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Tratamiento de aguas residuales en fábricas de pescado y marisco

SECCIONES

Introducción

El sector pesquero, o industria pesquera, es una parte del sector primario, o más bien una actividad económica de este, que se basa completamente en la pesca y producción de pescado, marisco y cualquier otro producto procedente del mar para su posterior consumo o incluso utilización como materia prima. El pescado no solo forma parte de la dieta del ser humano, sino que también se utiliza para dar forma a otros tantos productos que son parte de nuestro día a día, como son por ejemplo los aceites y determinadas harinas especiales, utilizadas en la cocina.

A escala mundial en 2018 la producción pesquera fue de 180 millones de toneladas, de las que un 47 % corresponde a acuicultura. El trío en cabeza está conformado por China (14,8 millones de toneladas), Indonesia (6,1 millones de toneladas) y Estados Unidos (4,9 millones de toneladas), según los datos recogidos en 2014.

Las industrias conserveras de pescado

La conservación es el resultado del proceso de manipulación de los alimentos, de tal forma, que sea posible preservarlos en las mejores condiciones posibles durante un largo periodo de tiempo. El objetivo final de la conserva es mantener los alimentos preservados de la acción de microorganismos capaces de modificar las condiciones sanitarias y no perder su sabor. El periodo de tiempo que se mantienen los alimentos en conserva es muy superior al que tendrían si la conserva no existiese. El alimento enlatado tiene muchos atributos, ya que sus elementos esenciales como lípidos, glúcidos, proteínas, vitaminas y minerales casi no se modifican, estas cualidades le confieren un alto valor industrial.

El pescado es la materia prima básica para la industria conservera. En el proceso de elaboración de conservas de pescado se describen las operaciones de fabricación de acuerdo con los procedimientos tecnológicos, entre las cuales tenemos: la recepción, eviscerado, cocimiento, fileteado, envasado, el vacío de las conservas, cierre del envase, esterilización, enfriamiento y etiquetado.

El tratamiento térmico considerado punto crítico se traduce en la inactivación de las enzimas y la destrucción de las diversas formas microbianas presentes en el producto; en cuanto al calor letal de esterilización puede darse a 116 o 121 °C, dependiendo en ambos casos del factor tiempo y principalmente del tamaño del envase.

Clasificación y definición

  • CONSERVA DE PRODUCTOS PESQUEROS.- Son aquellos productos envasados herméticamente y que han sido sometidos a esterilización comercial.
  • CONSERVA DE PRODUCTOS PESQUEROS AL NATURAL.- Es la conserva elaborada a base de productos crudos, sazonados con sal y cuyo medio de relleno es su propio líquido.
  • CONSERVA DE PRODUCTOS PESQUEROS EN AGUA Y SAL.- Es la conserva elaborada a base del producto pre-cocido o no, al cual se le ha agregado, como medio de relleno básico agua y sal en proporciones indicadas en las NTPs correspondientes.
  • CONSERVA DE PRODUCTOS PESQUEROS.- Es la conserva elaborada a base del producto pre-cocido, sazonado con sal y al cual se le ha agregado aceite comestible como medio de relleno básico.
  • DESMENUZADO (GRATED).- Es una mezcla de partículas de músculo de pescado que han sido reducidos a un tamaño uniforme y pasan a través de un tamiz INDECOPI 12,7 mm.  El producto debe estar libre de escamas. En lo posible, deberá estar libre de piel, sangre coagulada, huesos y carne oscura.
  • El contenido ocupará como mínimo el 95% de la capacidad del envase. El peso escurrido de este tipo de conserva será como mínimo el 75% del peso neto. Según la NTP 204.008 las conservas de atún, entre otras, también pueden ser “desmenuzado o rallado (grated)”.

Para la elaboración de conservas de pescado, independientemente de la materia prima que se trate, se pueden definir de forma global las siguientes etapas:

Tratamientos previos: Consisten en la manipulación de la materia prima con el fin de darle la forma y las dimensiones adecuadas para su envasado. En esta etapa se incluyen operaciones como el lavado, desescamado y pelado, eviscerado, eliminación de la espina, desconchado y troceado. En la actualidad muchas de estas operaciones se realizan de forma automatizada, aunque todavía existen fábricas en las que se realizan manualmente. En estos procesos se utilizan grandes cantidades de agua y se generan elevados caudales de vertidos con elevada carga orgánica.

Preparación: Se trata de una precocción, se puede realizar en agua, aceite o aire caliente, de esta forma se coagulan las proteínas del pescado, se desprende la carne del esqueleto o de la concha, se le da a los productos la textura y el sabor deseados.

Limpieza: Tienen como misión eliminar las espinas, piel y porciones no comestibles del pescado.

Fritura: En algunos productos se realiza fritura o cocción en aceite para preservar el sabor y el aroma de los alimentos.

Envasado hermético: En general se hace de forma automática.

Cerramiento: Se realiza para eliminar los gases haciendo vacío dentro de la lata.

Tratamiento térmico: se realiza un tratamiento mediante la utilización de una autoclave; de esta forma, se destruyen todos los gérmenes que puedan alterar las características organolépticas del contenido de la lata.

Enfriamiento: Se suele realizar con agua o aire fríos. Dependiendo de la conserva se realizará en un tiempo concreto, con esta operación se evitan posibles alteraciones en la textura del producto.

Almacenamiento: acumulación de los productos en condiciones ambientales que no alteren el envase, controlando la temperatura, humedad y suciedad. Ponemos como ejemplo , el proceso de elaboración de conservas de fabricación del atún

el proceso de elaboración de conservas de fabricación del atún

Problemática ambiental en el sector de la conserva

Las industrias que procesan pescados y mariscos generan efluentes industriales con gran cantidad de aceites y sales. Por esa razón, se hace necesario un previo tratamiento de aguas residuales ; no sólo para poder verter las aguas sin contaminar, sino también para poder controlar los malos olores generados de la cocción de este alimento.

Las salmueras se deben tratar de la misma manera que las aguas saladas. Hasta hace poco tiempo, ninguna empresa llevaba a cabo el tratamiento de aguas residuales en el procesado de pescados. Simplemente, vertían a los mares las aguas con salmuera. Es entonces necesario un tratamiento que gestione tanto los residuos líquidos como los sólidos. Incluso se han tenido en cuenta opciones que minimicen el impacto ambiental por causa del vertido directo de aguas salinas .

Para estudiar los procesos convencionales de tratamiento de los efluentes generados para una industria conservera de pescado y marisco, proponemos el ejemplo de una que se produce mejillón y atún enlatado.

En primer lugar, los efluentes se separan en grasos y no grasos, para poder realizar en ellos los tratamientos más adecuados. En el siguiente cuadro se facilitan los datos de una industria tipo situada en las rías gallegas:

Vertidos de fábrica conservera de mejillones y atún

Caudal (m3/d)SS (mg/l)DQO (mg/l)DBO (mg/l)Grasas (mg/L)
Proceso mejillón
Aguas grasas198289444419251945
Aguas no grasas436.5724755385748
TOTAL VERTIDO 1634.558819068651122
Proceso del atún
Aguas grasas188621395315991885
Aguas no grasas314771714352662
TOTAL VERTIDO 250271518908191120

 

Línea de tratamiento efluentes con grasas:

Se dispone de la siguiente línea de tratamiento:

  • Desbaste en reja de limpieza automática de 5 mm de luz, en la que se retendrán restos de sólidos como escamas, algas, pedazos de conchas …etc.
  • Homogeneización y regulación de caudales.
  • Equipo de flotación para grasas tipo CAF , que produce la separación de grasas y flotantes mediante la creación de microburbujas de aire cavitado de 0,5 – 1 mm de tamaño. No se adicionan productos coagulantes ni floculantes , pues el resultado obtenido es suficiente y así no se contaminan los residuos que pueden ser destinados a fabricar subproductos como materia prima para alimentación animal u otras utilidades.

Tras este tratamiento se obtuvo un efluente con las siguientes características:

Resultados tras el tratamiento de aguas con grasas

SS (mg/l)DQO (mg/l)DBO (mg/l)Grasas (mg/L)
Aguas de proceso878564030892245
Agua tratada1321290803253
Rendimiento (%)80777489

 

Los lodos flotantes tienen una tasa de MS del 2 – 3 %, lo que exige de un proceso de concentración adecuado a la finalidad que se persigue; así si se desea enviar a vertedero, probablemente con un centrifugado tendrá suficiente, como para alcanzar los valores exigidos (aprox. 30 % de MS), pero si se desea destinar a la elaboración de un subproducto, el tratamiento más eficiente sería el de evaporación al vacío, que puede ser complementario del anterior; además el condensado obtenido se puede reutilizar como agua de proceso por su elevada calidad.

Efluentes con bajo contenido de grasas

Para estos vertidos, se dispone primero de un desbaste grueso para eliminar los elementos de mayor tamaño del vertido, y , a continuación, se procede a un tamizado fino (aprox. 1,5 – 3 mm), pues el bajo contenido en grasas no lo colmatará con rapidez. Estos sistemas son de limpieza automática. Los efluentes obtenidos tienen las siguientes características:

Resultados tras el tratamiento de tamizado de aguas no grasas

SS (mg/l)DQO (mg/l)DBO (mg/l)Grasas (mg/L)
Aguas de proceso771714352662
Agua tratada154214106200
Rendimiento (%)80707070

 

Ambos vertidos se envían a un pozo de bombeo final que conduce el efluente mezclado hasta el mar mediante un emisario a 800 – 1000 m de la costa, a fin de evitar problemas de formación de espumas y olores. Se deberá cumplir con la normativa que resulte de aplicación.

Concentraciones limite instantáneas de parámetros contaminantes más importantes para los efluentes de fábrica:

SS (mg/l)DQO (mg/l)DBO (mg/l)Grasas (mg/L)
Parámetros aplicables ría de Vigo6001000600400
O.M. 13 de junio 1993 para emisarios de vertidos (BOE 27.IV)600350
Reglamento del dominio público hidráulico30050030040

SALAZÓN DE PESCADOS

Salazón de pescados

La salazón de pescado es, posiblemente, la especialidad gastronómica más antigua de cuantas existen en España. Su origen se remonta a la Edad de Bronce donde ya se explotaba comercialmente la sal para utilizarla en las salazones.

En la actualidad los países desarrollados siguen utilizando la salazón en el pescado, pero no ya para conservar este alimento, puesto que existen métodos más eficaces que alteran menos las cualidades del pescado, sino porque confiere al pescado unos aromas y sabores finales deseados por los consumidores.

Características y proceso de elaboración.

La salazón es un método utilizado para conservar el pescado (también otros alimentos) mediante la deshidratación parcial del producto, el refuerzo de su sabor y la inhibición de ciertas bacterias. Se realiza utilizando sal propiamente dicha o salmueras (soluciones concentradas de sal). El proceso tradicional para alcanzar esta preparación se compone de:

Limpiado. Al pescado se le extraen las vísceras, dejando solamente la carne y raspa.

Apilado. El pescado se coloca extendido sobre una capa de sal (aproximadamente de un centímetro de espesor). Se añade otra capa de sal y se van intercalando capas de pescado y sal. Sobre esta preparación se coloca un peso, equivalente a algo más de la mitad del peso del pescado.

Reposo. Se conserva durante una semana y media.

Lavado. Se saca el pescado y se lava con una preparación de agua y vinagre.

Oreado. Se sitúa al aire en un lugar donde no le incida el sol directamente y dependiendo del clima de deja unos días determinados.

Actualmente el proceso para obtener algunas salazones difiere en tiempos y materiales utilizados. En preparaciones como hueva o mojama las capas permanecen en reposo durante 24 horas, tras las que tiene lugar el lavado y su introducción en prensas que escurren el agua. Tras pasar por el secadero se envasan al vacío. El secado tiene lugar en la secadora, una habitación aislada con extractor de humedad que aplica calor seco (su uso es exigido por sanidad).

Los principales pescados que se conservan en salazón son : El bacalao, la anchoa, los arengues , bonito , atún, melva, caballa, bacaladilla, pulpo, mojana, huevas …etc.

Tratamiento de aguas residuales en salazón de pescados

Los residuos resultantes en el tratamiento de aguas residuales en salazón de pescados pueden clasificarse en:

  • Líquidos: Están conformados por materia orgánica en su mayoría, pero tienen además grandes cantidades de sólidos en estado de suspensión, sales, proteínas y grasas.
  • Sólidos: Este tipo de residuos se genera especialmente cuando se cortan los pescados. En este proceso se retiran las vísceras, escamas, cola, cabeza, etc.

Tratamiento de aguas residuales en salazón de pescados con evaporador al vacío

Los evaporadores al vacío constituyen la mejor opción si de tratamiento de aguas residuales en salazón de pescados se trata. Una de sus ventajas es que puede manejar altos volúmenes de efluentes. Además, los subproductos resultantes como las grasas y proteínas con omega 3 pueden ser comercializadas. Para ello se aplica en el proceso una membrana de ultrafiltración y posteriormente, el evaporador al vacío.

Con la evaporación al vacío puede lograrse el vertido cero, puesto que este tratamiento de aguas residuales en salazón de pescados transforma el agua salada en un producto destilado de calidad. Incluso, puede llegar a recuperarse hasta el 95% del agua original. Para lograrlo, se aplica en principio el proceso de ósmosis inversa en función del grado de concentración que tenga el efluente. Después va al evaporador al vacío en donde se secan y cristalizan las sales.

Resumen

Habitualmente las industrias de pescado y marisco se ubican cerca de las costas. Esto es debió básicamente a la facilidad de disponer del pescado y de la posibilidad de tomar el agua del mar y devolverla mediante emisarios para evitar la elevada concentración de contaminantes cerca de las playas y la población; no obstante , existen substancias como los aceites que se utilizan para los cocimientos de los pescados y la elevada carga orgánica que se genera en el procesado, lo que obliga a elevados consumos de agua y genera una contaminación progresiva en los puntos de vertido.

Desde hace unos años, se vienen reciclando aguas en los procesos de lavado a fin de reducir los consumos y vertidos de agua , y posteriormente a utilizar sistema físico químicos como la coagulación, floculación ,tamizado y la flotación.

La evaporación a vacío constituye una buena solución tanto para concentrar los subproductos obtenidos, como para reducir la salinidad obtener condensados de alta calidad destinados a las aguas de lavado y cocción.

Rfas. bibliográficas y en internet:

Manual Técnico del Agua (Dègremont)

http://www.vidamediterranea.es/la-salazon-en-los-pescados/

https://espesca.com/industria-pesquera

https://es.scribd.com/presentation/92333892/La-Industria-Pesquera-02-1

Diagrama de flujos tratamiento de efluentes industria conservera de pescados

Diagrama de flujos tratamiento de efluentes industria conservera de pescados

Diagrama de flujos industria de salazón de pescados

Diagrama de flujos industria de salazón de pescados

Sergi Tuset - CEO Condorchem Envitech
CEO, Condorchem Envitech

Sergio Tuset es el CEO de Condorchem Envitech, con más de 20 años de experiencia en la gestión de compañías industriales.

Especialmente enfocado en proyectos medioambientales para clientes, es un reconocido especialista en ingeniería conceptual aplicada a tratamiento de aguas residuales, tratamiento de residuos sólidos y líquidos y tratamiento de emisiones.

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Recuperación de azúcares de efluentes de desmineralización de jarabes

Secciones

Antecedentes

Las industrias son cada día más conscientes de la necesidad de tratar los efluentes y deshechos que generan, así como de optimizar su gestión a fin de reducir el coste por estos conceptos y velar por el medio ambiente, de hecho,  la tendencia es a considerarlos como parte de sus procesos productivos. Estos procesos suelen contener etapas que incluyen lavados y enjuagues de los productos que se fabrican; ello implica perder una parte de las materias primas y / o productos acabados que se escapan por el desagüe y que además implican un coste de depuración, cánones y tasas que se asumen como un gasto. Este simple hecho limita la competitividad de unas empresas frente a otras por estar ubicadas en países con mayores o menores exigencias medioambientales.

La referencia es la de no afectar en forma negativa al medio ambiente; no obstante, existen muchos casos en que los efluentes, una vez tratados, se reutilizan e incluso pueden generar subproductos comercializables, como es el ejemplo que estudiamos en este artículo:

Tratamiento de jarabes en el proceso de producción de azúcar

El proceso de producción de azúcar pasa por la obtención de un jarabe que debe ser tratado para luego concentrarlo y llevarlo hasta su estado de producto comercial. Uno de estos tratamientos habituales consiste en someterlo a desmineralización mediante resinas específicas de intercambio iónico. En uno de los artículos de nuestro blog se describe este sistema de depuración para esta aplicación en particular.

Como parte del proceso de los sistemas de desmineralización, se producen unos efluentes líquidos que contienen azúcares en bajas/medias concentraciones. Se propone concentrar estos efluentes, de modo que puedan ser recuperados en el proceso, reutilizando también el agua extraída, pues su contenido en azúcares es bajo. La composición del efluente es la siguiente:

Concentración de azúcares:

2,5 – 2,8% en peso

Composición aproximada de la materia seca :

Dextrosa (PM 180g./mol): 70%

Fructosa (PM 180g./mol): 15%

Maltosa (PM 342g./mol): 9%

Azúcares superiores (PM> 350g./mol): 6%

Temperatura: 70 -75 ºC

Otras impurezas posibles: finos de resinas intercambiadoras de iones.

Dado que el caudal de estos efluentes suele ser relativamente elevado y existen contaminantes que se deben separar, se requiere de un paso intermedio para depurarlos y concentrarlos antes de llegar a la evaporación y cristalización. El sistema idóneo para cumplir con este objetivo es de la Ósmosis Inversa, con membranas específicas construidas con materiales adecuados para resistir la elevada temperatura y condiciones de operación y limpieza. En este sentido, existen membranas en el mercado que son capaces de resistir estas condiciones, si se sustituye el colector de material plástico por uno de acero inoxidable y las colas de las membranas son de tipo alimentario y termoestables. Los contenedores, tuberías y demás accesorios deben estar construidos en acero inoxidable y se deben evitar los puntos muertos para impedir la contaminación biológica.

jarabes1

Descripción del sistema de osmosis inversa específico para esta aplicación

La línea de tratamiento por Osmosis Inversa se compone de :

  • Bombeo de efluente a procesar.
  • Filtración sobre malla, de 50 µ.
  • Bombeo de alta presión 1ª etapa
  • Ósmosis inversa (1ª etapa).
  • Bombeo alta presión 2ª etapa
  • Ósmosis inversa (2ª etapa).
  • Equipo CIP

La ejecución de los equipos se hará teniendo presentes las características del fluido a procesar, empleando materiales adecuados ( normalmente AISI 316L);  tanto el diseño como los materiales empleados serán de tipo sanitario o asimilado para asegurar la máxima higiene del proceso, y se tendrá especial cuidado en asegurar la limpieza y esterilidad del conjunto.

La descripción de las diferentes partes que componen la instalación es la siguiente :

Pretratamiento

El efluente azucarado se bombea a una línea, (provista de válvulas de retención y de aislamiento) en AISI 316L. Se  propone la disposición dedos filtros de malla (uno en reserva), también en AISI 316L y de 50 µm de luz, operando alternativamente y de cambio automático; un manómetro diferencial, con alarma, provoca la entrada en servicio del filtro de reserva al detectarse la colmatación del filtro operativo. Un sistema automático de enjuague asegura la evacuación del líquido azucarado que contienen hasta un tanque, para su recuperación, permitiendo también su lavado a contracorriente.

La especial disposición de los elementos internos de las membranas de ósmosis inversa posteriores permite limitar la necesidad de pretratamiento.

Bombeo de alta presión

Se recomienda disponer de dos bombas (servicio + reserva) centrífugas, multicelulares, cuyo motor se actúe a través de variador de frecuencia para regular sus prestaciones, en función del caudal de permeado prefijado.

Se dispone también de un circuito de enjuague para poder evacuar el líquido azucarado de la bomba que se deje fuera de servicio.

Ósmosis inversa

Prevemos un sistema de separación por membranas de ósmosis inversa; su disposición es en dos etapas, con apoyo de bombas de recirculación en cada etapa, a fin de asegurar el suficiente flujo hidráulico a través de las membranas.

Se utilizan membranas de poliamida composite, de disposición espiral, específicas para concentración de azúcares,( por ejemplo: de la marca TRISEP, de 8” x 40”, modelo 8040T.M6FS6), alojadas en contenedores de acero inoxidable AISI 316 con entrada/salida duplicadas (para altos flujos) en conjuntos de cuatro unidades. Estos contenedores se disponen en dos etapas , procesando a su vez el concentrado de la 1ª etapa;  las bombas de recirculación (con arrancador electrostático progresivo)  venciendo 2 bares de pérdida de carga. La presión de alimentación (y por tanto de operación del sistema) estará entre los 15 y los 35 bares, a 70 ± 5ºC de temperatura. 

La disposición elegida (continuous multi-stage recirculation system) presenta las siguientes ventajas:

  • Maximizar la eficiencia del sistema, reduciendo el ensuciamiento de las membranas.
  • Permite operar el sistema a caudales y concentraciones muy variables, dando la máxima flexibilidad de operación.
  • Autoriza puestas en servicio y paradas automatizables sin ninguna dificultad.
  • Asegura la máxima eficacia de lavados y enjuagues.
  • La regulación (automática) de las prestaciones del sistema se hará por medio de los siguientes lazos de control:
  • Caudal de permeado: actúa sobre el variador de frecuencia de las bombas de alta.
  • Caudal de rechazo final (concentrado): actúa sobre una válvula de control en línea.
  • Necesidad de limpieza: por aumento de la pérdida de carga en cada etapa (limpieza independiente o simultánea).

Se disponen, además, sendas válvulas manuales en las salidas de permeado de cada etapa, para poder introducir contrapresiones y ajustar el reparto de caudales (productividad) de cada etapa.

La instalación se instrumenta adecuadamente, de modo que se controlan en todo momento caudales, presiones, temperaturas y presiones diferenciales.

Se prevé una actuación automática del conjunto, disponiéndose válvulas automáticas para enjuagues y lavado, sea del sistema entero como de cada etapa.

Equipos de limpieza y enjuague

Distinguimos los enjuagues simples con agua (fría o caliente), que se producen en línea sobre :

– prefiltros de malla

– bombas de alta presión

– sistema completo

y se recogen en un tanque específico para su recuperación en cabeza, de los lavados de cada una de las etapas de la ósmosis inversa con otras soluciones (esterilización, desincrustación).

Para éstos se dispone un sistema CIP con tanque de preparación y bomba de impulsión; las soluciones gastadas pueden evacuarse a drenaje o, si no tienen agentes contaminantes, devolverse a cabeza para recuperación.

En ambos casos (lavados o enjuagues) los volúmenes de tanques y caudales de bombas se dimensionan con una cierta holgura.

Datos operativos

Los datos que caracterizan la operación de la instalación propuesta son los siguientes :

Tasa de concentración de diseño: 5

Máximo admisible: 8

Concentración de azúcares en permeado: 0,14% (diseño)

Concentración de azúcares en concentrado en condiciones de diseño / máxima: 12% / 19%

Presión de operación

La presión de trabajo será de unos 15 bar (a 75ºC) inicialmente, subiendo hasta los 30 – 35 bar al final de la vida útil de las membranas (12 – 18 meses).

Presión máxima de operación: 40 bar (las membranas pueden soportar hasta 70 bar).

Durante el ciclo de limpieza la presión no excederá de 4 bar.

Ciclos operativos

Se prevén ciclos operativos de 24 h., divididos en :

– Operación : 20 h.

– Limpieza y mantenimiento : 4 h.

Ciclo de limpieza

El procedimiento de limpieza incluye varias fases, que describimos seguidamente:

Fase 1: Desplazamiento.

Se desplaza con agua/permeado hasta evacuar toda el agua azucarada contenida en el sistema.

Fase 2: Lavado alcalino. Se prepara una solución de NaOH + detergente no iónico en el tanque de limpieza (pH 10 – 10,5), a 50ºC, recirculando durante 30 min. Evacuar la solución y enjuagar con agua/permeado hasta pH neutro.

Fase 3: Lavado ácido.

Se prepara una solución de HCl en el tanque de limpieza (pH 2 – 2,5) a 50ºC, recirculando durante 30 min.

Evacuar la solución y enjuagar con agua/permeado hasta pH neutro.

Fase 4: Pasteurización.

Se calienta agua/permeado hasta 80ºC en el tanque de limpieza, recirculando durante 20 min. a esta temperatura.

La instalación queda lista para reanudar un nuevo ciclo operativo.

El concentrado obtenido por el proceso de osmosis inversa se podrá enviar al sistema de evaporadores a vacío del proceso productivo de azúcar (punto 7 del esquema)

Esquema producción de azúcar a partir de caña:

PROCESOAZUCAR

Concentración de azúcares a partir del rechazo de la ósmosis inversa

Si se desea separar la producción de este azúcar recuperado por temas de calidad o por la capacidad del sistema productivo, se dispondrá de un proceso independiente de concentración hasta obtener un producto comercial.

El tratamiento se compone básicamente de:

  • Bombeo de concentrado procedente de la Osmosis inversa
  • Evaporación a vacío
  • Cristalización
  • Centrifugación
  • Secado con aire.

Según se observa en el diagrama de flujos anexo, en la etapa de evaporación a vacío llegamos a una temperatura adecuada (Aprox. 70 ºC) para obtener una concentración aproximada del 60 % de azúcar. (A esta temperatura se impide la caramelización de la sacarosa)

El producto resultante ya tendrá un aspecto geliforme que al vehicularse por un equipo cristalizador, permitirá obtener azúcar sólido, pero todavía húmedo por la presencia de jarabe. El proceso de Centrifugación, lavado y de secado con aire frío posterior, permitirán la obtención del sólido cristalino de azúcar comercial.

El permeado de osmosis inversa, contendrá un residual de azúcar de aproximadamente el 0,14 %, que, al diluirse con los condensados del evaporador y el cristalizador, se quedará por debajo del 0,1%. Este efluente recuperado podrá utilizarse en distintas fases de proceso y servicio de fábrica, con el consiguiente ahorro en el consumo de agua de red.

Los efluentes de la centrífuga y el secador tendrán una concentración azúcar relativamente elevada, aunque su volumen sea pequeño. Este efluente podrá recircularse a la entrada de la osmosis inversa o bien será desechado como purga del sistema.

Conclusiones

Observamos que, con esta tecnología, hemos transformado un vertido altamente contaminante bajo el punto de vista de elevada DQO, en un subproducto y en la recuperación del agua para proceso y servicios en fábrica. Por otro lado la depuradora de vertidos tendrá que tratar un DQO más baja, lo que permitirá reducir su tamaño, lo costes de explotación y minimizar el impacto ambiental.

Bibliografía:

www.ingenieriaquimica.net/articulos/412-el-proceso-de-obtencion-de-azucar-blanco

https://www.lens.org/lens/patent/044-233-153-943-24X

https://www.ecured.cu/Proceso_de_fabricación_del_azúcar_de_caña

Sergi Tuset - CEO Condorchem Envitech
CEO, Condorchem Envitech

Sergio Tuset es el CEO de Condorchem Envitech, con más de 20 años de experiencia en la gestión de compañías industriales.

Especialmente enfocado en proyectos medioambientales para clientes, es un reconocido especialista en ingeniería conceptual aplicada a tratamiento de aguas residuales, tratamiento de residuos sólidos y líquidos y tratamiento de emisiones.

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Tratamiento de aguas en la industria de bebidas refrescantes

SECCIONES

ÁMBITO DE APLICACIÓN

El sector industrial de alimentación y bebidas representa un consumo anual del orden del 22% del total del agua  y dentro de este sector se encuentra incluido el de las bebidas refrescantes.

Este tipo de industrias básicamente prepara y embotella las bebidas de acuerdo con protocolos de calidad muy exigentes, que conllevan un consumo de aguas de proceso y servicios elevado, además del propio agua que contienen los productos como componente principal.

Para conseguir estos progresos, se han optimizado las tecnologías de los equipos de proceso y servicios auxiliares, con lo que se ha incrementado su rendimiento y reducido los consumos de agua y energía (CIP, dilución de azúcar, pásters. mezcladoras, cadenas de embotellado, lavadoras…etc.), y, además, se han realizado controles e inversiones en las fábricas que han permitido obtener notables mejoras y ahorros.

Los sistemas más utilizados para conseguir estos objetivos han sido básicamente los siguientes:

  • Disposición de contadores de agua en los distintos puntos de consumo para una correcta evaluación y control.
  • Optimización de procesos CIP en frio para reducción de consumos de agua y energía, recuperación de reactivos de limpieza y NaOH.
  • Sustitución de deslizantes de cadenas de embotellado por otros menos contaminantes.
  • Recirculación de algunos lavados de las plantas de tratamiento de aguas y optimización / sustitución de sistemas de depuración.
  • Recirculación de aguas de pasteurización y otros procesos de fábrica.
  • Reutilización parcial de efluentes depurados para aguas de servicios.
  • Racionalización de consumos de aguas de servicios y potable.

Además, Hemos de tener en consideración que en algunas zonas es posible reciclar agua procedente de la depuradora de vertidos hasta los acuíferos, con lo que se ha conseguido realimentarlos y reducir el efecto sequía.

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REUTILIZACIÓN DE EFLUENTES EN UNA EMBOTELLADORA DE BEBIDAS REFRESCANTES

Aunque cada fábrica de refrescos puede embotellar distintos productos, y el agua de aportación puede tener orígenes diferentes (superficial, pozo y red), existen una serie de procesos comunes en sus líneas de fabricación, que nos permiten generalizar un esquema básico con relación a los consumos de aguas de distinta calidad (lavados, servicios, proceso…etc.). En los anexos se adjunta el esquema 1, en el que se plantean las tres fuentes habituales de agua de aportación y los tratamientos a que se somete esta agua para hacerla alcanzar los parámetros que exigen los fabricantes en sus procesos productivos.ESQUEMA1

Las distintas firmas embotelladoras tienen sus propios protocolos e incluso marcan las líneas de tratamiento de agua a seguir, a fin de homogeneizar la calidad de sus productos y cumplir con los parámetros exigidos por la legislación sobre aguas potables. Se suele seguir un denominado tratamiento multi – barrera, consiste en realizar la depuración por etapas.

2.1 Pretratamiento

Si seguimos el esquema 1, observamos que, dependiendo de la fuente de abastecimiento, el agua se somete a un pretratamiento más o menos complejo; así, si partimos de un agua superficial (río, pantano, lago…), se deberá comenzar por separar los sólidos en suspensión y el material coloidal que habitualmente contiene.

El primer paso, es el Pretratamiento que consiste en la separación de los sólidos y contaminantes más groseros. Se suele iniciar con sistemas de desbaste (rejas de distinta luz), desarenado y eliminación de flotantes, si procede. A continuación, se realiza una primera dosificación de un agente oxidante tipo NaOCl, y acto seguido, se procede a un tratamiento físico – químico, consistente en coagular, flocular y decantar las sustancias contaminantes en suspensión.

El proceso de Coagulación se produce al descargar de su polaridad a las micelas coloidales que se encuentran dispersas en el agua y, para ello, se utilizan sustancias de carga opuesta que se adhieren a ellas; habitualmente se viene utilizando sales de Aluminio como el Al2(SO4)3, el PAC (policloruro de aluminio), o bien sales de Hierro, como el Fe3Cl o el FeSO4, por su coste asumible y reducida toxicidad. En ocasiones, se deberá ajustar el pH para que la coagulación sea la óptima. El resultado es la aparición de pequeños grumos de sólidos en suspensión resultantes de la agrupación de los coloides.

El proceso de Floculación se produce generalmente en una cámara independiente y posterior a la de coagulación. Los agentes floculantes son polímeros de cadena larga que adhieren a su estructura a los pequeños coágulos formándose grumos esponjosos (flocs) de mayor o menor consistencia y tamaño en función del origen de los coloides y el tipo de reactivos utilizados.

Dada la muy probable presencia de materia orgánica, se dosifica un reactivo esterilizante, habitualmente NaOCl, por su bajo coste y elevada eficacia, pero cada vez se tiende más a utilizar otros oxidantes como el O3, para reducir la formación de cloro derivados como los trihalometanos, compuestos éstos muy restringidos en las aguas potables (< 50 ppb).

La separación de los flocs se realizará, en función de su densidad por decantación o flotación.

Los clarificadores o decantadores, podrán ser de tipo convencional o de tipo lamelar, dependiendo del espacio disponible y de la densidad de los flóculos a separar. Habitualmente se utilizan estos equipos para este tipo de aguas de aportación, pero se dan casos en que se producen flóculos de baja densidad y se requiere de un sistema de flotación, para lo que se utilizan los DAF (flotadores por aire disuelto) o los CAF (flotadores por aire cavitado).

La masa de sólidos separados se denomina fango, y tienen una concentración del orden del 1% en los decantadores y sobre el 3% en los flotadores, lo que nos da idea de la necesidad de reducir el volumen de estos fangos para poderlos enviar a vertedero. Estos residuos se suelen someter a una concentración previa en un equipo espesador, pero con estos equipos difícilmente se superarán concentraciones de fangos del 5 – 8 %. La deshidratación, se consigue con sistemas de centrifugación (Decanters centrífugos) o con tecnologías de compresión mecánica mediante filtros banda o filtros prensa. Para optimizar el proceso de secado, se suelen dosificar floculantes específicos o cal. El agua drenada resultante de la concentración del fango será rica en contaminantes y difícilmente aprovechable, por lo que se enviará a la depuradora general de efluentes de la fábrica. Los fangos resultantes tienen una sequedad del orden el 30 % y se envían a vertedero.

El agua clarificada aún tendrá un contenido de sólidos en suspensión que le darán una Turbidez superior a las 10 NTU (Nephelometric Turbidity Unit), lo que exigirá de un proceso complementario que se aplica en la siguiente fase del tratamiento multi barrera: La Filtración.

Las aguas de red suelen tener niveles de turbidez del orden de las 10 NTU que equivalen aproximadamente a un SDI (Silt Density Index) de 5, lo que supera, en muchos casos, los valores exigidos para las siguientes barreras de tratamiento. Las aguas de pozo suelen tener valores de turbidez inferiores (< 5 NTU), en cualquier caso, se acostumbra a hacer un tratamiento de filtración como medida preventiva en ambos casos.

En algunas ocasiones, las aguas procedentes de la red de abastecimiento público pueden requerir de la dosificación de agentes coagulantes para mejorar la filtración.

Existen varios sistemas de filtración que se han venido aplicando, como son los filtros de arena, los filtros duales y los filtros multicapa; cada uno de ellos tiene sus peculiaridades, pero tienen en común que funcionan por percolación al hacer circular el agua bruta a través de un lecho compuesto por uno o varios materiales filtrantes. Estos filtros consumen un volumen importante de agua de lavado, aunque parte de ella se puede reutilizar.

En el proceso de retrolavado de estos filtros es habitual utilizar, además de agua ya filtrada, el aire procedente de un grupo moto soplante, así se reduce en forma notable el consumo de agua de lavado y se mejora su eficacia.

Este es un punto de posible impacto contaminante, por lo que se lava con agua fuertemente clorada.

2.2 Tratamiento aguas para servicios y proceso

El agua pretratada, tiene dos destinos básicos en las industrias de bebidas refrescantes: aguas para servicios y aguas para proceso. Con relación al agua de servicios, se utiliza como agua de alimentación a calderas, páster. lavadoras, CIP, frío industrial, circuitos de refrigeración y varios. El agua debe estar descalcificada para impedir problemas de incrustaciones, lo cual ha venido realizando mediante cambiadores de cationes regenerados con NaCl. El vertido que se genera es abundante y de elevada salinidad.

Otros efluentes son básicamente: las purgas de calderas, los enjuagues y lavados de los pasteurizadores, los CIPs y enjuagues de los circuitos y máquinas de fabricación y embotellados de productos, y el vertido resultante de lavado de botellas, que no se recicla en las propias lavadoras.

Con relación al agua de proceso, recibe un tratamiento exhaustivo para acondicionarla a la preparación de los productos de fábrica. En esta sección, se suelen utilizar tratamientos de intercambio iónico para reducir la dureza temporal y la alcalinidad (HCO3)- del agua de aportación (descarbonatación) con resinas de tipo carboxílico alimentario. En muchos casos en los que la salinidad total de agua (TDS) es superior a la exigida por los estándares del fabricante, se utilizan tratamientos con membranas semipermeables, como la Osmosis Inversa o la Nanofiltración. Estos tratamientos han demostrado ser altamente eficaces, pues además de separar la mayor parte de las sales, reducen el resto de los contaminantes, entre ellos los biológicos; no obstante, y aunque se ha evolucionado en estas tecnologías, como, por ejemplo, con la ósmosis forzada, se debe evacuar un caudal de agua importe con los contaminantes y concentrados (Rechazo).

Es interesante disponer de balsas de acumulación de agua tratada de gran volumen, de tal forma, que se puedan realizar tareas de mantenimiento, regeneración o limpieza de las plantas de tratamiento de aguas, sin que ello afecte al ritmo de la producción de la fábrica, a la vez que aseguran la cobertura de las puntas en la demanda de caudal, pero ello también trae consigo un incremento del riesgo de contaminación especialmente biológica; por este motivo se hace precisa una esterilización que suele requerir altas dosis de oxidante y un sistema de homogeneización eficaz en su interior.

2.3 Postratamiento

El agua tratada tendrá un exceso de oxidante (normalmente Cl2), que deberá ser eliminado antes de llegar a Producción, pero además también pueden existir residuos, como restos poliméricos o monómeros de las resinas de intercambio iónico, o algún tipo de micro contaminante que no ha podido ser separado por el tratamiento con membranas semipermeables.

El carbón activo ha venido desempeñando un importante papel en este sentido, al ser capaz de catalizar el Cl2 y retener por adsorción las micro partículas; sin embargo, también debe tenerse en cuenta que en las zonas inferiores de las columnas que albergan el carbón activo, se quedan puntos en las condiciones ideales para desarrollar una contaminación biológica: alta superficie, ausencia de oxidantes y posible abundancia de nutrientes por la acción adsorbente del carbón activo; por este motivo, debe realizarse periódicamente la sanitización del lecho de carbón activo con vapor, o con soluciones de NaOH, Estos procesos de regeneración representan consumos importantes de agua de enjuague.

Como medida de seguridad adicional, se suele vehicular el agua procedente de los filtros de carbón, a través de equipos de irradiación de rayos ultravioleta (UVA), de tal forma que se garantiza la ausencia de contaminación biológica y, tras ellos, se acostumbran a disponen filtros de cartuchos con luces de filtración del orden de 1 – 20 micras absolutas para asegurar la ausencia de micro cuerpos, pirógenos y cualquier otro tipo de contaminante que pudiera llegar a la bebida.

En el proceso productivo se utilizan distintos tipos de envases para la comercialización de las bebidas refrescantes, como son las botellas, El PET y las latas. Es frecuente utilizar una misma línea de embotellado para distintos productos, por lo que deberá eliminarse por enjuague cualquier vestigio de la fabricación anterior, con el correspondiente consumo de agua tratada y generación de efluentes contaminados.

El agua potable para consumo interno de la fábrica se suele tomar del agua tratada, o bien del agua de la red. Los efluentes que se generan son aguas sanitarias que deberán tener su red separativa.

PLANTAS DE TRATAMIENTO DE EFLUENTES

Los vertidos que no se recuperan se envían a una planta de tratamiento de efluentes que los depurará para alcanzar los límites que se exigen por la Ley de Aguas en el punto de vertido, según se trate de un dominio público (río, pantano… etc.) o bien de un colector que los lleve a una depuradora general.

El hecho de reducir los volúmenes de vertido por su aprovechamiento parcial favorece el incremento de la concentración de las sales y de la DQO (Demanda Química de Oxígeno). Así la DQO que habitualmente se movía años atrás en valores del orden de 1500 a 3000 mg/l O2, en ocasiones, se ve ampliada hasta valores que pueden superar los 4000 mg/l O2.

Como es conocido, el dimensionado de la Depuradora (EDAR), tiene relación directa con el caudal, pero, tanto el consumo energético, como el volumen de las balsas de oxidación biológica y la producción de fangos, dependen básicamente de la carga orgánica (DQO).

REUTILIZACIÓN DE EFLUENTES

En el esquema 2, se indican los efluentes que habitualmente se recuperan a fin de reducir el consumo de agua de aportación y el volumen de vertidos.ESQUEMA2Si pensamos en el agua de proceso, las aguas de los últimos enjuagues de los filtros suelen tener una turbidez baja si la comparamos con la del agua de aportación, lo que permite mezclarlas en el tanque de agua bruta de fábrica. Lo mismo ocurrirá con los últimos lavados de los filtros de carbón activo, los últimos enjuagues de los distintos envases (latas, PET y botellas) y los de los pásters. Estos efluentes se pueden enviar a la balsa de agua de aportación a fábrica y se reprocesan en las instalaciones de tratamiento de agua.

Una parte de efluentes recuperados, junto a otros como el rechazo de los tratamientos con membranas (OI/NF), que implican una elevada concentración de sales, pero poca concentración orgánica y de SS, pueden reutilizarse como aguas de servicios auxiliares, y a ellos se suelen adicionar los efluentes del lavado final de los descalcificadores y descarbonatadores. El agua resultante de la mezcla puede tener una calidad apta para los primeros lavados de los filtros, o los de las botellas retornables, así como destinos poco exigentes en fábrica como la limpieza y baldeos o la jardinería, la red contraincendios, o los circuitos de refrigeración y frío.

Los vertidos no aprovechables o en exceso se enviarían a la estación depuradora de aguas residuales (EDAR), junto con los drenajes y concentrados y los vertidos de proceso, que suelen contener una elevada carga contaminante, sobre todo por efecto de la alta concentración de DQO. En este sentido, y a fin de no aumentar más la carga de DQO del vertido, las fábricas acostumbran a enviar sus productos caducados o defectuosos a tratadores externos.
Los vertidos que se evacúan de la depuradora deberán estar acondicionados según se ha indicado en puntos anteriores, y en muchos casos se podrán utilizar como aguas de riego o para inyectar en los acuíferos y humedales.
Los fangos generados en el tratamiento biológico se conducen a un espesador, de ahí a un secado mecánico y una vez secos, a un vertedero autorizado.

Las purgas de calderas se pueden aprovechar para generar vapor de baja presión en los denominados balones de expansión, o para aprovechar su energía en cambiadores de calor.

TENDENCIAS ACTUALES PARA LA MINIMIZACIÓN DE VERTIDOS: VERTIDO CERO

Con las medidas indicadas se ha llegado a un índice de recuperación de efluentes elevado (aprox. 15%) desde el año 2010, pero en muchos casos, las instalaciones se han complicado y se han hecho inversiones importantes en balsas, bombas y circuitos, con sus correspondientes controles de caudal, nivel, turbidez, conductividad, materia orgánica, pH…etc. En la actualidad, la mayoría de las fábricas del sector, tienen asumidos sus objetivos en el sentido del mínimo impacto ambiental con su actividad y están apostando por las mejoras en las tecnologías disponibles que, aunque representen un coste de implementación relativamente elevado, confieren seguridad y simplicidad a los procesos y se amortizan a corto y medio plazo.

Como ejemplos citaremos:

En lugar de filtros de arena, o multicapa, se tiene a instalar plantas con membranas de microfiltración / ultrafiltración con lo que se aseguran cortes de filtración mucho mejores (aprox. 0,02 micras) y una reducción sustancial de materia orgánica y sólidos en suspensión. El rendimiento operativo de estas instalaciones es elevado (aprox. 95%), el espacio ocupado muy inferior a la de los filtros y también se reduce considerablemente el consumo de reactivos.

En muchas ocasiones nos podemos ahorrar la decantación previa para aguas superficiales, pues existen tipos de membranas de µF/UF que funcionan bien con elevadas cargas de SS y así se reduce también la producción de fangos.
El tratamiento a efectuar para obtener el agua de proceso o servicios dependerá sobre todo de su salinidad; así para aguas de proceso se podrá utilizar OI/NF con preferencia sobre el intercambio iónico, pues se minimiza el consumo de reactivos al no existir regeneración de resinas, y se asegura la eliminación de materia orgánica y otros micro contaminantes. Dado que el caudal de agua de rechazo suele ser del orden 25% del caudal de aportación (conversión= 75%), y el factor de concentración (FC) es: (1/0,25) = 4, lo que nos indica que la concentración de sales del rechazo es del orden de 4 veces la del agua de aporte.

Las tecnologías actuales permiten trabajar a valores de conversión más elevados (80-85%) y consecuentemente el FC, pasará a ser de 5 ó 6,7 respectivamente, luego el ahorro en el consumo de agua es evidente, pero también la elevación de la concentración salina del rechazo; esto limita la posibilidad de reaprovechamiento de estos efluentes para conseguir agua regenerada o para mezclarlos con los vertidos, pues se llegan a superar los límites establecidos por la Ley de Aguas. En este sentido se plantea la solución de reducir salinidad a base de separar las sales concentradas por un proceso de Evaporación con la posibilidad de llegar a obtener un sólido prácticamente anhidro en un Cristalizador. Esta tecnología es la que nos acerca más al pretendido vertido cero y además el condensado se podrá reciclar como agua de aportación.

En el esquema 3, se ha detallado la fase de reducción de residuos sólidos persiguiendo la meta prevista de llegar hasta un 10% de los envíos de residuos a vertedero para 2030, según el informe del FIAB indicado al comienzo de este artículo. Observamos que el rechazo de las plantas de RO/NF se concentraría mediante un proceso de osmosis inversa de alto rendimiento (RRO), seguido de un sistema de evaporación. En estas condiciones, se obtendría un residuo sólido de las sales a una concentración aproximada del 25- 30%, y si pretendemos reducir aún más el volumen del residuo, se podría utilizar un sistema de cristalización.ESQUEMA3Los fangos procedentes de la EDAR biológica, se podrían enviar por separado al vertedero, o bien se podrían mezclar con el residuo salino obtenido en la Evaporación / Cristalización; para ello deberían caracterizarse estos residuos y ver cuál sería la opción técnica y económica más conveniente.

El consumo energético de los procesos indicados es relativamente elevado, pero cuando se cuenta con excedentes energéticos y con superficie y condiciones suficientes como para instalar pequeñas plantas generadoras de energías renovables, se hacen perfectamente viables y recomendables.

Con relación a los agentes esterilizantes, se procura utilizar el O3 o los sistemas de radiación UV, frente al NaOCl, y si se usa éste, se procura evitar la presencia de Bromatos presenten en el reactivo industrial, (muy limitados en la normativa de aguas potables). Últimamente se opta por instalar equipos de generación de NaOCl “in situ”, a partir de NaCl para solventar este problema.

Los filtros de carbón se siguen manteniendo como barrera de seguridad, pero también existe la tendencia de eliminarlos por ser fuente de problemas de contaminación en las últimas capas de los lechos que contienen, según se ha explicado antes. La alternativa es utilizar el O3 y UVA se está imponiendo.

En lo relativo a las depuradoras de vertidos, Dada la elevada DQO de los efluentes y su naturaleza, la tendencia es a utilizar tratamientos de depuración anaerobios del tipo UASB, Pakes o EGSB, que tienen bajo consumo energético y alta eficacia de depuración (85 – 90% de reducción de la DQO); de esta forma, se podrá entrar en los parámetros que habitualmente exigen las depuradoras de los polígonos industriales y en las plantas de tratamientos de vertidos municipales( aprox. 1.000 ppm O2 de DQO), por otro lado, los fangos producidos no solo no representan un coste por su tratamiento, secado y gestión en el vertedero, sino que hoy en día existe un mercado que los valora bien y llegan a dejar de ser un coste. Un aspecto menos positivo para el proceso anaerobio es que debe trabajar como mínimo a 25ºC, para tener un rendimiento correcto, pero los efluentes calientes de fábrica (Lavado botellas, purgas de calderas, efluentes de pásters, etc.), pueden paliar en buena parte esta cuestión) y las calderas que se utilizan `para calentar el efluente suelen ser de consumo mixto de biogás / fuel, que representan poco coste energético.
Cuando el vertido tenga que enviarse a un cauce público, deberá tratarse complementariamente en una depuradora biológica aerobia, al ser sus límites mucho más exigentes.

En las depuradoras biológicas aerobias, se está sustituyendo la decantación o flotación de fangos por el sistema de membranas MBR con el que se obtienen efluentes de muy baja carga contaminante tanto biológica como de SS.
Estos efluentes tratados son reciclados en muchos casos a la alimentación de acuíferos o aguas de riego de acuerdo con el RD 1620/2007 de 7 de diciembre) sobre el régimen de reutilización de las aguas depuradas.

CONCLUSIONES

Es evidente que se ha conseguido avanzar de forma notable en la reducción de los vertidos y los residuos de las empresas fabricantes de bebidas refrescantes con las tecnologías disponibles, pero, se entra en una tendencia asintótica. El hecho de que países como los Estados Unidos estén reutilizando algunos efluentes de las fábricas, debidamente tratados, como agua regenerada apta para el consumo humano, le da una nueva dimensión a los ciclos del agua y a la reducción de contaminantes.

Por otro lado, el futuro se orienta al vertido cero, con lo que los procesos de concentración / evaporación y cristalización de residuos y sales se irán imponiendo en la medida en que la legislación medioambiental se haga más exigente y las tecnologías evolucionen.

Todo ello se traducirá en el beneficio de las condiciones climáticas y, por lo tanto, de un mejor futuro para nuestro planeta.

Sergi Tuset - CEO Condorchem Envitech
CEO, Condorchem Envitech

Sergio Tuset es el CEO de Condorchem Envitech, con más de 20 años de experiencia en la gestión de compañías industriales.

Especialmente enfocado en proyectos medioambientales para clientes, es un reconocido especialista en ingeniería conceptual aplicada a tratamiento de aguas residuales, tratamiento de residuos sólidos y líquidos y tratamiento de emisiones.

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Tratamiento de aguas residuales de la industria láctea

lacteosLa industria láctea, dedicada a la producción de leche y a la elaboración de quesos, yogures y mantequillas entre otros productos, genera una gran cantidad de agua residual. Actualmente, en la producción de leche, la generación de aguas residuales se estima de promedio entre 1 y 2 litros por litro de leche producida. Las aguas residuales se generan por fugas y derrames de materias primas, en las limpiezas de los equipos de proceso (tanques, pasteurizadores, tinas de cuajo, etc.), en el lavado de superficies (suelos y paredes) y en el vertido de las salmueras agotadas.

Las aguas residuales generadas en la industria láctea presentan una contaminación principalmente de carácter orgánico (DQO y DBO elevadas), con una elevada concentración de grasas y también de nitrógeno y fósforo. Aunque la DBO5 media puede estar en torno a 3.000-4.000 mg O2/L, los vertidos muestran una elevada variabilidad, tanto en caudal como en composición. Ésta depende fundamentalmente del proceso que genera las aguas residuales y del producto que se prepara. Así, el suero que se genera en la elaboración de quesos tiene una DBO del orden de 40.000-50.000 mg O2/L y se considera que una granja que procese unos 100 m3/día de leche para la elaboración de queso, genera la misma contaminación que un núcleo de 55.000 habitantes. Para una optimización de los procesos de tratamiento de las aguas residuales, es muy importante que el suero de quesería, o lactosuero, no se mezcle con las aguas residuales. Si el lactosuero no se desea aprovechar, éste deberá ser tratado de forma aislada. No obstante, cada vez existen más alternativas para revalorizar este producto. Se puede optar por utilizarlo para la alimentación de animales, se puede deshidratar mediante una evaporación al vacío para venderlo como suero en polvo para aplicaciones de panificación o como sustituto de la leche en polvo, otra vía es su utilización para la obtención de lactosa, se puede usar para la elaboración de bebidas fermentadas con la adición de zumos de frutas, etc. Si no se desea aprovechar, el tratamiento más económico es concentrarlo mediante un proceso de nanofiltración o de ósmosis inversa. El rechazo se puede concentrar mediante un proceso de evaporación-concentración al vacío para reducir al máximo la cantidad de residuo que se deberá tratar externamente. El concentrado, rico en carbono, nitrógeno y fósforo podrá ser utilizado para aplicación agrícola como fertilizante.

El tratamiento del resto de las aguas residuales producidas en la industria láctea se puede abordar desde diferentes estrategias: un tratamiento convencional, un proceso más novedoso o un tratamiento de última generación. En cualquier caso, sea cual sea la opción de tratamiento elegida, será necesario acumular el agua residual en un depósito homogeneizador, para absorber las puntas de caudal así como para mezclar todos los efluentes y alimentar al sistema de tratamiento un agua lo más homogénea posible. En este depósito también es conveniente neutralizar el pH, puesto que en condiciones anaerobias la lactosa fermenta y se transforma en ácido láctico.

El tratamiento convencional estaría basado en un proceso biológico aerobio para eliminar la materia orgánica disuelta, que es aproximadamente el 70% de la materia orgánica total. No obstante, previamente al proceso biológico sería conveniente desbastar el agua mediante un tamiz rotatorio, de 1-2 mm de tamaño de paso, y retirar las grasas presentes. Las grasas dificultan en gran medida el proceso biológico, por lo que es conveniente separarlas con anterioridad. Las grasas reducen la velocidad de disolución del oxígeno en el agua y forman una capa sobre la superficie de la biomasa reduciendo así la transferencia de oxígeno disuelto a la biomasa. Las grasas se separan del agua por flotación mediante la adición de finas burbujas de aire, que ayudarán a las partículas de grasa a alcanzar la superficie con mayor velocidad. Las grasas, una vez separadas del agua y concentradas, se gestionan externamente (incineración). A continuación, las aguas se tratan biológicamente mediante un sistema que permita la eliminación de nutrientes. Después de una decantación secundaria las aguas ya pueden ser vertidas, mientras que los lodos separados deberán ser espesados, deshidratados y gestionados externamente. Estos lodos deberán ser estabilizados, mediante un proceso de compostaje, de digestión anaerobia, de secado térmico, etc.

Otra opción de tratamiento, más novedosa que el proceso biológico aerobio, es la transformación de la materia orgánica de las aguas residuales en biogás mediante un sistema anaerobio tipo UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket). Los procesos biológicos anaerobios son más eficaces y económicos cuando el afluente dispone de una elevada concentración de compuestos orgánicos biodegradables. En relación al proceso biológico se consume menos energía y además se produce biogás, el cual se puede utilizar para producir energía eléctrica mediante un proceso de cogeneración. Asimismo, la producción de fangos es considerablemente inferior en los sistemas anaerobios. En un reactor UASB el afluente se alimenta por la parte inferior. Éste atraviesa un manto de fango decantado en la base del reactor en sentido ascendente y accede a la zona donde se lleva a cabo la digestión. Por la parte superior se retira el efluente tratado y el biogás generado. Este tipo de reactores son muy compactos, ocupan poco espacio, presentan bajos costes de operación y consiguen muy buenos porcentajes de eliminación de DBO (superiores al 95%).

Otra alternativa, más innovadora y que aporta también muy buenos resultados a escala laboratorio y piloto, es la electrocoagulación. Los estudios realizados hasta el momento demuestran que se pueden conseguir muy buenos resultados de eliminación de materia orgánica a unos costes de explotación mucho más bajos que mediante las tecnologías convencionales.

Así pues, los efluentes de la industria láctea presentan una elevada concentración de materia orgánica y de nutrientes. Un factor determinante para el tratamiento de las aguas residuales generadas es la segregación del lactosuero de las aguas residuales, el cual se puede revalorizar. El resto de aguas residuales pueden ser tratadas de forma eficiente y económica mediante diferentes alternativas, desde los procesos clásicos hasta tecnologías muy innovadoras que son económicamente más competitivas.

Sergi Tuset - CEO Condorchem Envitech
CEO, Condorchem Envitech

Sergio Tuset es el CEO de Condorchem Envitech, con más de 20 años de experiencia en la gestión de compañías industriales.

Especialmente enfocado en proyectos medioambientales para clientes, es un reconocido especialista en ingeniería conceptual aplicada a tratamiento de aguas residuales, tratamiento de residuos sólidos y líquidos y tratamiento de emisiones.

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