La colza no sólo es aceite, también es fuente de proteínas

Junto con la soja, la colza es el aceite más importante a nivel mundial, y el aceite de colza es también el aceite de cocina más popular en Alemania. Además del aceite, que constituye aproximadamente el 40% del contenido, la colza -como la soja- también contiene proteínas de alta calidad. Éstas son similares a las proteínas de la leche y, por tanto, podrían utilizarse como una valiosa fuente de proteínas vegetales para la alimentación humana y animal.

Sin embargo, el proceso convencional de prensado en caliente utilizado en las almazaras industriales requiere altas temperaturas y presiones. Éstas modifican la estructura de las proteínas y reducen su calidad y la de la harina de colza resultante. Estas altas temperaturas son necesarias de nuevo después del prensado, para evaporar el hexano utilizado como disolvente. Este proceso extrae el aceite que queda en las tortas de prensado para aumentar el rendimiento en aceite. Un segundo factor que reduce la calidad en el proceso convencional de extracción de aceite son las sustancias amargas que entran en la harina de extracción, por ejemplo, de las cáscaras que también pasan por la prensa.

Dado que la colza puede utilizarse no sólo para obtener el popular aceite, sino también para generar proteínas vegetales de alta calidad, cada vez más demandadas, 11 socios de la investigación y la industria han trabajado juntos durante los últimos cinco años en el proyecto de investigación conjunta EthaNa. Juntos, han investigado un nuevo enfoque para un procesamiento suave de la colza a gran escala, y han diseñado y construido la primera planta piloto. La planta piloto EthaNa® del Centro Fraunhofer de Procesos Químico-Biotecnológicos CBP, en Leuna, puede procesar hasta 50 kilogramos de colza al día. El proyecto ha sido financiado por el Ministerio Federal de Alimentación y Agricultura alemán (BMEL) y coordinado por el Fraunhofer CBP y la empresa B+B Engineering GmbH, con sede en Magdeburgo.

La planta piloto EthaNa® permite el aprovechamiento completo de la colza

La planta piloto consta de una planta de descascarillado y otra de extracción. Una vez concluido el 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 de Fraunhofer CBP.

El proceso patentado EthaNa se basa en un enfoque que hasta ahora solo se había utilizado a escala de laboratorio: utilizar etanol para extraer aceite. El reto de este proyecto consistía en ampliar la escala del proceso e implantarlo 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 aprovechamiento completo de la colza en una planta técnica, además de cómo habría que diseñar todo el sistema", explica el Dr. Robert Hartmann, jefe 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 perjudiciales para las personas y los animales, además de reducir la fibra. Tras un intenso trabajo de desarrollo, el equipo del proyecto consiguió crear un sistema de descascarillado que puede descascarillar hasta 100 kg de colza por hora en funcionamiento continuo. Las cáscaras de las semillas se abren primero y luego se separan del grano más pesado en una corriente de aire creada por un sistema de lecho fluidizado. La fracción de cáscara es un producto adicional que puede utilizarse, por ejemplo, para fabricar materiales aislantes de base biológica, como demostraron los investigadores del Fraunhofer CBP en un proyecto financiado por el Estado de Sajonia-Anhalt.

El bajo contenido en fibra significa que el prensado mecánico convencional para producir aceite a partir de los 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 del aceite de colza del grano molido se emulsionan en la fase de etanol a una temperatura suave de 70°C. Otra ventaja de esta tecnología es que las sustancias vegetales secundarias de la semilla de colza, como el ácido sinapínico, los tocoferoles y los polifenoles, son solubles en etanol. Si se pueden extraer de forma selectiva, los contenidos bioactivos pueden utilizarse, por ejemplo, con fines cosméticos o farmacéuticos.

Aceite de alta calidad prerafinado

Para liberar el aceite de los granos de colza, los granos descascarillados 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 etanol-aceite, la fase líquida, de la fracción sólida rica en proteínas", explica el Dr. Fabian Steffler, que dirigió el proyecto en Fraunhofer CBP. Por último, el aceite emulsionado se separa del etanol mediante un tanque de decantación.

"Nuestras investigaciones demostraron que el aceite obtenido en la planta piloto EthaNa® está casi totalmente libre de ácidos grasos libres y fosfátidos", afirma 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 la calidad de pre-rafinado o semi-rafinado. Esto significa que puede integrarse directamente en las líneas de producción existentes y seguir procesándose", prosigue el investigador.

Concentrado de colza rico en proteínas para alimentos y piensos

El material sólido restante, en gran parte desaceitado, contiene proteínas en forma concentrada. "Para desaceitar aún más el concentrado de colza, se utilizan varios pasos de extracción, que pueden combinarse entre sí de diversas maneras", explica Steffler. El concentrado se seca en un secador de haz tubular, recuperando el etanol.

El concentrado de colza rico en proteínas así obtenido es un producto de calidad considerablemente superior a la harina de colza de las almazaras industriales. "Nuestro concentrado de colza no contiene cáscaras ni sustancias vegetales secundarias y, por tanto, sólo contiene cantidades extremadamente pequeñas de taninos y sustancias amargas no deseadas", se complace en anunciar Steffler. El alto contenido proteínico, actualmente del 42-43%, es similar al de las tortas de colza prensadas en frío y parcialmente descascarilladas de las almazaras descentralizadas.

Otra ventaja considerable son las suaves condiciones de procesado del proceso EthaNa, que dejan inalterada la estructura de las proteínas, lo que significa que tienen un uso y un valor económico continuados. "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 sustitutivos de la carne", afirma Hartmann. En el marco de un nuevo proyecto de la UE, ya se ha empezado a investigar, por ejemplo, cómo obtener las proteínas de la colza para fabricar alimentos.

El concentrado de colza también se considera un alimento de alta calidad para el ganado. La harina de colza de las almazaras convencionales ya se utiliza como pienso para cerdos, aves de corral y ganado vacuno. Pero para las aves de corral jóvenes o las hembras preñadas, los altos niveles de glucosinolatos de la harina, procedentes de las cáscaras de colza, son indeseables. Para garantizar la cantidad necesaria de proteínas, las mezclas de piensos 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 rumiantes, debido a su bajo contenido en fibra, que es incluso inferior al de la harina de soja.

Nuevas líneas de negocio para las 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 EthaNa® de Fraunhofer CBP ya está disponible para realizar pruebas con la colza de las almazaras industriales, con el fin de proporcionar muestras de producto a mayor escala. Los nuevos sistemas también pueden integrarse en la infraestructura existente en las almazaras como líneas de procesamiento alternativas. Aquí es donde entra en juego la empresa B+B Engineering, que también planificó la planta piloto del Fraunhofer CBP.

Al mismo tiempo, los investigadores del 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 posibles formas 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 utilizamos para la extracción de aceite", afirma el experto. Él y su equipo también pretenden aumentar el contenido proteínico del concentrado de colza hasta casi el 50%.

Hartmann está seguro de que el procedimiento tiene aún más potencial. "Ya estamos en conversaciones para investigar el procesamiento de otras semillas en la planta EthaNa®, como girasol o nueces de haya, o incluso posos de café y semillas de cáñamo."

Socios

Once socios han trabajado en el novedoso proceso del proyecto EthaNa, financiado por el Ministerio Federal de Alimentación y Agricultura alemán (BMEL):

- Centro Fraunhofer de Procesos Químico-Biotecnológicos CBP, Leuna (Coordinación)
- Instituto Fraunhofer de Ingeniería Interfacial y Biotecnología IGB, Stuttgart
- Instituto Fraunhofer de Ingeniería de Procesos y Envases IVV, Freising
- Instituto de Tecnología de Karlsruhe KIT, Karlsruhe
- Asociación Internacional de Investigación de Tecnología de Piensos e.V. (IFF), Braunschweig
- B+B Engineering GmbH, Magdeburg
- AVA - Anhaltinische Verfahrens- und Anlagentechnik GmbH, Magdeburg (Ingeniería de procesos y plantas de Anhaltin)
- Miccra GmbH, Heitersheim
- VetterTec GmbH, Kassel
- C. Thywissen GmbH, Neuss
- Technologietransfer und Innovationsförderung (tti) Magdeburg GmbH, Magdeburg (Transferencia de tecnología y fomento de la innovación)