tratamentos de residuos

tratamentos de residuos

ANA CAROLINA BALDISSERA

BRUNO HENRIQUE MONTANARI

DIEGO CADAVAL MACHADO

RAFAEL GUIMARÃES MUNIZ

RAQUEL CATANI MALESKI

THIAGO MARTIN MATTOS LEITE

Geração de Efluentes e Reuso de Água na Indústria de Laticínios

Pinhalzinho/SC

Maio/2009

UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA – UDESC

CENTRO DE EDUCAÇÃO SUPERIOR DO OESTE – CEO

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE ALIMENTOS

ANA CAROLINA BALDISSERA

BRUNO HENRIQUE MONTANARI

DIEGO CADAVAL MACHADO

RAFAEL GUIMARÃES MUNIZ

RAQUEL CATANI MALESKI

THIAGO MARTIN MATTOS LEITE

Geração de Efluentes e Reuso de Água na Indústria de Laticínios

Trabalho apresentado à
Disciplina de Engenharia de Alimentos e o Meio Ambiente ministrada pela Professora Aniela Kempka

Pinhalzinho/SC

Abril/2009

SUMÁRIO

Conteúdo

Conteúdo 2

1.INTRODUÇÃO 3

2.EFLUENTES NA INDÚSTRIA DE LATICINIOS 4

3. FLUXOGRAMA PRODUTIVO DO PROCESSO 6

3.1. Queijo Mussarella 6

3.2. Bebida Láctea 7

4.REUSO DE ÁGUA NA INDÚSTRIA 10

5.CONCLUSÃO 12

  1. INTRODUÇÃO

A utilização de água pela indústria pode ocorrer de diversas formas, tais como: incorporação ao produto, lavagens de máquinas, tubulações e pisos, águas de sistemas de resfriamento e geradores de vapor, águas utilizadas diretamente nas etapas do processo industrial ou incorporadas aos produtos, esgotos sanitários dos funcionários. Com exceção do volume de água incorporado aos produtos e pelas perdas por evaporação, as águas tornam-se contaminadas por resíduos do processo industrial ou pelas perdas de energia térmica, originando assim os efluentes líquidos.

Os efluentes industriais dos laticínios são oriundos das diversas etapas de lavagens de pisos e equipamentos que arrastam resíduos de leite e seus derivados incluindo também produtos de limpeza. A qualidade dos efluentes varia em função dos produtos industrializados (resfriamento e ensacamento, fabricação de queijos, iogurtes, manteiga, requeijão, leite em pó), capacidade de produção, “lay-out” industrial, tecnologia utilizada para a higienização das instalações e qualidade do leite utilizado.

O presente trabalho irá tratar sobre os tipos de efluentes gerados em uma Indústria de Laticínios, a melhor maneira para tratá-los e a possibilidade do reuso de água nas diversas etapas do processo. O laticínio abordado no projeto terá como produtos o queijo mussarela e a bebida láctea. Por ser de simples fabricação e alto valor agregado, o queijo foi escolhido como produto principal, e a bebida láctea como alternativa de produção, pelo fator principal de se utilizar de um subproduto do queijo, o soro, na sua fabricação.

  1. EFLUENTES NA INDÚSTRIA DE LATICINIOS

A minimização da geração de efluentes na indústria de laticínios pode ser conseguida desde que sejam utilizadas membranas filtrantes com reuso de água e incorporação do rejeito na produção industrial. O tratamento dos efluentes gerados pode ser conseguido através de diversos tipos de processos tais como:

  • Preliminar (separação de gorduras, utilizando-se caixas de gordura);

  • Primário: flotação com o auxílio da coagulação química para a remoção de gorduras.

  • Secundário (lodos ativados, biodigestor, ou lagoas).

Veissevre (1988) cita que para fábricas que produzem vários produtos lácteos, para cada litro de leite gera-se de 7 a 11 litros de resíduos líquidos. Braile e Cavalcanti (1993) afirmam que as maiores fontes de despejos líquidos da industria de laticínios estão geralmente contidas na área de elaboração e embalagem do produto final.

É fundamental o aproveitamento do soro do leite, que não deve ser descartado para o efluente. O soro separado da massa do queijo durante o processo produtivo, por muito tempo foi tratado como um resíduo causador de problemas na estação de tratamento de efluentes devido ao seu alto teor de matéria orgânica. Porém o soro é altamente nutritivo, apresenta aproximadamente 6% de proteínas e 3.2% de gorduras, além de açúcares e sais. Sua utilização no processo de fabricação da bebida láctea, que é um alimento bem aceito pelos consumidores, tornou-se uma maneira lucrativa de lidar com o soro (Cavalcante, 2004).

Os efluentes brutos apresentam uma rápida alteração do pH devido à fermentação láctica, o que deve ser considerado em relação aos materiais empregados na execução do sistema de tratamento. Os efluentes tratados apresentam concentrações inferiores a 10 mg O2/ L em relação à DQO. Isto demonstra a excelente biodegradabilidade dos efluentes, pois na indústria de laticínios pode-se obter DQO superiores a 7.000 mg O2/ L no efluente bruto.

A fase de recepção do leite contribui com apenas 10% do total da DBO. O setor que mais despeja DBO, nitrogênio e fósforo é a fabrica de produtos secos, ao mesmo tempo em que a fabrica de produtos fluidos é a maior responsável pela emissão de óleos e graxas para a estação de tratamento.

Para a redução da carga de efluentes, pode-se tomar ações que refletem nos coeficientes de DBO, nitrogênio, fósforo e óleos e graxas. As ações podem ser tomadas por meio da separação do leite descartado no deslodamento automático de centrifugas; segregação do soro da manteiga e envio deste para ração animal; a recirculação do primeiro enxágüe do sistema de concentração (o qual possui elevado teor de sólidos totais) o reaproveitamento no inicio do processo, reduzindo a carga das fabricas de produtos fluidos e produtos secos.

A fábrica de produtos fluidos é a maior responsável pela emissão de óleos e graxas. Isto é o resultado direto da produção de creme pasteurizado e manteiga. Para este caso, podemos fazer uma simples separação do primeiro enxágüe e envio desta para a ração animal, auxiliando na redução da carga a ser tratada na estação. Este mesmo procedimento pode ser instalado na fabricação de formulados UHT. Podemos citar também que os processos com membranas se apresenta como uma alternativa para a recuperação de nutrientes presentes nos efluentes. Skelton (2000) cita a recuperação de gordura de linhas de processamento de margarinas, podendo as mesmas serem reaplicadas no processo.

3. FLUXOGRAMA PRODUTIVO DO PROCESSO

3.1. Queijo Mussarella

Resfriamento 4°C

Padronização

Pasteurização

Resfriamento 32°C

Fermento láctico

Adição de ingredientes

Coalho

CaCl2

Coagulação

Corte da coalhada

Filagem

Fermentação

Moldagem e enformagem

Repouso

1ª Mexedura

Prensagem

2ª Mexedura e Aquecimento

Viragem

Salga

Dessoragem

Secagem

Pré-prensagem

Embalagem

Estocagem

3.2. Bebida Láctea

A fabricação de bebidas lácteas baseia-se na mistura de leite e soro em proporções adequadas, seguida da adição de ingredientes como aromatizantes, corantes, edulcorantes, polpa de frutas, cultura láctica e outros, de acordo com a formulação do produtor.

A bebida láctea, foi escolhida por utilizar um subproduto do leite, o soro, que é extremamente caro para tratar no ETE, pelo alto teor de gordura, possuindo alta DBO. A proporção utilizada é visualizada no balanço de massa descrito abaixo:

Este processo do pasteurizador a placas é melhor descrito em FELLOWS, Tecnologia do processamento de alimentos.

Padronização/Desnatadeira: Utilizando-se de um volume de 1162 litros de leite entrando na padronização na desnatadeira a cada hora. Sabendo que a densidade do leite corresponde a 1,03 kg/L, e que a densidade pode ser definida como a massa dividida pelo volume (D=m/V). Concluímos que a massa de leite que deve entrar no padronizador é 1197 kg. O leite possui entre 3,8 e 4% de gordura, para fins de cálculo utiliza-se a média de 3,9%. Para a produção de bebida láctea este leite deve ser padronizado em 3,5% de gordura.

Leite Cru (F) 1197 kg

3,9% gordura

Centrifuga/Desnatadeira

Gordura (G)

Leite (L) 3,5% gordura

F = G + L 0,039 F= G + 0,035 L

1197 - L = G 1197 x 0,039 = (1197 – L) + 0,035 L

46,7 = 1197 – L + 0,035 L

1150,3 = 0,965 L

L = 1192,02 kg

Sabendo que densidade = massa / volume. Temos:

1,03 kg/L = 1192,02 kg / V

V = 1157,30 litros de leite saindo da desnatadeira.

Incorporação Leite/Soro: Seguindo a mesma analogia da questão anterior, 1157L de leite a 3,5% de gordura saem por hora da desnatadeira. Sabendo que a gordura do soro padronizado é em torno de 0,5%, e a bebida láctea deve conter 2,5% de gordura, e que a densidade do soro corresponde a média de 1025kg/m³, e a densidade da bebida láctea é 1030kg/m³, e temos 2275 L/h de bebida, teremos então 2343,2kg de bebida láctea por hora, e o seguinte balanço de massa:

Leite (F) 1197 kg

3,5% gordura

Centrifuga/Desnatadeira

Soro (X%) X kg

Bebida (L) 2,3% gordura – 2343 kg

F + G = L 1197 + G = 2343,2

G = 1146,2 kg

1197x0,035 + 1146,2 x Xg = 2343,2 x 0,025

Xg = 0,014

Significa que o soro resultante do processo de leite deve ter 1,4% de gordura.

Sabendo que densidade = massa / volume. Temos:

1,025 kg/L = 1146,2 kg / V

V = 1174,8 litros de soro por hora a 1,4% de gordura incorporados ao leite.

Nestes cálculos é possível verificar o quanto de soro pode ser aproveitado num laticínio com este mix de produção, diminuindo a geração de efluentes, e transformando em estratégia de produção, gerando maiores lucros e competitividade da empresa.

  1. REUSO DE ÁGUA NA INDÚSTRIA

O reuso de efluentes tratados, para fins não potáveis tem sido cada vez mais aceito. A viabilidade desta alternativa tem sido comprovada. Enquanto o tratamento de efluente convencional tem como objetivo natural atender aos padrões de lançamento, a motivação para o reuso é a redução de custos e muitas vezes a asseguração do abastecimento de água.

A primeira etapa a ser definida é a especificação da qualidade da água requerida. Deve ser compatibilizada a vazão a ser reutilizada com a vazão do efluente tratado. Para implantar um sistema de reuso, deve-se complementar o sistema de tratamento de efluentes existente. A complementação do tratamento tem como objetivo garantir a qualidade do efluente tratado com a do uso a que estiver destinado. Deve-se lembrar sempre que ao se decidir pelo reuso simplesmente, deixa-se de lançar um efluente tratado no corpo receptor produzindo água, geralmente consumida no setor de utilidades. Isto inclui a estação de tratamento de efluentes definitivamente no processo industrial.

A implantação do reuso é feita com a instalação de unidades necessárias ao polimento, tais como: sistemas de filtração em membrana; oxidação química; desinfecção; etc. Os casos de poluição térmica são os mais conhecidos casos de reuso, pois é necessário somente realizar o resfriamento da água para o fechamento do circuito. É importante ressaltar que águas em circuito fechado necessitam de tratamento específico.

O tratamento biológico dos efluentes seguido de ultrafiltração em membranas possibilita o reuso dos efluentes industriais ou sanitários tratados. Nesses casos a melhor reutilização é para sistemas de resfriamento. Há casos nos quais uma simples filtração é suficiente, retornando a água para alguma etapa do processo.

O reuso e reciclo de água pode ser implantado em vários setores, por exemplo o resfriamento das centrifugas em circuito fechado; a recuperação da água de resfriamento das máquinas de envase; o reuso da água evaporada na operação de concentração do leite para limpeza de pisos externos e lavagem externa de caminhões; aproveitamento do rejeito do sistema de osmose inversa (dessalinização da água das caldeiras), misturando-o no reservatório de água para consumo. A soma destas ações chegava a 10% da água total consumida.

Quanto à água que evapora no processo de concentração, as tecnologias com membranas podem ser aplicadas com sucesso para recuperação deste efluente. Em alguns casos, é possível o reciclo do permeado com água potável ou mesmo para alimentação de caldeiras. Em dias de grande produção de leite em pó ou soro de leite em pó, por exemplo, grandes volumes deste efluente são gerados, de modo que a limpeza externa de caminhões e pisos não utiliza todo este efluente gerado, sendo o resto descartado. Benefícios energéticos podem ser obtidos com essa água, pois ela é descartada a 55-60°C. Esta água pode aquecer a água de reposição de caldeiras por meio de trocadores de calor (gerando economia de combustível) e utilizada também para repor torres de resfriamento.

  1. CONCLUSÃO

Concluímos que os programas preventivos podem reduzir a emissão do volume e da carga de efluentes, minimizando custos com o tratamento e podendo haver benefícios econômicos com a recuperação de sólidos do leite e adaptação de processos para o reuso ou reciclo de águas.

Variados tipos de ações podem constituir atitudes preventivas para o setor de laticínios, desde a instalação de um simples tanque para o recebimento do primeiro enxágüe ou até mesmo a inserção de tecnologias com sistemas de separação por membranas. Mas os custos também são variados, podendo representar barreiras para a minimização de efluentes.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

BRIÃO, Vandré Barbosa. TAVARES, Célia Regina. Geração de efluentes na industria de laticínios: atitudes preventivas e oportunidades. 23º Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental. Maringá, PR.

BRIÃO, Vandré Barbosa. TAVARES, Célia Regina. Ultrafiltração como processo de tratamento para o reuso de efluentes de laticínios. Volume 12, nº 2. Abril/junho 2007.

CAVALCANTE, Fernanda de Morais. Produção de queijos gouda, gruyére, mussarela e prato. 2004. 100p. Trabalho de conclusão de curso – Departamento de Matemática, Física e Engenharia de alimentos, Universidade Católica de Goiás, Goiás, 2004.

FELLOWS, P.J. . Tecnologia do processamento de alimentos – Principios e Prática. 2. ed., Porto Alegre, RS: Artmed, 2007. 134p. e 231p.

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