A produção de bebidas envolve uma variedade de processos como a mistura, o engarrafamento, a limpeza e o arrefecimento, todos eles utilizando água em diferentes qualidades e quantidades. Como resultado, são produzidas águas residuais industriais que podem variar muito em termos de quantidade e composição. O tratamento destas águas residuais é essencial para cumprir os requisitos legais, otimizar os custos operacionais e minimizar a poluição ambiental. Este artigo descreve em pormenor as propriedades específicas das águas residuais na indústria das bebidas, os desafios tecnológicos e os métodos práticos de tratamento.
Índice
Composição das águas residuais na produção de bebidas
As águas residuais da produção de bebidas contêm normalmente uma mistura complexa de substâncias orgânicas e inorgânicas. Os ingredientes típicos são
Cargas orgânicas:
- Açúcar, amido e outros hidratos de carbono provenientes da produção de refrigerantes, sumos e bebidas alcoólicas.
- Resíduos da fermentação, especialmente na produção de cerveja e vinho, tais como etanol, metanol e células de levedura.
- Gorduras, óleos e proteínas provenientes da transformação de produtos lácteos em fábricas de lacticínios que produzem bebidas como batidos ou lassis.
Impurezas inorgânicas:
- Resíduos de agentes de limpeza, tais como álcalis e ácidos, utilizados na limpeza CIP (Cleaning-In-Place) de tubagens, tanques e sistemas de enchimento.
- Sais e minerais da água de processo amaciada ou condicionada.
Sólidos:
- Sedimentos de filtração ou resíduos de prensagem de sumos de fruta.
- Sólidos em suspensão e sólidos orgânicos provenientes de resíduos das matérias-primas.
Cargas específicas:
- Elevadas flutuações do valor de pH devido à mudança entre agentes de limpeza alcalinos e ácidos.
- Substâncias que não são facilmente biodegradáveis, como certos conservantes ou aditivos.
Desafios técnicos
O tratamento das águas residuais da produção de bebidas requer uma estratégia personalizada, uma vez que a poluição depende fortemente da gama de produtos, da tecnologia de produção e dos processos de limpeza utilizados. Os desafios típicos são
Elevado valor de CQO (carência química de oxigénio):
- As substâncias orgânicas conduzem a uma CQO elevada, o que torna necessário um tratamento biológico ou químico.
Flutuação dos volumes de águas residuais:
- A produção sazonal ou as diferentes dimensões dos lotes podem conduzir a volumes de águas residuais muito variáveis, o que exige capacidades de tratamento flexíveis.
Formação de espuma:
- O açúcar e os tensioactivos podem provocar a formação de espuma e perturbações nos processos de clarificação biológica.
Riscos de corrosão e de incrustação:
- Os resíduos de produtos de limpeza podem atacar os materiais do sistema e poluir os sistemas de membranas.
Procedimento de tratamento
A escolha do processo de tratamento depende da composição das águas residuais e dos parâmetros de descarga legalmente prescritos. Uma combinação de processos mecânicos, físico-químicos e biológicos tem-se revelado adequada na prática.
1. pré-tratamento mecânico
- Ancinhos e peneiras: Remoção de sólidos como pedaços de fruta ou resíduos de etiquetas.
- Sistemas de filtragem: Separação de partículas pesadas, por exemplo, partículas de vidro ou sedimentos.
- Sedimentação: Pré-separação de sólidos em suspensão para aliviar os processos a jusante.
Foto: Os nossos filtros multicamada ALMA FIL com permutador de iões ALMA ION a jusante
2. tratamento químico-físico
O tratamento químico-físico das águas residuais combina reacções químicas e processos de separação física para remover eficazmente substâncias dissolvidas, coloidais e finamente suspensas. Constitui frequentemente uma parte central do tratamento prévio ou intermédio das águas residuais e prepara a água de forma óptima para os processos biológicos ou mecânicos subsequentes. Eis os principais métodos em pormenor:
Precipitação e floculação
A precipitação e a floculação são processos comprovados para a remoção de substâncias coloidais e finamente dispersas que não podem ser separadas num tratamento puramente mecânico.
Precipitação: Durante a precipitação, são adicionados às águas residuais precipitantes químicos como o sulfato de alumínio, o cloreto de ferro (III) ou o cloreto de polialumínio. Estes provocam uma transformação química das substâncias dissolvidas na água, resultando em compostos insolúveis. Estas partículas recém-formadas são frequentemente microscopicamente pequenas e não podem ser separadas sem medidas adicionais.
Floculação: Os floculantes (por exemplo, polímeros) são utilizados para combinar as partículas formadas durante a precipitação em aglomerados maiores e mais facilmente separáveis. Estes promovem a formação de flocos maiores, que podem ser eficientemente separados por processos físicos como a sedimentação ou a flotação.
Este processo é particularmente importante no tratamento de águas residuais que contêm elevadas concentrações de substâncias coloidais orgânicas ou inorgânicas, como é frequentemente o caso na produção de bebidas. A dosagem precisa e a seleção de produtos químicos são cruciais para alcançar os melhores resultados.
Neutralização
A neutralização é utilizada para equilibrar as flutuações de pH que podem ser causadas pelos processos de produção ou pela utilização de produtos químicos de limpeza. Os ácidos ou álcalis são doseados de modo a colocar o valor do pH das águas residuais no intervalo neutro (pH 6,5-8,5), o que é crucial para os processos de tratamento subsequentes.
- Praktische Durchführung: Bei stark alkalischem Abwasser (pH > 9) wird beispielsweise Schwefelsäure oder Kohlendioxid (CO₂) eingesetzt, während bei stark saurem Abwasser (pH < 6) häufig Natronlauge oder Kalkmilch zur Neutralisation verwendet werden. Moderne Anlagen verfügen über pH-Regelkreise, die die Chemikalienzufuhr automatisieren und präzise an den aktuellen Bedarf anpassen.
Uma neutralização correta protege os sistemas a jusante contra a corrosão ou o mau funcionamento e garante o cumprimento dos limites legais de descarga.
Flotação por ar dissolvido (DAF)
DAF, ou flotação por ar dissolvido, é um processo físico que foi especialmente desenvolvido para a separação de gorduras, óleos e proteínas. Estas substâncias representam um desafio particular, uma vez que estão frequentemente presentes na superfície da água ou sob a forma de emulsões difíceis de separar.
Como é que funciona: Na DAF, a água pressurizada e saturada de ar é introduzida nas águas residuais. Quando a pressão é libertada, formam-se bolhas de ar microscópicas, que se ligam a partículas ou flocos e os transportam para a superfície da água. As substâncias separadas podem então ser removidas sob a forma de espuma.
Aplicação prática: Sistemas como o ALMA NeoDAF da ALMAWATECH combinam tecnologia de flotação de última geração com um controlo preciso para garantir uma elevada eficiência de separação e minimizar a utilização de produtos químicos.
Foto: O nosso sistema CP com neutralização e filtração por carvão ativado para o pré-tratamento de águas residuais contendo metais pesados antes da osmose inversa
3. tratamento biológico
O tratamento biológico utiliza microrganismos para decompor as impurezas orgânicas das águas residuais. É uma parte essencial do tratamento de águas residuais, especialmente para as águas residuais com elevada carência química e biológica de oxigénio (CQO e CBO). Dependendo do tipo de águas residuais e do objetivo, são utilizados processos aeróbios e anaeróbios, bem como abordagens híbridas como a biofiltração.
Processo aeróbio
Os processos aeróbios baseiam-se na degradação microbiana de substâncias orgânicas na presença de oxigénio. Os microrganismos, como as bactérias e os fungos, oxidam os compostos orgânicos em dióxido de carbono (CO₂) e água.
Processo de lamas activadas: Este processo é utilizado em sistemas como o ALMA BHU Bio. As águas residuais são introduzidas num reator arejado no qual os microrganismos são mantidos em suspensão sob a forma de lamas activadas. O fornecimento contínuo de oxigénio e a mistura garantem uma atividade biológica eficiente.
Vantagens: Os processos aeróbios são particularmente adequados para o tratamento de substâncias orgânicas facilmente degradáveis, como o açúcar ou o amido. São capazes de atingir uma elevada redução da CQO e produzir um excesso de lamas estável.
Processos anaeróbios
Os processos anaeróbios ocorrem sem oxigénio e são ideais para águas residuais com uma elevada carga orgânica. Utilizam microorganismos especiais que convertem substâncias orgânicas em biogás (metano e dióxido de carbono).
Reactores de biogás: Fábricas como a ALMA BHU GMR utilizam este processo para converter substâncias orgânicas em metano. O biogás resultante pode ser utilizado para gerar energia, por exemplo, vapor ou eletricidade.
Vantagens: Os processos anaeróbios não só oferecem um tratamento eficiente das águas residuais, como também ajudam a reduzir os custos de funcionamento através da produção de energia. Para além disso, são produzidas menos lamas do que nos processos aeróbios.
Biofiltração
A biofiltração combina processos biológicos e mecânicos para remover a matéria orgânica residual.
- Como é que funciona: Nos filtros bioactivos, como o ALMA BHU BioFil, os microrganismos aderem a um material de suporte. A água residual flui através do filtro, onde os microorganismos decompõem os resíduos orgânicos.
- Vantagens: Esta tecnologia é ideal para o pós-tratamento de águas residuais e para a preparação de processos de membrana a jusante. Reduz a bioincrustação e permite assim o funcionamento económico dos sistemas de osmose inversa.
Foto: A nossa biofiltração para o pré-tratamento de águas residuais organicamente contaminadas a montante de um sistema de osmose inversa
4. pós-tratamento e reciclagem da água
O pós-tratamento é utilizado para remover quaisquer vestígios de substâncias remanescentes e para tratar as águas residuais para possível reutilização como água de processo.
Osmose inversa (RO)
A osmose inversa é um processo de separação baseado em membranas que funciona a alta pressão. Remove os sais dissolvidos, as moléculas orgânicas e outras impurezas.
- Aplicação: A água purificada pode ser reutilizada como água de processo ou para alimentação de caldeiras. Os sistemas RO garantem que mesmo os requisitos mais rigorosos de qualidade da água são cumpridos.
Filtragem por carvão ativado
A filtração por carvão ativado é utilizada para eliminar vestígios orgânicos, odores e sabores. É também utilizada para reduzir o cloro, que pode danificar as membranas e os microrganismos.
Desinfeção
Finalmente, a água é desinfectada para minimizar a contaminação microbiológica. Sistemas como o ALMA OXI UV utilizam luz UV ou ozono para matar eficazmente bactérias, vírus e outros microorganismos. Isto garante uma qualidade higiénica da água e evita a recontaminação no ciclo.
Foto: O nosso sistema de osmose inversa para a reciclagem de água na empresa
Conclusão
O tratamento de águas residuais na produção de bebidas requer soluções personalizadas que sejam adaptadas de forma flexível às cargas e requisitos específicos da produção. Através da utilização de tecnologias modernas, como a biofiltração, processos de membrana e instalações de biogás, é possível atingir objectivos ecológicos e económicos em igual medida.
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