada por primera vez para conocer la fracción
hidro-molecular en líneas de elaboración de aceites
de oliva, se obtiene una completa caracterización de la materia
prima, permitiendo la adaptación realmente automática de los
parámetros a los cuales la maquinaria o proceso industrial es
sensible, con independencia de la naturaleza cambiante de la
aceituna.
En los últimos años, las únicas experiencias de
sistemas de medición en línea, en líneas de elaboración continua de
aceite de oliva virgen, se han basado únicamente en analizadores
del tipo NIR, (Infrarrojo cercano) por reflexión que ofrecen
en un mismo instrumento, lecturas de contenido graso y humedad.
Estos equipos, que solo ofrecen la medición de humedad y contenido
graso en los orujos resultantes del proceso, precisan de un
complejo sistema de extracción y preparación de la muestra y en las
pocas instalaciones existentes, se han empleado exclusivamente para
monitorizar el nivel de pérdidas de aceite en el proceso de
elaboración.
Si se analiza el comportamiento de estos
dispositivos y en base a estudios realizados desde el punto de
vista de la determinación del contenido de aceite, se ha podido
comprobar la gran dificultad en mantener calibraciones fiables en
todas las variedades de aceituna, amén de los especiales cuidados
de mantenimiento y limpieza, además sólo ofrecen una visión de la
capa externa de la muestra y no del interior del flujo de masa en
el proceso, por lo que no son recomendables para su empleo en
sistemas de control.
Por otra parte si se analiza, desde el punto de
vista de la determinación de la humedad, se ha podido comprobar que
en determinadas variedades de aceituna, se hace casi imposible la
determinación de la humedad con la necesaria precisión y
repetibilidad, de hecho en muchas ocasiones se han obtenido medidas
erráticas, por lo tanto y por la misma razón que en el caso
anterior, no son recomendables para su empleo en sistemas de
control. Estos analizadores presentan unos inconvenientes
adicionales, derivados del punto de medida en el proceso, pues
comúnmente se han venido empleando para el análisis en
tiempo-real de los orujos a la salida del decantador
centrifugo horizontal, en el cual hay que tener en cuenta que todo,
o una parte del orujo es recogido por el sistema de extracción, en
donde es "comprimido" provocando que la parte oleosa se
pegue a las paredes exteriores, distorsionando la medida absoluta e
introduciendo un retardo de tiempo que lo incapacita para su uso en
sistemas de control en tiempo real. Estos sistemas de extracción de
muestra en continuo de los orujos a la salida del decantador
centrifugo horizontal, requieren de elementos auxiliares tales como
extracción de muestras, sinfines, bombas, etc., con la consiguiente
complicación, alto coste y posibilidades de fallo de la instalación
(paradas del decantador centrifugo horizontal, fallos por falta de
limpieza, olvidos, etc). A los inconvenientes anteriores, hay que
añadir la auto evaporación que sufre la muestra húmeda que afecta a
la determinación de la humedad, mientras es trasladada hacia el
sensor, provocando una distorsión de la medida real y absoluta.
Por estas razones, la alternativa de medición en
línea de sistemas basados en la tecnología NIR, queda descartada
para el uso en un sistema o solución de control fiable. Prueba de
ello es, que desde que se empezó a usar estos sistemas para el
proceso de elaboración de aceites de oliva virgen, se han utilizado
en muy pocas instalaciones y desde luego en ninguna de ellas están
siendo una solución de control integral.
A todos estos inconvenientes hay que añadir
algunos más, como son los elevados costes de adquisición y la
obligatoriedad de un mantenimiento periódico de sus parámetros de
calibración, lo cual implica la necesidad de tener que contar con un
laboratorio de referencia. Estos procedimientos de calibración
periódica, deben ser realizados con el debido rigor y presentan
ciertas dificultades, debido al tiempo de respuesta real de los
laboratorios, tras una toma previa de la muestra que nunca deja de
ser puntual y por tanto poco representativa del estado o situación
del proceso de elaboración.
Finalmente y para completar la visión del actual
escenario, existen otras soluciones de mercado, que usan un solo
equipo NIR para varias líneas de elaboración, empleando todo un
conjunto de elementos de transporte del tipo
sin-fin, aumentando con ello el tiempo de
actualización de las mediciones de cada línea, que hacen teórica y
prácticamente inservibles para un uso real en sistemas o soluciones
de control fiables.
\newpage
Sobre el empleo de sistemas para la
determinación en-línea del contenido de aceite y
humedad, mediante NIR, se resumen los inconvenientes más importantes
detectados que a continuación se detallan:
Miden la superficie de la muestra, no del
conjunto completo en el proceso.
Son sensibles a las variedades de aceituna.
Elevado costo de adquisición y de
mantenimiento.
Requieren calibraciones periódicas con
laboratorios de referencia.
No pueden usarse en línea con el proceso.
Requieren sistemas de extracción y preparación
de la muestra.
Son equipos delicados, susceptibles de
descalibración.
Solo resuelven una parte del problema (solo
miden, no controlan).
Hay que destacar las diferencias sustanciales
entre la presente invención y la patente ES 2190330, pues la misma
está sustentada en la determinación indirecta de la constante
dieléctrica del agua libre, presente en las sustancias que
intervienen en el proceso de elaboración, por medio de dispositivos
basados en capacitores o condensadores, para que finalmente pueda
usarse dicha magnitud (solamente) para añadir agua en el proceso,
cuando sea necesario.
En primer lugar, la gran diferencia, es el
empleo de nuevos sensores específicos que usan un campo
electromagnético de microondas atravesando la corriente principal
del producto a medir, midiendo de forma directa, no la constante
dieléctrica del agua sino la "fracción total
hidro-molecular", lo cual equivale al
conocimiento del agua total presente en la pasta de aceituna,
orujos, y aceites. Es decir el agua libre, y el agua embebida en la
estructura molecular de la fibra o parte sólida, que se denomina,
"humedad nuclear". Esto ayuda a tener un mayor y más profundo
conocimiento de las características físicas de las citadas
sustancias, que en el caso del proceso de elaboración de aceites de
oliva virgen, es de vital importancia, dada la naturaleza cambiante
de la aceituna.
En segundo lugar, y dado el mayor y más profundo
conocimiento de los productos involucrados debido al empleo de los
nuevos sensores, puede desarrollarse la otra parte importante de la
presente invención, como es el control completo y coordinado de toda
la línea de extracción, desde la salida del molino, hasta la
separadora centrifuga vertical.
El escenario de actuación de la presente
invención, se desarrolla en el ámbito de una línea de elaboración
completa compuesta por varios sub-procesos que van
desde la trituración de la aceituna en un molino de martillos
metálicos, hasta la limpieza del aceite en la separadora centrifuga
vertical.
En la primera fase o molienda, no existen hoy en
día particulares sistemas de medición o control que no sean los
propios intuitivos y visuales que realiza el maestro, siendo
particularmente importante la elección de la criba que determina el
grado de molienda, con el fin de evitar la formación de finos y
emulsiones; es por ello que no se recomienda añadir agua en este
punto, ya que es muy fácil la aparición de emulsiones que complican
el proceso de batido y centrifugación posterior.
En el proceso de batido en la actualidad, y en
el mejor de los casos, solo se cuenta con sistemas de control de
temperatura simples, que tratan de mantener este parámetro dentro
de unos limites de operación. En cuanto a la adición de
coadyuvantes, se suele añadir microtalco o enzimas en cantidades
fijas, durante toda una campaña y a criterio e intuición del
maestro y en algunas zonas se añade agua de forma descontrolada, en
función a los bajos contenidos de humedad que puede presentar la
aceituna, con la consiguiente complicación añadida, pues ambas
adiciones, agua y microtalco, deben ser añadidos en función de
parámetros tecnológicos establecidos en base al estado de la pasta
a la entrada de la termo-batidora.
En la actualidad, en las soluciones de
automatización existentes en el mercado, la adición de agua en el
proceso de termo-batido, se realiza única y
exclusivamente bajo criterios de protección de la maquinaria, es
decir, se añade agua de manera descontrolada cuando existe una
sobrecarga eléctrica en el sistema de agitación de la batidora. Se
ha podido comprobar que en condiciones de operación normales no
existe un relación sencilla y clara entre el valor reológico de la
masa (visco-pastosidad, compacidad, consistencia,
fluidez, etc), y el consumo eléctrico del accionamiento de la
batidora, obteniéndose respuestas fuertemente no lineales, ante
bajos contenidos de humedad de la pasta de aceituna, debido
principalmente a la tendencia al sobre dimensionamiento de los
sistemas de agitación.
En el siguiente proceso de separación
sólido-liquido, la pasta de aceituna previamente
tratada en el proceso de termo-batido, es conducida
al decantador centrifugo horizontal, por medio de una bomba de
desplazamiento positivo; en este proceso de centrifugación, se
separan la fracción oleosa, de las fracciones acuosa y sólida.
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Son conocidas en el sector oleícola las ventajas
del decantador centrifugo horizontal de dos fases en donde se
elimina el vertido de la fase acuosa o alpechín altamente
contaminante, incorporándolo a la fase sólida, llamada por algunos
autores "alperujo", que se caracteriza por un mayor contenido
de humedad.
Este sistema de dos fases, precisa de un mayor y
más critico control de la humedad y de otros parámetros
tecnológicos, con más exigencia que en el proceso de separación en
tres fases, de ahí la aportación de la presente invención que se
basa en un control total y coordinado del proceso que conlleva más
producción unitaria, menos pérdidas de aceite en los orujos y menos
vertido de aguas contaminantes.
Actualmente, los únicos controles que se emplean
en esta parte del proceso, son el control simple del régimen de
alimentación de pasta al decantador centrifugo horizontal, mediante
un dispositivo medidor de caudal y un variador de frecuencia que
actúa sobre la bomba volumétrica de masa. La cantidad de agua a
añadir se realiza totalmente de forma manual y a criterios del
maestro, lo cual dista bastante de lo que debe ser, que es
controlar un flujo acuoso variable, acorde con la naturaleza
cambiante de la aceituna, para mantener estables y controlados los
niveles de separación en el decantador centrifugo horizontal y
poder así reducir tanto las pérdidas de aceites en los orujos como
la suciedad del aceite obtenido, y finalmente el vertido de aguas
contaminantes.
En los momentos actuales, no existe ningún otro
tipo de medida en línea, control, actuación, o intervención en el
propio decantador centrifugo horizontal, aunque ciertos fabricantes
han incorporado dispositivos que permiten ajustar tanto la velocidad
diferencial como el ajuste externo de los diafragmas de regulación.
Estos ajustes aunque existen en algunas instalaciones, no se usan
en la práctica, debido principalmente a la falta de formación,
dificultad y gran complicación en su manejo, el desconocimiento
general y finalmente la ausencia de instrumentos en línea que
indiquen los resultados de los cambios en línea.
En la fase final del proceso de centrifugación,
el aceite obtenido, con un determinado porcentaje de suciedad y
humedad, es conducido mediante una bomba centrifuga, de manera
discontinua a una separadora centrifuga vertical para su limpieza
final, sometiéndolo a fuertes aceleraciones centrifugas, con
valores de g en torno a 7.000.
Este proceso de alta centrifugación, elimina
parte del exceso de agua resultante del proceso anterior, así como
la humedad que queda atrapada (humedad nuclear), en los finos que
poseen una densidad similar al aceite. Para ello, y según las
prácticas actuales, se adiciona una cantidad de agua de forma
manual y a criterios del maestro, siguiendo controles visuales
periódicos, existiendo una tendencia generalizada a añadir siempre
una cantidad de agua mayor de la necesaria, con el consiguiente
aumento de los vertidos contaminantes.
Por otra parte, la temperatura del agua añadida
se controla también de forma manual, siendo muy difícil en la
práctica el no sobrepasar los 35°C.
La separadora centrifuga vertical, posee un
sistema automático de limpieza que actúa sobre la máquina, cada
cierto tiempo y a elección y criterios del maestro, por no
disponerse de ningún dispositivo que indique el grado de suciedad
interno de la máquina o del aceite final.
Una vez así centrifugado el aceite y no exento
totalmente de finos y humedad, es conducido a los depósitos de
decantación natural antes de almacenaje en bodega.
Esta necesidad de tener que controlar toda la
maquinaria de la almazara, mediante controles visuales periódicos y
la necesidad de realizar controles analíticos más o menos
frecuentes de pérdidas de aceite en los orujos y en las aguas de
lavado de aceite y si además a esto se une que en las actuales
almazaras existen como media al menos dos- tres líneas, es fácil
entender, la gran dificultad que tiene el maestro para atender a
toda la instalación, lo que hace poco efectivo el sistema de
trabajo de control del proceso, dentro de un escenario cambiante,
provocado por la variabilidad de la materia prima, que además debe
ser controlado con todo el rigor necesario siguiendo las nuevas
normativas de seguridad alimentaria.
Finalmente, la obsesión por recuperar hasta la
última gota del aceite extractable por centrifugación, ha llevado
al sector a la necesidad de tener que instalar en las almazaras, lo
que se denomina operaciones de segunda centrifugación, es decir
tomar las masas centrifugadas de la primera extracción y volverlas
a pasar por otro proceso de centrifugación.
Esto ha conllevado el tener que soportar grandes
inversiones en la compra de maquinaria, que aparte de la
amortización hay que considerar los gastos de energía, personal y
de mantenimiento para recuperar entre un 5% MG/S y un 12% MG/S, ya
que este aceite debe ser vendido como aceite de orujo a menor
precio. Este post-proceso es el que normalmente se
realiza en las extractoras de orujo antes del proceso de extracción
química propiamente dicho, para recuperar, parte y no todo del
aceite residual que se ha indicado anteriormente.
Para evitar los inconvenientes reales que se han
detallado anteriormente al emplear sensores NIR y dar un
gran paso cualitativo hacia otras soluciones más innovadoras y
fiables, en primer lugar, debe modificarse la estrategia en la
medición de la variable clave más importante, que en lugar de
"buscar el aceite que se pierde" por motivo de un sistema de
elaboración mejorable, sea la de "crear las mejores condiciones de
elaboración y mantenerlas controladas en todo momento" usando
otra variable o magnitud que no precise el empleo de ningún
analizador en línea para saber en tiempo- real, el contenido en
aceite que se va por los orujos. En el caso concreto de esta
invención, se ha encontrado sobre la base del más profundo y
representativo conocimiento de la fracción total
hidro-molecular de la aceituna y del índice de
pureza oleosa en los aceites resultantes. Estos parámetros han
resultado ser de una gran importancia en el proceso de elaboración
de aceite de oliva virgen por centrifugación, pues en unión con
otras variables auxiliares permite un control total del proceso.
La nueva sensorística está diseñada para, con la
ayuda de al menos un procesador digital, controlar y optimizar una
línea completa de elaboración de manera integral y coordinada, pues
todo en ella está interrelacionado. A continuación se detallan las
características que debe presentar:
- \bullet
- Un sistema de medición capaz de evaluar en-línea, la fracción total hidro-molecular en cualquier punto del proceso, por tanto que sea capaz de adaptarse para medir en conductos o tuberías, en batidora, en tanque.
- \bullet
- El sistema de medida, debe estar diseñado para aplicaciones verdaderamente en-línea con el proceso, sin necesidad de preparar la muestra y analizar como está evolucionando el mismo.
- \bullet
- Facultad de medir una sección transversal representativa, y poder medir correctamente la corriente principal del producto, evaluando el proceso de forma relevante, condición indispensable para un control u optimización fiables.
- \bullet
- Un sistema de medición que no necesite la transparencia óptica del medio, o basado en propiedades óptico reflexivas y sea independiente del grado de suciedad o de incrustación del sensor, condición indispensable como en el caso anterior.
- \bullet
- Que la solución completa basada en estos nuevos sensores, esté en condiciones de mantener bajo control y en todo momento todos los procesos involucrados en la línea de elaboración en su justo punto de trabajo óptimo, con una mínima intervención por parte del maestro.
La presente invención consiste en un nuevo
sistema de control coordinado por puntos óptimos, para líneas de
elaboración, de aceite de oliva virgen y de aceites de orujo por
centrifugación. Se basa en un nuevo procedimiento para la
determinación en línea de la fracción total
hidro-molecular a partir de la interacción de las
moléculas de agua presentes en la materia prima y fluidos
resultantes de los procesos de centrifugación, con un campo de
origen electromagnético de microondas, utilizando sensores
especialmente preparados para el proceso. Esta propiedad de
interacción molecular del agua con las microondas, es usada en la
presente invención para la determinación en línea de un nuevo
parámetro o concepto que nos indica el grado de limpieza de los
aceites resultantes en los procesos de elaboración por
centrifugación tanto en primera como segunda centrifugación; éste
nuevo parámetro se denomina, "índice de pureza oleosa", que es
el punto clave para obtener el control total del proceso de
elaboración.
Este nuevo sistema, ofrece un conocimiento más
profundo de las propiedades moleculares de ciertos componentes
presentes en la pasta de aceituna, así como en los orujos y en los
aceites resultantes del proceso industrial de separación.
Esto, significa poder conocer, el agua libre de
origen vegetal o añadida, y el agua embebida (humedad nuclear)
fuertemente secuestrada por la pulpa y el hueso (hidrófilos), que
forman parte de la fracción sólida presentes tanto en la aceituna,
como en los orujos. Este mejor conocimiento de la materia prima y la
incorporación del parámetro índice de pureza oleosa, unido a otras
magnitudes auxiliares que intervienen en el proceso de elaboración,
son las entradas de información para que el sistema de control,
controle la línea completa de una manera coordinada y predictiva,
adecuándose en todo momento a la naturaleza cambiante de la
aceituna a procesar y con una mínima atención por parte del maestro
de la almazara.
Todas estas funcionalidades se consiguen
mediante un sistema que con sus correspondientes elementos de
actuación y medida, actúa sobre los parámetros
tecnológico-operacionales más importantes de toda la
línea de elaboración, desde la salida del molino, hasta el
separador centrifugo vertical, para mantenerlos dentro de los
requerimientos de máxima producción y calidad.
Específicamente, el objeto de la presente
invención es un sistema de control coordinado, para líneas de
extracción continua de aceite de oliva virgen, basado en la
evaluación continua, en cualquier punto de la línea, de la fracción
total hidro-molecular, y caracterizado porque dicha
evaluación se lleva a cabo, mediante sensores de campos
electromagnéticos en la banda de microondas. Dichos sensores son del
tipo de transmisión de onda, trabajando en un rango de frecuencias
comprendido entre 1 a 10 Ghz, y se ubican en al menos uno de los
siguientes puntos de la línea de extracción:
- a)
- En la batidora, en particular en el cuerpo superior a la entrada de la pasta de aceituna.
- b)
- En el conducto de salida de la bomba volumétrica, que conduce la pasta de aceituna hacia el decantador centrifugo horizontal.
- c)
- En el conducto de salida del aceite del decantador centrifugo horizontal.
- d)
- En el conducto de salida del aceite de la separadora centrifuga vertical.
\global\parskip1.000000\baselineskip
La línea de extracción en la que se sitúan los
sensores, es de aceite de oliva virgen de primera ó de segunda
centrifugación. El sistema puede incluir adicionalmente medidores
auxiliares de caudal, temperatura, nivel y potencia eléctrica. Tanto
los sensores de microondas como los medidores auxiliares transmiten
la información al menos a un procesador modular digital de
control.
Dicho procesador modular digital de control,
realiza las siguientes acciones de control y regulación en la
batidora; alimentación en continuo de la pasta de aceituna,
dosificación de microtalco y/o enzimas, adición de agua y control de
temperatura de la pasta de aceituna.
En el decantador centrifugo horizontal, el
procesador modular digital realiza las siguientes acciones de
control y regulación: control del régimen de alimentación en
continuo de pasta de aceituna batida, adición final de agua,
variación de la velocidad diferencial, actuación sobre los
diafragmas y regulación de periodos de limpieza, y en el separador
centrífugo vertical realiza las siguientes acciones de control y
regulación: control del régimen de alimentación en continuo de
aceite procedente del decantador centrifugo horizontal, régimen de
adición de agua de lavado, control de temperatura del agua de
lavado y regulación de periodos de limpieza.
En cada uno de los procesos de
termo-batido, extracción y limpieza del aceite de
una línea de elaboración de aceite de oliva virgen, es decir desde
la salida del molino o entrada a la termo-batidora
y la separadora centrifuga vertical, la presente invención aporta
en primer lugar un mejor conocimiento del comportamiento de los
fluidos o materias presentes en cada uno de los procesos anteriores
y como consecuencia de ello, gracias a otras magnitudes físicas
auxiliares, conocer cuales son las mejores condiciones tecnológicas
tanto del proceso como de la maquinaria, que se denominarán
"puntos óptimos de trabajo" que van mucho más allá del simple
control de la humedad en un solo punto del proceso. El objetivo es,
mediante el sistema de control coordinado objeto de la presente
invención, controlar las condiciones para que estos puntos óptimos
de trabajo estén conseguidos y garantizados en todo tiempo.
En primer lugar y para comprender el porqué de
la necesidad de una nueva solución para el control del proceso de
elaboración de aceites de oliva virgen, es necesario hacer un
pequeño repaso sobre la constitución de las materias o productos del
proceso, léase, pasta de aceituna entrada a
termo-batidora, pasta de aceituna a la entrada al
decantador centrifugo horizontal, los orujos como parte residual
del proceso de elaboración y aceites obtenidos.
La pasta de aceituna está compuesta por una
parte de sólidos (fracción de sólidos) y otra de líquidos, es decir
agua vegetal (fracción hidro-molecular) y aceite
(fracción oleosa). La fracción de sólidos a su vez se compone de
huesecillos del endocarpio más la pulpa fibrosa resultante del
proceso de molienda de la aceituna, mesocarpio, pericarpio y parte
del endocarpio. Estos componentes sólidos de la aceituna, están
normalmente "empapados" en mayor o menor medida por el agua
vegetal, es decir agua absorbida por el árbol del suelo, junto con
otras sustancias nutritivas más el aceite que es el que se pretende
separar en el proceso.
Esta presencia de sólidos en la constitución de
la pasta de aceituna, hace que la misma se comporte como un fluido
no newtoniano, y haya que tener en cuenta magnitudes como la
visco-pastosidad, compacidad, consistencia, grado de
fluidez, etc, es decir su valor reológico, que condiciona y en
algunas ocasiones impide una elaboración con normalidad, de la
pasta de aceituna, tanto en el proceso de batido como en el de
separación centrifuga, (lo que comúnmente se llaman pastas
difíciles).
El contenido de sólidos en la aceituna se
reparte entre 14-20% para el hueso, del
1-3% para la semilla o almendra y el resto
8-10% para el epicarpio y resto de pulpa. Los otros
dos componentes, agua vegetal y aceite, constituyen la fracción
líquida compuesta por el agua de vegetación
(40-55%) y aceite (18-33%), ésta
fracción líquida hace, que la pasta de aceituna pueda fluir y
manipularse con relativa facilidad en el proceso. Es necesario
recordar que esta fase líquida proviene de un fruto, como es la
aceituna, con continuos cambios en las proporciones de sus
componentes, o de las características de alguno de ellos, afectando
al proceso, sobre todo en la preparación de la pasta.
Estos dos componentes (agua y aceite), hay que
tratarlos con mucho cuidado pues a determinadas temperaturas de
trabajo y en presencia de sólidos, pueden aparecer durante ciertas
fases del proceso de batido, emulsiones indeseables. Estas
emulsiones pueden aparecer bien durante la molienda por adición
incontrolada de agua y la acción del movimiento a altas velocidades
de los martillos del molino, o incluso durante el batido en función
de la humedad de la aceituna, frutos deteriorados y/o tiempos de
batido excesivos.
Por tanto, es necesario considerar el agua
original o vegetal y el agua añadida como fracción total
hidro-molecular de la pasta de aceituna que aunque
es una eximente de la elaboración, también es un coadyuvante y
puede utilizarse a conveniencia para favorecer el objetivo de su
correcta separación en el decantador centrifugo horizontal.
Esta fracción total
hidro-molecular es el parámetro más variable e
impredecible en el proceso de elaboración siendo además un factor
decisivo en el buen funcionamiento tanto del proceso de
termo-batido, como extracción en el decantador
centrifugo horizontal y de la separadora centrifuga vertical.
En primer lugar y para crear condiciones de
caracterización de la masa, desde el inicio del proceso, hay que
conocer la fracción total hidro-molecular en la
pasta de aceituna a la entrada a la termobatidora en el
cuerpo superior, mediante un sensor de microondas por transmisión.
De esta manera se puede conocer con exactitud en qué condiciones
está entrando la materia prima que se va a procesar, para así poder
adecuar y controlar los parámetros de operación más importantes en
su justo punto óptimo.
Para mantener controlados los parámetros del
termo-batido dentro de los niveles de operación más
convenientes, el sistema objeto de invención, regula en modo
continuo el régimen de alimentación de la pasta de aceituna, a
partir del nivel de la termo-batidora y modificando
bien sea la velocidad de la bomba de alimentación de la pasta de
aceituna por medio de un variador de frecuencia, o bien mediante
cualquier otro medio de regulación proporcional sea válvula de
regulación o compuerta, o bien si el molino está justo antes de la
batidora, modificando el régimen de alimentación al mismo. Todo ello
con el fin y objetivo de mantener el régimen de elaboración
continuo sin cortes ni detenciones, pues el proceso de extracción
en el decantador centrifugo horizontal también es continuo.
Mediante el empleo de este nuevo sensor por
microondas a la entrada de la batidora, conociendo la fracción
total hidro-molecular (magnitud clave) y el régimen
de elaboración, el presente sistema objeto de invención, decide en
que momento adicionar agua y en que cantidad exacta, justo para
llevar la magnitud clave al punto de trabajo óptimo o de
condiciones estándar.
De forma análoga al caso anterior con el
conocimiento de la fracción total hidro-molecular y
el régimen de elaboración, el sistema objeto de invención decide en
que momento hay que adicionar coadyuvantes (microtalco ó enzimas) y
en que cantidad, modulando el sistema de dosificación en función
del parámetro de operación o punto óptimo de trabajo.
Al mismo tiempo, conociendo la fracción total
hidro-molecular, el régimen de elaboración, el
nivel de llenado de la termo-batidora, y las
temperaturas de entrada y salida de la pasta más la temperatura del
agua de calefacción, el sistema objeto de la presente invención,
controla la temperatura de la pasta de aceituna a la salida de la
batidora, dentro del valor preestablecido o punto óptimo de
trabajo.
Por tanto, el nuevo sistema objeto de la
invención, mediante la evaluación en continuo y en la corriente
principal del proceso de la fracción total
hidro-molecular y otras magnitudes auxiliares,
controla de forma integral y coordinada, los siguientes puntos
óptimos de trabajo:
- \bullet
- Establecer el punto óptimo de alimentación continua más adecuado en cada momento.
- \bullet
- Decidir el momento y punto óptimo de microtalco o enzimas a dosificar.
- \bullet
- Decidir el momento y punto óptimo de cantidad de agua a añadir.
- \bullet
- Controlar el punto óptimo de temperatura de la pasta de aceituna en la batidora.
Estos cuatro aspectos son los parámetros más
descontrolados en estos momentos, pues su control y vigilancia se
basa en los controles visuales periódicos del maestro.
A partir del proceso de termo batido controlado
en todo momento y considerando la pasta de aceituna dentro de los
parámetros operacionales deseados, ésta es conducida al decantador
centrifugo horizontal, por medio de una bomba de desplazamiento
positivo, bien sea de doble tomillo o engranajes, del tipo lobular
o cualquier otro tipo accionado por un motor eléctrico al cual se
le añade un variador de frecuencia para la velocidad de la bomba y
por consiguiente para variar el régimen de alimentación al
decantador centrifugo horizontal.
En este proceso y si se trata de un sistema de
elaboración de dos fases, se produce la separación de la fase
oleosa o aceite por un lado y el resto de los componentes de la
aceituna por otro, que comúnmente se le llama orujos o alperujos.
Pero hay que tener presente que la inmensa mayoría de los
decantadores centrífugos horizontales trabajando en dos fases, no
disponen de regulación externa de los diafragmas, es por esa razón
que es muy importante mantener las condiciones óptimas controladas
en todo momento, con independencia del tipo de aceituna a elaborar,
aunque una gran parte del trabajo de estandarización ya se hizo en
el proceso anterior, es critico poder controlar este proceso
gracias a las ventajas de un más profundo conocimiento, tanto de la
pasta de aceituna al conocer con exactitud y precisión la fracción
total hidro-molecular a la entrada al decantador
centrifugo horizontal y el conocimiento exacto y preciso del índice
de pureza oleosa del aceite obtenido, a la salida del mismo, gracias
a la nueva tecnología de sensores de microondas por transmisión que
nos revela el estado de toda la corriente principal del producto tal
y como va evolucionando en el proceso mismo. Estas dos magnitudes
son piezas clave, en unión de otros parámetros auxiliares, para
controlar en todo momento el estado interno de los anillos que se
forman en el interior del decantador centrifugo horizontal o punto
óptimo de trabajo tal y como se ve más adelante.
En un decantador centrifugo horizontal de dos
fases y partiendo de una pasta de caracteristicas determinadas, se
realiza el proceso de separación
sólidos-agua-aceite, mediante la
acción de la fuerza centrifuga provocada por la velocidad angular de
los órganos internos, sometiendo al conjunto de la pasta a una
gravedad proporcional a la aceleración centrifuga (w^{2}r) que
interviene de manera notoria en los valores (G), factor que
determina la eficiencia de la máquina y viene deducido de la
siguiente expresión.
G =
w^{2}r/g
en la que (w^{2}r) es la
aceleración centrifuga y (g) la aceleración de la gravedad, los
valores normales de (G) de un decantador centrifugo
horizontal en el mercado, están entre 2.500 y
3.000.
En el interior del decantador, se produce una
separación de los distintos componentes formando los anillos,
gracias a la acción de la aceleración centrifuga vista anteriormente
y a las diferentes densidades de cada uno de los componentes que
para la pasta de aceituna son típicamente de 1,2 a 1,3 g/cm^{3}
para el elemento más pesado que es la fracción sólida, 1,05 a 1,06
g/cm^{3} para la fracción acuosa, y finalmente la fracción oleosa
con densidades entre 0,915 a 0,917 g/cm^{3}. Estos componentes se
sitúan dentro del decantador centrifugo horizontal de fuera hacia
adentro por el mismo orden, no siendo nítidas las separaciones
entre las fases sino que aparecen zonas de transición.
La fracción sólida total, es desplazada dentro
del decantador centrifugo horizontal por la acción del sinfín que
gira a una velocidad distinta de la parte externa del rotor y
evacuada por un conducto adecuado, generando un subproducto
denominado orujo, sobre el que se centran todos los esfuerzos de
monitorización y vigilancia y el punto en donde se han empleado los
sensores NIR en línea.
La exigencia de conocer las pérdidas de grasa en
los orujos, ha sido y es un verdadero quebradero de cabeza de
fabricantes de maquinaria, maestros de almazara, ingenieros, y
centros de investigación, etc. Por ésta razón es fácil pensar que
todo el mundo está más preocupado por el aceite que se pueda
perder, que en crear condiciones para la extracción total y tomar
las oportunas acciones correctoras antes de que las pérdidas
ocurran.
Partiendo de la condición de que la pasta de
aceituna, ha sido convenientemente preparada en el proceso anterior
de termo-batido y llevada a las condiciones óptimas
de trabajo, para ser procesada en el decantador centrifugo
horizontal, se debe de conocer la fracción total
hidro-molecular como variable clave en esta parte
del proceso.
En este proceso es de vital importancia el
conocimiento de la fracción total hidro-molecular de
la pasta de aceituna antes de entrar al decantador centrifugo
horizontal, así como el conocimiento del índice de pureza oleosa
del aceite saliente del mismo en la corriente principal del proceso
tal y como está evolucionando.
Estas dos magnitudes clave, en unión con otras
variables auxiliares, tales como el caudal de pasta, el caudal de
agua a añadir, la velocidad diferencial y el consumo eléctrico del
accionamiento principal del decantador centrífugo horizontal,
son fundamentales para que el sistema objeto de la presente
invención, controle de forma integral y coordinada, los siguientes
puntos óptimos de trabajo.
- \bullet
- Establecer y controlar el régimen de caudal de pasta más conveniente dentro de valores óptimos.
- \bullet
- Establecer y controlar la fracción total hidro-molecular más conveniente para el decantador.
- \bullet
- Decidir el momento y caudal exacto de agua a añadir al proceso.
- \bullet
- Decidir la velocidad diferencial del decantador más conveniente en cada momento.
- \bullet
- Controlar el diafragma de salida de aceite si el decantador lo lleva incorporado.
- \bullet
- Controlar la interfase del anillo aceite-agua con respecto a posición del diafragma.
- \bullet
- Regulación de los periodos de limpieza del decantador.
- \bullet
- Detección de funcionamientos irregulares del decantador.
El aceite obtenido a la salida del decantador
centrifugo horizontal, en esta fase del proceso y controlado en
todo momento por el sistema, para que las impurezas de densidad
próxima al aceite y la humedad nuclear resultantes, estén siempre
por debajo de límites operacionales razonables, es conducido al
tamiz de separación de finos, y posteriormente mediante una bomba
centrifuga es llevado al siguiente proceso de limpieza final antes
de su decantación natural, fase que se explica a continuación.
Partiendo de las condiciones de trabajo
anteriormente expuestas y los procesos de batido y separación
controlados en sus puntos óptimos de trabajo, el aceite separado en
el decantador centrifugo horizontal, irá acompañado como se ha
citado antes, de una determinada cantidad de sólidos finos y agua
procedente de la interfase o zona de transición, valor que el
sistema objeto de la presente invención, como índice de pureza
oleosa, mantiene siempre controlado en todo momento, con el fin de
separar el máximo de aceite y evitar pérdidas en los orujos.
Como consecuencia de esta situación el aceite
impurificado tiene que someterse a un proceso de depuración que se
realiza en una separadora centrifuga vertical, en este proceso, el
aceite suele mezclarse con una determinada cantidad de agua caliente
que se usa como medio depurador, el íntimo contacto de éstos
productos, las diferentes densidades y la aceleración centrifuga
que en estas máquinas puede alcanzar valores de (G) de hasta 7.000,
hacen que se obtenga el aceite de oliva virgen con un estado de
pureza que tras una decantación rápida se clasifique por calidad y
se almacene en bodega.
Esta etapa final del proceso, tiene sus propios
puntos críticos que deben ser controlados y mantenidos en todo
momento dentro de los valores o parámetros de calidad cada vez más
exigentes. Para ello, una de las novedades más importantes que
aporta la presente invención, es el conocimiento en tiempo real del
índice de pureza oleosa, a la salida de la separadora centrifuga
vertical, por medio de un nuevo sensor adecuado basado en un campo
de microondas por transmisión, con el fin de poder conocer en todo
momento la calidad de todo el aceite que sale del proceso de
limpieza siendo la magnitud clave para el control de este
proceso.
Con el conocimiento de la magnitud clave del
índice de pureza oleosa, a la salida de la separadora centrifuga
vertical, y otras variables auxiliares, tales como el caudal de
aceite, el caudal de agua, la temperatura del agua, la temperatura
del aceite, y la integración del sistema de limpieza de la máquina,
el sistema objeto de la presente invención, controla de forma
integral y coordinada, los siguientes puntos óptimos de
trabajo:
- \bullet
- Estabilizar el flujo de aceite a la separadora
- \bullet
- Establecer el caudal exacto de agua de adición a la separadora
- \bullet
- Controlar la temperatura del agua de adición a la separadora
- \bullet
- Regulación de los periodos de limpieza de la separadora
- \bullet
- Detección de funcionamientos irregulares de la separadora
Finalmente, con los tres procesos controlados
dentro de los puntos óptimos de trabajo
(termo-batido, separación y limpieza), con
independencia de las variaciones de las características de la
materia prima y gracias al conocimiento de la fracción total
hidro-molecular de la pasta de aceituna y el índice
de pureza oleosa de los aceites, la aplicación industrial del
sistema objeto de la presente invención, ofrece las siguientes
ventajas:
1.) Ahorro en el consumo de coadyuvantes
(microtalco o enzimas).- El ahorro en este insumo, es
fácilmente demostrable, pues normalmente el sistema de trabajo que
se está usando hoy en día, es el dosificar una cantidad fija a
criterio del maestro. La presente invención dosificará la cantidad
justa (entre el 1% y el 3%) según régimen de elaboración y solo
cuando sea preciso.
2.) Menor gasto de agua (solo la que se
precisa).- Con el sistema objeto de la invención, el ahorro de
agua es manifiesto, pues normalmente el sistema de trabajo actual,
es añadir una cantidad estimada y a criterios de maestro. Ese no es
el criterio correcto a seguir; el presente sistema dosificará la
cantidad justa de agua y solo cuando sea necesario en función de la
naturaleza cambiante de la aceituna y el estado de los anillos en
el interior del decantador centrifugo horizontal.
3.) Optimización del Proceso de Batido.-
Por medio de la determinación en línea de la fracción total
hidro-molecular, a la entrada de la pasta de
aceituna en la batidora, y por consiguiente la potestad de decidir
cuando y cuanto coadyuvante añadir, así como el control total sobre
el agua a añadir, unido a la mejora del sistema de alimentación de
pasta de discontinuo a continuo, más el control de temperatura,
puede decirse que las condiciones del proceso de batido,
comparándolo con la actual situación o modo de trabajo, presenta
todas las ventajas posibles, sobre todo desde el punto de vista de
la obtención de aceites vírgenes de la máxima calidad.
4.) Control preciso del decantador centrifugo
horizontal.- Hasta la fecha, la maquinaria y el proceso están
siendo controlados a través de controles visuales periódicos que
realiza el maestro de la almazara, al no contar con los sensores que
indiquen como está evolucionando la máquina o el proceso de
separación, teniendo que estar pendiente, de varias maquinas a la
vez y tener que esperar resultados de los análisis que cuando los
recibe, la situación ya cambió de nuevo. Con el sistema objeto de
la presente invención, sabe que la máquina estará siempre en su
punto óptimo de trabajo, incluso variando las características de la
aceituna, las pérdidas se reducen al mínimo y se controla mejor la
maquinaria.
5.) Mayor agotamiento de los orujos.-
Resulta evidente las ventajas y beneficios a la vista de los
resultados obtenidos en las fases de evaluación en instalaciones
reales. El decantador centrifugo horizontal siempre está trabajando
en su justo punto óptimo de trabajo, pues una vez prefijado éste,
siempre se mantiene controlado sin necesidad de estar pendiente del
estado de los orujos.
6.) Máxima extracción posible con la mayor
calidad.- Mediante las prestaciones del sistema objeto de la
presente invención, se sabe que todo el aceite o fracción oleosa,
está saliendo por donde debe y el que, a pesar del control, se vaya
con los orujos, solo podrá extraerse o bien en segunda extracción
de forma parcial, o bien extraerlo todo por procedimientos
químicos.
7.) Mayor rendimiento del decantador
centrífugo horizontal.- Con el nuevo sistema objeto de la
presente invención el decantador centrifugo horizontal siempre
estará operando al máximo de sus posibilidades
tecnológico-operativas, no como ahora que se lleva
a un régimen normalmente por debajo del que aconseja el fabricante,
no teniendo en cuenta en cada momento (tiempo real) las condiciones
cambiantes de la aceituna.
8.) Menor necesidad de dedicación por parte
del maestro.- Ya se ha indicado que la maquinaria queda bajo
control, en todo momento adaptándose a la materia prima, por lo que
son precisas mínimas intervenciones por parte del maestro, quedando
éste libre para otras funciones de vigilancia tecnológica de toda
la almazara y con menor presión.
9.) Mejor control del proceso de limpieza del
aceite.- Comparando las prestaciones que se obtienen con la
presente invención, con los controles actuales de este proceso, las
diferencias son sustanciales, pues se pasa de los clásicos controles
visuales periódicos de la separadora centrifuga vertical, a un
sistema que por medio del conocimiento en tiempo real del índice de
pureza oleosa del aceite procesado permite regular los flujos de
aceite y agua, así como controlar los ciclos de limpieza de la
máquina.
10.) Reducción de efluentes
contaminantes.- El conocimiento del índice de pureza oleosa, de
los aceites tanto a la salida del decantador centrifugo horizontal
como del aceite final a la salida de la separadora centrifuga
vertical, gracias a los nuevos sensores de microondas y su control
permanente, permite una sustancial reducción de las necesidades de
agua de limpieza con la consiguiente disminución de los vertidos
contaminantes.
11.) Menor coste de la inversión.- Con el
nuevo sistema totalmente instalado en una almazara, puede
perfectamente ser evitada la inversión de instalar maquinarias de
repaso con todos sus accesorios, y costes derivados, para sacar una
pequeñísima porción del aceite mecánicamente extractable,
comparando con el coste razonable de una automatización así
entendida.
12.) Menor coste de mantenimiento.- El no
tener que usar sensores delicados, que necesitan calibraciones
periódicas, que tienen partes móviles delicadas, y descalibraciones
por golpes, etc. los costes de mantenimiento se reducen, al no tener
necesidad de personal técnico especializado.
Figura 1: Descripción del bloque funcional 1
Figura 2: Descripción del bloque funcional 2
Figura 3: Descripción del bloque funcional 3
Figura 4: Diagrama de la arquitectura del
procesador digital modular de control
Figura 5: Resultados obtenidos en el bloque
funcional 1
Figura 6: Resultados obtenidos en el bloque
funcional 2 a la entrada al separador centrifugo horizontal
Figura 7: Resultados obtenidos en el bloque
funcional 2 a la salida del separador centrifugo horizontal
Figura 8: Resultados obtenidos en el bloque
funcional 3
Se han realizado experiencias en diversas
instalaciones, experimentales y comerciales, de elaboración de
aceite de oliva virgen. En la experiencia llevada a cabo en la
Almazara Experimental del Instituto de la Grasa del CSIC se
emplearon sensores basados en la tecnología de microondas por
transmisión de las series \mu-ICC suministrados
por la compañía pro|Mi|tec.
Estos sensores permiten un excelente control de
los productos que intervienen en el proceso de elaboración, en la
propia corriente principal del proceso, obteniendo medidas
totalmente representativas de la fracción total
hidro-molecular (agua libre más la humedad nuclear
o agua embebida), en la pasta de aceituna, y el nuevo parámetro,
índice de pureza oleosa de los aceites, condición indispensable para
su empleo en una solución de control.
Es indispensable una adecuada selección de los
puntos de medición de las variables anteriores, para obtener la
máxima autoridad y representatividad controlando el proceso de
elaboración de forma automática, reduciendo la carga de trabajo a
que el maestro de la Almazara se ve normalmente sometido.
El control total, integral y coordinado de todo
el proceso de elaboración se lleva a cabo mediante un procesador
modular digital de control, diseñado para controlar y optimizar por
separado cada una de las tres partes del proceso de elaboración,
(preparación, separación y limpieza), interviniendo en cada una de
ellas, un número determinado de sensores para la determinación de
variables complementarias y al menos un nuevo sensor de tecnología
microondas por transmisión. Este procesador modular digital de
control puede adaptarse para controlar y optimizar de forma
coordinada toda la línea de elaboración, o bien, por separado en
cada una de las partes del proceso, denominados Bloques
Funcionales, que se describen a continuación:
- a)
- Fase de preparación o termo-batido (Bloque Funcional-1).- Esta fase, está compuesta por los elementos que intervienen en el proceso desde el molino con su sistema de alimentación, el sistema de bombeo de la pasta de aceituna triturada y la termo-batidora con todos sus equipos accesorios hasta el conducto de salida de la pasta ya preparada.
- b)
- Fase de separación por centrifugación (Bloque Funcional-2).- Esta fase, está compuesta por los elementos que integran el proceso, desde la bomba de pasta de aceituna a la salida de la termo-batidora y la maquinaria que integra el decantador centrifugo horizontal hasta el tamiz de limpieza a la salida del aceite de dicho decantador.
- c)
- Fase de limpieza final (Bloque Funcional-3).- Esta fase, está compuesta por los elementos que integran el proceso, desde la bomba centrifuga del aceite tamizado, la maquinaria que integra la separadora centrifuga vertical con todos sus automatismos de limpieza y equipos accesorios, y la bomba de trasiego de aceite a la bodega o depósitos de decantación previa.
A cada una de las tres partes del proceso,
corresponde un Bloque Funcional, compuesto éste, de al menos
un nuevo sensor de microondas por transmisión, operando en un rango
de frecuencias comprendido entre 1 a 10 Ghz., una serie de sensores
estándar para la medición de variables auxiliares o
complementarias, tales como: caudales, niveles, temperaturas y
potencia eléctrica y un procesador modular digital de control
(PMDC), con su periferia de entradas y salidas y su interfase para
manejo del operador.
Este procesador modular digital de control
(PMDC) está descompuesto a su vez, por tres
sub-módulos de periferia de entradas y salidas
(sub-módulo-1,
sub-módulo-2 y
sub-modulo-3) correspondientes a
cada uno de los tres Bloques Funcionales, para permitir su
instalación progresiva de forma separada, ofreciendo cada una de
ellos sus propias funcionalidades de acuerdo a las necesidades
operacionales de cada una de los tres Bloques Funcionales,
obteniéndose los máximos beneficios cuando se implementa el
procesador modular digital de control (PMDC) de forma completa, ver
(Figura 4).
Se presentan tres diagramas de bloques, con la
arquitectura de cada uno de los tres Bloques Funcionales donde
puede verse la ubicación de los diferentes sensores de microondas y
los sensores que corresponden a las variables auxiliares o
complementarias, así como las diferentes actuaciones de cada uno de
los tres sub-módulos de que consta el procesador
modular digital de control (PMDC) completo.
A continuación se describen los elementos
sensores y actuadores con sus correspondientes correlaciones, que
juntamente con el procesador modular digital de control PMDC y el
sub-módulo-1 de periferia de
entradas y salidas (ver Figura 4), conforman la primera parte de la
presente invención (sistema de control), que controla y optimiza
todas las operaciones inherentes al proceso de preparación de
pasta.
Este Bloque Funcional-1, dispone
de una magnitud clave para la caracterización de la pasta de
aceituna que consiste en un nuevo sensor de microondas por
transmisión [4] ubicado en la parte superior de la
termo-batidora [7] inmediatamente después de la
caída de pasta, permitiendo conocer el valor de la fracción total
hidro-molecular de la pasta, y en función de ella,
el sistema de control decide el momento preciso de adicionar la
cantidad adecuada de agua por medio del sensor de flujo [13] y el
modulador [3]. Esta acción se combina mediante un algoritmo especial
con la potencia absorbida por el accionamiento de la
termo-batidora [7] a través del sensor [6], y con el
régimen de elaboración volumétrica de pasta de aceituna por medio
del sensor [10] y de forma coordinada con el sensor de fracción
total hidro-molecular de la pasta de aceituna a la
salida de la termo-batidora por medio del sensor
[14], para garantizar las condiciones de elaboración para la
siguiente fase de separación.
Del mismo modo, y a partir de las informaciones
de la fracción total hidro-molecular mediante el
sensor [4], y el flujo de elaboración volumétrica de pasta de
aceituna por medio del sensor [10], el sistema de control, decide
el momento preciso de adicionar la cantidad adecuada de
coadyuvantes (bien sea microtalco o enzimas) por medio del
dosificador [12].
Para garantizar unas condiciones de elaboración
estables y de modo continuo, el sistema de control, por medio del
sensor de nivel [11], actúa bien sobre el sistema de alimentación
del molino de martillos [1] o sobre la bomba de pasta de aceituna
[2], que conduce la pasta desde el depósito [15] a la
termo-batidora [7], para mantener un flujo estable
de pasta a la misma consiguiéndose una alimentación en continuo,
mejorando las condiciones para la optimización del proceso. Esta
acción se combina mediante un algoritmo especial con el flujo de
elaboración volumétrica de pasta de aceituna por medio del sensor
de flujo [10], bombeada por medio de la bomba volumétrica [8].
A partir de los parámetros de operación, que el
maestro propone, el sistema de control, por medio del sensor de
temperatura [9], actúa sobre el sistema de aportación de calor [5]
para mantener la temperatura de la pasta a la salida de la
termo-batidora [7] con el fin de mantener la
temperatura del proceso, por debajo de los niveles exigidos en
función de los requisitos de calidad y producción. Esta acción se
combina mediante un algoritmo especial con el nivel de llenado de
la termo-batidora [7] con el fin de mejorar la
dinámica del sistema.
A continuación se describen los elementos
sensores y actuadores con sus correspondientes correlaciones que,
juntamente con el procesador modular digital de control o sistema
de control y el (sub-módulo-2) de
periferia de entradas y salidas (ver Figura 4), conforman la fase
de separación sólido-líquido del proceso, que
controla y optimiza el proceso de centrifugación de la pasta de
aceituna.
Este bloque funcional-2, dispone
de dos magnitudes claves basadas en la determinación en línea y en
la corriente principal del proceso, de la fracción total
hidro-molecular de la pasta de aceituna a la
entrada al decantador centrifugo horizontal y del índice de pureza
oleosa del aceite elaborado, por medio de sensores de microondas por
transmisión, operando en frecuencias comprendidas entre 1 a 10
Ghz., que permiten un mayor conocimiento de la naturaleza de los
fluidos intervinientes en el proceso de elaboración.
A partir de esta consideración, el sistema de
control, juntamente con los parámetros de operación introducidos
por el maestro, determina la fracción total
hidro-molecular de la pasta de aceituna más
conveniente en cada momento a la entrada al decantador centrifugo
horizontal, por medio del sensor [11] instalado en la tubería
principal de entrada, decidiendo si es preciso, cuando adicionar
agua y la cantidad precisa a añadir, empleando para ello, el sensor
de flujo [3] y el modulador [2]. Esta acción se realiza de forma
coordinada a partir del régimen de elaboración, el cual también es
controlado por el sistema de control, por medio del sensor de flujo
[10] y el sistema de variación de velocidad de la bomba de
alimentación de pasta [1], con el fin de mantener controladas las
condiciones de trabajo más convenientes en cada momento, con
independencia de las características cambiantes de la aceituna.
Estas dos magnitudes, régimen de elaboración o
flujo de pasta y la fracción total hidro-molecular,
son permanentemente calculadas y controladas por el sistema de
control, en función del estado de los anillos en el interior del
decantador centrifugo horizontal [5].
Para ello, el sistema de control y a partir de
la segunda magnitud clave, que indica el índice de pureza oleosa
del aceite saliente [7] por los conductos de evacuación, por medio
del sensor [8] y un algoritmo de control específico, modifica de
manera conveniente tanto la fracción total
hidro-molecular como el régimen de elaboración más
adecuado, así como la actuación o modulación prioritaria sobre el
dispositivo de ajuste externo del diafragma [12], si la máquina
dispone de tal ajuste. Todo ello con el fin de mantener los anillos
en su justo punto óptimo de trabajo, con independencia de las
características cambiantes de la aceituna.
De esta forma, manteniendo el índice de pureza
oleosa, siempre controlado y dentro de unos parámetros adecuados y
precisos, no es necesario el estar midiendo o vigilando de forma
permanente el nivel de pérdidas de aceite a la salida del conducto
de los orujos [6], pues con este sistema de trabajo, se tiene la
seguridad de que todo el aceite extractable por centrifugación,
sale por los conductos de salida del aceite y no con los
orujos.
En cada régimen de elaboración y condición de
trabajo, el sistema de control, establece la velocidad diferencial
del decantador centrifugo horizontal, más conveniente, por medio
del sensor de velocidad diferencial [13] actuando sobre el sistema
de variación [9], y teniendo en cuenta la carga específica del
decantador por medio del sensor [4], con el fin conseguir la máxima
extracción de los aceites, por centrifugación, con independencia
del régimen de elaboración.
A continuación se describen los elementos
sensores y actuadores con sus correspondientes correlaciones, que
juntamente con el procesador modular digital de control o sistema
de control y el (sub-módulo-3) de
periferia de entradas y salidas (ver Figura 4), conforman la fase
de limpieza del aceite elaborado en la fase anterior de
centrifugación, que controla y optimiza el proceso de depuración del
aceite en la separadora centrifuga vertical.
Este Bloque Funcional-3, dispone
de una magnitud clave basada en la determinación en línea y en la
corriente principal del proceso, del índice de pureza oleosa del
aceite final conforme está saliendo de la separadora centrifuga
vertical, por medio de un sensor de microondas por transmisión,
operando en frecuencias comprendidas entre 1 a 10 Ghz., el cual
permite un mejor conocimiento de las condiciones del aceite.
Con el fin de garantizar un régimen de
alimentación de aceite a la separadora centrifuga vertical [11], el
sistema de control a partir del sensor de flujo de aceite final
producido [10] y bombeado por la bomba [9] desde el depósito [8],
estabiliza el flujo de aceite entrante a la separadora, por medio
del dispositivo de regulación de la bomba de trasiego [2] que
transporta el aceite del depósito de aceite tamizado a la separadora
centrifuga vertical [11].
A partir del índice de pureza oleosa del aceite
final determinado por el sensor [6], el sistema de control,
juntamente con los parámetros de operación introducidos por el
maestro, determina en primer lugar la cantidad justa de agua a
añadir, empleando para ello, el sensor de flujo [4] y el modulador
[3] y en segundo lugar establece las órdenes a sistema de limpieza
de la separadora centrifuga vertical [11] y avisa al operador de
irregularidades en el funcionamiento de la misma.
De esta manera, y teniendo en cuenta una mejor y
más estable limpieza de los aceites resultantes del proceso de
separación centrifuga sólidos-líquidos de la fase
anterior y un control total y continuo sobre el aceite final
mediante el índice de pureza oleosa, se requiere menor cantidad de
agua de lavado, y mayor eficiencia en el uso de la maquinaria al
tiempo de una optimización de los vertidos tanto del agua de lavado
como de las purgas de sólidos.
El sistema de control, partir de la temperatura
del aceite a la salida del vibrotamiz [1] y a partir del sensor de
temperatura [12], establece la temperatura más adecuada del agua de
limpieza por medio del sensor de temperatura del agua [15] y el
modulador de calor [14], manteniendo la temperatura del agua a un
valor no inferior a 35°C y no superior al valor de seguridad que
estime el maestro.
A continuación se describen los bloques
funcionales de que consta el procesador modular digital de control
ó sistema de control, el cual está compuesto por la unidad de
interfase con el operador [1] y el módulo de comunicaciones [7].
La unidad central de proceso [2] o módulo
principal es en donde se realizan los cálculos, correlaciones y
algoritmos de control, para cada uno de los Bloques Funcionales
[5], a partir de los parámetros de operación almacenados en el
bloque de almacenamiento [6].
El sistema de control, a su vez dispone de tres
sub-módulos de entradas y salidas [4] en donde se
ubican los elementos de conversión, y adaptación de señales; cada
uno de ellos, está diseñado y dimensionado para la gestión de cada
una de las tres áreas del proceso, de forma separada o
independiente, de tal manera, que puedan ser implementadas de forma
gradual o completa.
En la figura 5 se muestran los resultados
derivados del funcionamiento del sensor utilizado para el análisis
en continuo de la fracción total hidro-molecular de
la pasta en la batidora, para diferentes variedades y calidades de
aceituna (arbequina, manzanilla, picual, hojiblanca, etc. ...) en
diversas condiciones de proceso (grado de molienda, temperatura de
batido, etc...).
Los resultados obtenidos para las 526 muestras,
indican la existencia de una correlación clara (R^{2}=91,84 y
Error Estándar = 1,44) entre las medidas on-line
realizadas por el sensor y los valores de laboratorio, siendo, por
tanto, un sensor válido para el análisis on-line de
la fracción total hidro-molecular en la pasta de
aceituna en batidora y poder ser usado en el sistema de control
para la caracterización de la masa.
En la figura 6 se muestran los resultados
derivados del funcionamiento del sensor de tubería, utilizado para
el análisis de la fracción total hidro-molecular en
continuo de la pasta de aceituna inyectada al separador centrífugo
horizontal para las diferentes variedades (arbequina, manzanilla,
picual, hojiblanca, etc. ..) en diversas condiciones de proceso
(grado de molienda, temperatura de batido, etc. ...).
Los resultados obtenidos para las 1.387
muestras, indican la existencia de una correlación clara
(R^{2}=99,13 y Error Estándar = 0,726) entre las medidas
on-line realizadas por el sensor y los valores de
laboratorio, siendo, por tanto, el sensor totalmente válido para el
análisis on-line de la fracción total
hidro-molecular de la pasta de aceituna que es
inyectada al separador centrifugo horizontal y poder ser usado en el
sistema de control para una buena regulación del proceso.
En la figura 7 se muestran los resultados
derivados del funcionamiento del sensor utilizado para el análisis
on-line del índice de pureza oleosa del aceite a la
salida del separador centrifugo horizontal para diferentes
variedades de aceituna y en diversas condiciones de proceso.
Los resultados obtenidos para las 420 muestras
de aceite, indican la existencia de una correlación clara
(R^{2}=99,01 y Error Estándar = 0,27) entre las medidas
on-line realizadas por el sensor y los valores de
laboratorio, validándose de esta forma para el análisis
on-line del índice de pureza oleosa del aceite a la
salida del separador centrifugo horizontal, pudiéndose por tanto
ser homologado para el control del proceso por su seguridad de
operación y eficiencia.
En la figura 8 se muestran los resultados
derivados del funcionamiento del sensor de tubería utilizado para
el análisis en continuo del índice de pureza oleosa del aceite a la
salida de la centrifuga vertical.
Estos resultados proceden de las mediciones
aportadas por los sensores con diferentes variedades (arbequina,
manzanilla, picual, hojiblanca, ...) y calidades de aceituna, en
diversas condiciones de proceso.
Los resultados obtenidos para las 218 muestras
de aceite, indican la existencia de una correlación clara
(R^{2}=98,21 y Error Estándar = 0,056) entre las medidas
on-line realizadas por el sensor y los valores de
laboratorio, siendo este válido para el análisis
on-line del índice de pureza oleosa a la salida de
la centrifuga vertical.
Claims (10)
1. Sistema de control coordinado para líneas de
extracción continua de aceite de oliva virgen, basado en la
evaluación continua, en cualquier punto de la línea, de la fracción
total hidro-molecular, y caracterizado porque
dicha evaluación se lleva a cabo, mediante sensores de campos
electromagnéticos en la banda de microondas.
2. Sistema de control coordinado para líneas de
extracción continua de aceites de oliva virgen, según la
reivindicación 1, caracterizado porque los sensores son del
tipo de transmisión de onda, trabajando en un rango de frecuencias
comprendido entre (1 a 10 Ghz.).
3. Sistema de control coordinado para líneas de
extracción continua de aceites de oliva virgen, según las
reivindicaciones 1 y 2, caracterizada porque los sensores se
ubican en al menos uno de los siguientes puntos de la línea de
extracción:
- a)
- En la batidora, en particular en el cuerpo superior a la entrada de la pasta de aceituna.
- b)
- En el conducto de salida de la bomba volumétrica, que conduce la pasta de aceituna hacia el decantador centrifugo horizontal.
- c)
- En el conducto de salida del aceite del decantador centrífugo horizontal.
- d)
- En el conducto de salida del aceite de la separadora centrifuga vertical.
4. Sistema de control coordinado para líneas de
extracción continua de aceite de oliva virgen, según las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la línea de
extracción en la que se sitúan los sensores, es de aceite de oliva
virgen de primera centrifugación.
5. Sistema de control coordinado para líneas de
extracción continua de aceite de oliva virgen, según las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la línea de
extracción en la que se sitúan los sensores, es de aceite de oliva
virgen de segunda centrifugación.
6. Sistema de control coordinado para líneas de
extracción continua de aceite de oliva virgen, según las
reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el sistema
incluye adicionalmente medidores auxiliares de caudal, temperatura,
nivel y potencia eléctrica.
7. Sistema de control coordinado para líneas de
extracción continua de aceite de oliva virgen, según las
reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque los sensores y
medidores auxiliares, transmiten la información al menos a un
procesador modular digital de control.
8. Sistema de control coordinado para líneas de
extracción continua de aceite de oliva virgen, según la
reivindicación 7, caracterizado porque el procesador modular
digital de control, realiza las siguientes acciones de control y
regulación en la batidora; alimentación en continuo de la pasta de
aceituna, dosificación de microtalco y/o enzimas, adición de agua y
control de temperatura de la pasta de aceituna.
9. Sistema de control coordinado para líneas de
extracción continua de aceite de oliva virgen, según la
reivindicación 7, caracterizado porque el procesador modular
digital de control, realiza las siguientes acciones de control y
regulación, en el decantador centrifugo horizontal: régimen de
alimentación en continuo de pasta de aceituna batida, adición final
de agua, variación de la velocidad diferencial, actuación sobre los
diafragmas y regulación de periodos de limpieza.
10. Sistema de control coordinado para líneas de
extracción continua de aceite de oliva virgen, según la
reivindicación 7, caracterizado porque el procesador modular
digital de control, realiza las siguientes acciones de control y
regulación, en el separador centrifugo vertical: régimen de
alimentación en continuo de aceite procedente del decantador
centrifugo horizontal, régimen de adición de agua de lavado, control
de temperatura del agua de lavado y regulación de periodos de
limpieza.
Priority Applications (2)
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|---|---|---|---|
| ES200501667A ES2288359B1 (es) | 2005-07-08 | 2005-07-08 | Sistema de control coordinado para lineas de extraccion continua de aceite de oliva virgen. |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| ES200501667A ES2288359B1 (es) | 2005-07-08 | 2005-07-08 | Sistema de control coordinado para lineas de extraccion continua de aceite de oliva virgen. |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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- 2005-07-08 ES ES200501667A patent/ES2288359B1/es not_active Expired - Fee Related
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- 2006-07-07 WO PCT/ES2006/070101 patent/WO2007006837A1/es not_active Ceased
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