65
PHD-5872 - CARACTERIZAÇÃO E TRATAMENTO DE DESPEJOS INDUSTRIAIS Prof. Dr. Pedro Além Sobrinho FABRICAÇÃO DE CERVEJAS E REFRIGERANTES TRATAMENTO DE EFLUENTES ABRIL/1.999 Ana Helena T. Berenhauser Ana Helena T. Berenhauser

CERVEJARIAS (1)

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: CERVEJARIAS (1)

PHD-5872 - CARACTERIZAÇÃO E TRATAMENTO DE DESPEJOS INDUSTRIAISProf. Dr. Pedro Além Sobrinho

FABRICAÇÃO DE CERVEJAS E REFRIGERANTES

TRATAMENTO DE EFLUENTES

ABRIL/1.999

Ana Helena T. Berenhauser

Número : 2554113 - Mestrado

Índice :Ana Helena T. Berenhauser

Page 2: CERVEJARIAS (1)

FABRICAÇÃO DE CERVEJAS E REFRIGERANTES – TRATAMENTO DE DESPEJOSAna Helena T. Berenhauser - No.: 2554113 - mestrado

1. Introdução

2. Processo Produtivo

3. Fontes Geradoras de Despejos

4. Caracterização dos Despejos

5. Medidas de Minimização de Despejos

6. Tratamento dos Despejos

7. Pré-Dimensionamento do Tratamento dos Despejos

8. Fotos – Cervejaria Águas da Serra- Brahma

9. Bibliografia

1. Introdução

PHD-5872 - CARACTERIZAÇÃO E TRATAMENTO DE DESPEJOS INDUSTRIAISProf. Dr. Pedro Além Sobrinho

2

Page 3: CERVEJARIAS (1)

FABRICAÇÃO DE CERVEJAS E REFRIGERANTES – TRATAMENTO DE DESPEJOSAna Helena T. Berenhauser - No.: 2554113 - mestrado

O aparecimento da cerveja confunde-se com a própria história do

desenvolvimento humano.

Há mais de 10.000 anos, o homem primitivo conheceu o fenômeno da

fermentação e obteve, em pequena escala, as primeiras bebidas alcoólicas. Há 5.000

anos, os sumérios e os assírios produziam, a partir de cereais, uma bebida fermentada,

utilizando o processo de malteação de grãos, tal como é feito agora. Os hieróglifos e

baixos-relevos com mais de 4.000 anos mostram que a civilização egípcia também

conhecia a cerveja e a produzia em diferentes versões, como a Cerveja dos Notáveis e a

Cerveja de Tebas, aparentemente, a cerveja era bebida nacional de grande consumo,

inclusive nos ritos religiosos, quando era ofertada ao povo.

No início a cerveja era produzida pelos padeiros devido a matéria prima : grãos

de cereais e levedura.

A cevada era deixada de molho para germinar, moída grosseiramente, moldada

em bolos aos quais se adicionava a levedura. Estes bolos eram parcialmente assados e

desfeitos, colocados em jarras com água e deixados fermentar. Esta cerveja ainda é

produzida no Egito.

Por volta de 1.070, começou a utilização do lúpulo na cerveja cuja prática

rapidamente disseminou-se. O lúpulo empresta a cerveja um aroma agradável e sabor

característico, aumentando também a conservação.

Em 1859, Pasteur identificou os agentes causadores da fermentação, mostrando

que ocorria pela ação das leveduras.

Em 1883, o cientista dinamarquês Emil Christian Hansen isolou as primeiras

culturas puras de leveduras, passando a controlar o processo.

As primeiras indústrias brasileiras surgiram na época da Proclamação da

República, em 1889. Essas cervejas nacionais tinham um grau de fermentação tão alto

PHD-5872 - CARACTERIZAÇÃO E TRATAMENTO DE DESPEJOS INDUSTRIAISProf. Dr. Pedro Além Sobrinho

3

Page 4: CERVEJARIAS (1)

FABRICAÇÃO DE CERVEJAS E REFRIGERANTES – TRATAMENTO DE DESPEJOSAna Helena T. Berenhauser - No.: 2554113 - mestrado

que, mesmo depois de engarrafadas, produziam uma enorme quantidade de gás

carbônico, criando grande pressão.

Os Estados Unidos, seguidos de perto pela China, são os maiores produtores

mundiais de cerveja.

O Brasil ocupa a quinta posição com mais de 8 bilhões de litros por ano em 1997.

Tabela 1 - Consumo per capita de cerveja

País Consumo

(L.hab.ano)

Irlanda 205

Dinamarca 182

República Tcheca 174

Brasil 52

Fonte: Estudo da Associação Latino Americana dos Fabricantes de Cervejas em 1996.

2. Processo Produtivo

2.1- Matéria Prima para Fabricação de Cerveja

PHD-5872 - CARACTERIZAÇÃO E TRATAMENTO DE DESPEJOS INDUSTRIAISProf. Dr. Pedro Além Sobrinho

4

Page 5: CERVEJARIAS (1)

FABRICAÇÃO DE CERVEJAS E REFRIGERANTES – TRATAMENTO DE DESPEJOSAna Helena T. Berenhauser - No.: 2554113 - mestrado

Cevada Maltada Cervejeira

Cereal de alto teor de amido e de enzimas que sofreu processo de malteação. No Brasil,

as cervejarias utilizam uma mistura de maltes de diversas procedências para obter um

mosto mais padronizado.

Adjuntos

São os cereais não maltados. Podem estar na forma líquida ou sólida. A utilização dos

adjuntos resulta em cervejas mais leves e de coloração mais suave.

Água

É matéria-prima fundamental para a produção de cerveja. Influencia de maneira

completa a sua qualidade. Dependendo do teor e dos tipos de sais minerais dissolvidos,

deve receber tratamento específico. De uma maneira geral, a água brasileira é

considerada ideal para a fabricação de cerveja. Para cada 100 litros de cerveja há um

consumo de 1.000 litros de água, incluindo a de fabricação e industrial (assepsia,

caldeiras, etc).

Lúpulo

É uma planta trepadeira e perene, pertencente à família das moráceas. É originário das

zonas temperadas do norte da Europa, Ásia e América. Em estado selvagem, o lúpulo

tem indivíduos masculinos e femininos que crescem juntos e se reproduzem através da

polinização. Para a indústria cervejeira só interessam as plantas femininas, cujas flores

não fecundadas fornecem os grãos de lupulina ideais.

Levedura

Também é matéria-prima essencial para o processo de fermentação, responsável pela

transformação do mosto em álcool e CO2.

2.2- Processo de Fabricação de Cerveja

2.2.1- Obtenção do Malte

PHD-5872 - CARACTERIZAÇÃO E TRATAMENTO DE DESPEJOS INDUSTRIAISProf. Dr. Pedro Além Sobrinho

5

Page 6: CERVEJARIAS (1)

FABRICAÇÃO DE CERVEJAS E REFRIGERANTES – TRATAMENTO DE DESPEJOSAna Helena T. Berenhauser - No.: 2554113 - mestrado

No processo de obtenção do malte grãos de cevada são embebidos em água fria e

colocados em condições controladas para a germinação em um período de 5 a 8 dias.

Ocorrerão as mudanças físico-químicas desejadas com perda mínima de energia pelo

processo de respiração

A cevada germinada é, então, encaminhada para um forno de secagem onde o

processo de germinação é interrompido e ocorre a caramelização parcial do malte,

responsável pela caracterização da cor e do sabor da cerveja.

Os processos de maltagem variam em determinadas fases conforme o tipo de

cerveja que se deseja obter, por exemplo:

Malte claro : cervejas claras tipo Pilsen

Malte caramelizado : cervejas tipo Bock, Hércules e Chopp Escuro

Malte preto : cervejas escuras tipo Porter, Caracu, etc.

A maltagem normalmente não é realizada na indústria. O malte é comprado

pronto.

2.2.2- Moagem do Malte

O malte é recebido na fábrica e armazenado em silos.

PHD-5872 - CARACTERIZAÇÃO E TRATAMENTO DE DESPEJOS INDUSTRIAISProf. Dr. Pedro Além Sobrinho

6

Page 7: CERVEJARIAS (1)

FABRICAÇÃO DE CERVEJAS E REFRIGERANTES – TRATAMENTO DE DESPEJOSAna Helena T. Berenhauser - No.: 2554113 - mestrado

A moagem se processa em moinhos apropriados de rolos ou cilindros múltiplos

com granulometria específica, capazes de triturar o malte sem moê-lo completamente. A

moagem favorece o contato do malte com a água e faz com que as enzimas ativadas na

maltagem entrem em ação, dissolvendo os elementos solúveis que o compõem.

Os objetivos nesta etapa são:

Rasgar a casca, de preferência no sentido longitudinal, para deixar

exposto a porção interior do grão, que é o endospermo.

Produzir, mediante a ação de trituração, a desintegração total do

endospermo, para que todos os seus elementos constituintes estejam

acessíveis à atuação da ação enzimática.

Manter a quantidade de elementos finos (farinha) a um mínimo, para

evitar a formação de substâncias que produzam uma quantidade

excessiva de pasta dentro do mosto.

A moagem do malte não deve ser muito fina para não tornar lenta a filtração do

mosto, nem muito grossa para não dificultar a hidrólise do amido. O condicionamento do

malte antes da moagem através de injeção de vapor ou borrifamento de água fria, confere

condições ideais à moagem.

2.2.3- Mosturação

A mosturação é o processo de preparação do mosto pela mistura de malte moído,

seus complementos e água, sob condições controladas de tempo, temperatura,

concentração e agitação.

PHD-5872 - CARACTERIZAÇÃO E TRATAMENTO DE DESPEJOS INDUSTRIAISProf. Dr. Pedro Além Sobrinho

7

Page 8: CERVEJARIAS (1)

FABRICAÇÃO DE CERVEJAS E REFRIGERANTES – TRATAMENTO DE DESPEJOSAna Helena T. Berenhauser - No.: 2554113 - mestrado

Os complementos de malte utilizados são o gritz de milho ou arroz (cozidos

anteriormente em uma caldeira durante 1,5 horas a 120 C). Durante este período o malte

é cozido em outra caldeira a 60 C.

O milho ou arroz são transferidos para a caldeira de mostura onde ocorrerá a

sacarificação dos amidos do malte e do milho ou arroz.

Pelo processo de mosturação, obtém-se a extração de 65% dos sólidos totais do

malte que, em dissolução ou suspensão em água, constituirão o mosto para a fermentação

da cerveja.

As enzimas do malte têm como função transformar o amido em açúcar e

solubilizar as proteínas.

2.2.4- Filtração do Mosto

A filtração do mosto consiste da sua clarificação através da sedimentação do

bagaço ou “DRECHE”, que é uma massa resultante da aglutinação da casca com resíduos

do processo.

PHD-5872 - CARACTERIZAÇÃO E TRATAMENTO DE DESPEJOS INDUSTRIAISProf. Dr. Pedro Além Sobrinho

8

Page 9: CERVEJARIAS (1)

FABRICAÇÃO DE CERVEJAS E REFRIGERANTES – TRATAMENTO DE DESPEJOSAna Helena T. Berenhauser - No.: 2554113 - mestrado

A seguir é realizada a remoção do mosto limpo utilizando-se filtros-prensa ou

cuba-filtro. Pode também ser realizada através da sedimentação natural da casca do malte

e outros materiais grosseiros que servem como camada filtrante.

O “DRECHE” é armazenado em silos para posterior comercialização como ração

animal.

2.2.5- Fervura do Mosto

A finalidade desta fase do processo é a inativação das enzimas, a concentração do

mosto no grau desejado, a extração das substâncias essenciais do lúpulo, a precipitação

das proteínas indesejáveis e a transformação do aspecto e paladar do mosto.

O mostro filtrado é enviado para a caldeira de fervura onde permanece por 2-3

horas a 100 C, onde recebe ou não açúcar e lúpulo na forma de pellets e extrato.

O lúpulo pose ser acrescentado quando a fervura vai ao meio ou mesmo no final.

Ou adicionado em parcelas durante o processamento, para que os óleos essenciais

responsáveis pelo desenvolvimento do aroma não volatilizem. A quantidade de lúpulo

utilizada varia com a forma em que este se encontra e da cerveja que se deseja produzir.

Se o xarope (High Maltose) é utilizado como complemento do malte, sua adição

é feita no final da fervura.

2.2.6- Separação das Proteínas

O mosto fervido é injetado tangencialmente a alta velocidade em um tanque

circular “WHIRLPOOL”, onde ocorre a precipitação/decantação das proteínas

coaguladas, que podem prejudicar a qualidade da cerveja.

PHD-5872 - CARACTERIZAÇÃO E TRATAMENTO DE DESPEJOS INDUSTRIAISProf. Dr. Pedro Além Sobrinho

9

Page 10: CERVEJARIAS (1)

FABRICAÇÃO DE CERVEJAS E REFRIGERANTES – TRATAMENTO DE DESPEJOSAna Helena T. Berenhauser - No.: 2554113 - mestrado

O “Trub Grosso” resultado desta separação é enviado para os silos de

armazenamento do “Dreche” para a posterior comercialização como ração animal.

Em alguns casos, o TRUB Grosso pode ser armazenado separadamente e

descarregado lentamente na linha de despejos líquidos.

2.2.7- Resfriamento do mosto lupulado

O mosto decantado é a seguir resfriado entre 6-10 C, temperatura de início de

fermentação. O resfriamento é realizado em trocadores de calor. Durante o resfriamento,

o mosto é intensamente aerado com ar estéril.

A levedura é injetada na tubulação de envio de mosto utilizando-se dosadores

especiais, que controlam o exato número de células por mililitros, no mosto aerado, ou a

dosagem da levedura pode ser realizada através da medição da turbidez antes e após a

dosagem.

2.2.8- Fermentação

A fermentação consiste da decomposição dos açúcares fermentáveis do mosto em

álcool e gás carbônico pela ação das leveduras.

O gás carbônico produzido em excesso é conduzido para um sistema de

recuperação e purificação para ser utilizado posteriormente no processo de envasamento.

PHD-5872 - CARACTERIZAÇÃO E TRATAMENTO DE DESPEJOS INDUSTRIAISProf. Dr. Pedro Além Sobrinho

1

Page 11: CERVEJARIAS (1)

FABRICAÇÃO DE CERVEJAS E REFRIGERANTES – TRATAMENTO DE DESPEJOSAna Helena T. Berenhauser - No.: 2554113 - mestrado

O processo de fermentação consiste de duas etapas com uma duração total de 6 a

10 dias. A primeira etapa é aeróbia e ocorre a reprodução da levedura, com aumento de

quantidade de 1,5 a 6 vezes. Esta etapa dura de 24 a 36 horas. A segunda etapa é

anaeróbia e é onde ocorre a fermentação propriamente dita.

A fermentação é realizada em tanques fechados providos de camisas de

refrigeração utilizadas no controle da temperatura durante todo o processo. O controle da

temperatura tem que ser rigoroso pois a reação é exotérmica. As temperaturas oscilam

entre 8 e 12 C.

Após o término da fermentação, a levedura deposita-se no fundo do tanque de

onde é retirada e estocada para reutilização em novo processamento. O fermento não

pode ser infinitamente utilizado.

O destino final do fermento já reaproveitado é a venda para indústria

farmacêutica ou como ração animal.

As leveduras mais utilizadas em cervejaria são duas espécies do gênero

Saccharomyces, S.cerevisiae e S.uvarum (S.carlsbergensis). A cerveja americana e a

alemã Pilsener do tipo Lager são produzidas pela fermentação profunda (baixa), por

cepas de S.uvarum. São consideradas como de alta atividade fermentativa e de menor

capacidade respiratória que a S.cerevisiae. As cervejas inglesas Porter ou Stout do tipo

Ale são, em geral, produzidas por fermentação superficial (alta), realizadas por cepas de

S.cerevisiae.

A baixa temperatura da fermentação faz com que a mesma seja prolongada,

permitindo a formação dos compostos responsáveis pelo sabor e pelo aroma, assim como

a estabilização da cerveja.

A temperaturas mais elevadas, diminui-se o tempo de fermentação. Porém,

diminui a vitalidade das leveduras e estimula o desenvolvimento de bactérias.

PHD-5872 - CARACTERIZAÇÃO E TRATAMENTO DE DESPEJOS INDUSTRIAISProf. Dr. Pedro Além Sobrinho

1

Page 12: CERVEJARIAS (1)

FABRICAÇÃO DE CERVEJAS E REFRIGERANTES – TRATAMENTO DE DESPEJOSAna Helena T. Berenhauser - No.: 2554113 - mestrado

Ao final desta fase a solução passa a denominar-se cerveja.

2.2.9- Maturação

No final da fermentação principal resta apenas uma pequena fração de extrato

fermentável.

A cerveja é então resfriada a temperaturas em torno de 3,5 C e transferida para

os tanques de maturação, onde a temperatura é mantida entre - 0,5 e 0,0 C. A maturação

pode durar de 2 a 8 semanas.

A maturação consiste no armazenamento da cerveja fermentada a baixa

temperatura durante um determinado período de tempo. Uma lenta fermentação ocorre

na cerveja, proporcionando a clarificação por precipitação de leveduras e proteínas,

assim como de sólidos solúveis. Além destas, ocorrem alterações químicas que auxiliam

a clarificação e melhoram o aroma e sabor.

Ao iniciar-se a maturação, a maior parte dos açúcares foi metabolizado a álcool

etílico, gás carbônico, glicerol, ácido acético e álcoois superiores.

Nesta etapa são removidos os resquícios de fermento que permaneceram que são

enviados para a linha de despejos líquidos.

2.2.10- Filtração

Depois da maturação a cerveja se apresenta levemente opalescente. Têm início,

então, dois estágios consecutivos da filtração.

A retenção das partículas de maior porte, que são principalmente as leveduras,

resinas do lúpulo e colóides, é realizada utilizam-se filtros de terra diatomácea.

PHD-5872 - CARACTERIZAÇÃO E TRATAMENTO DE DESPEJOS INDUSTRIAISProf. Dr. Pedro Além Sobrinho

1

Page 13: CERVEJARIAS (1)

FABRICAÇÃO DE CERVEJAS E REFRIGERANTES – TRATAMENTO DE DESPEJOSAna Helena T. Berenhauser - No.: 2554113 - mestrado

A seguir ocorre a retenção das partículas de médio porte, geralmente proteínas,

empregando-se o PVPP (polivinil pirrolidona) como agente de filtração, buscando-se

assim a estabilidade da cerveja.

Por fim, as partículas ainda em suspensão na cerveja são retidas por filtros de

placas, em geral constituídos de celulose, ou filtros de nylon, conhecidos como "fiel",

esta etapa final é responsável por dar o brilho e transparência à cerveja.

A filtração também pode ser realizada utilizando-se uma centrifuga seguida de

filtro de areias com terra diatomácea.

O produto é recolhido em tanques providos de camisas de refrigeração com

contrapressão de gás carbônico, para que mantenha as condições ideais de conservação.

O resíduo retido nos filtros chamado de “TRUB fino” também é comercializado

como ração animal.

Em alguns casos, o TRUB fino pode ser armazenado separadamente e

descarregado lentamente na linha de despejos líquidos.

2.2.11- Envasamento

2.2.11.1- Engarrafamento

O produto engarrafado representa a maior porcentagem da cerveja produzida no

Brasil. Em conjunto com as latas, chega a atingir até 95% das vendas totais.

Ao receber os vasilhames, a fábrica faz uma cuidadosa inspeção para que sejam

retirados aqueles que estejam fora das especificações para uso, ou seja, garrafas

PHD-5872 - CARACTERIZAÇÃO E TRATAMENTO DE DESPEJOS INDUSTRIAISProf. Dr. Pedro Além Sobrinho

1

Page 14: CERVEJARIAS (1)

FABRICAÇÃO DE CERVEJAS E REFRIGERANTES – TRATAMENTO DE DESPEJOSAna Helena T. Berenhauser - No.: 2554113 - mestrado

trincadas, bicadas, lascadas, lixadas, quebradas, sujas ou com material de difícil remoção

como tintas ou cimento.

As garrafas, então, são colocadas na esteira de entrada para as lavadoras que

lavam por processo de mergulho e esguichamento com jatos de água quente e fria.

As garrafas são transportadas por esteira e passam por diferentes tanques que

contêm soluções alcalinas esterilizastes com temperaturas que variam entre 40 e 70 C.

A seguir são submetidas a um enxaguamento interno e externo com água pura na

temperatura ambiente.

Após a limpeza e inspeção são encaminhadas às enchedoras que operam sob

condições isobarométricas.

Uma vez que a cerveja contém de 0,50 a 0,60% de gás carbônico dissolvido,

existe uma forte tendência para que o líquido espume na garrafa. A tecnologia sofisticada

das fábricas atuais permite submeter o interior das garrafas à mesma contrapressão

exercida na cerveja do tanque. Só então o líquido é escoado, enchendo rapidamente a

garrafa, com mínima produção de espuma.

Depois de cheias, as garrafas seguem para a capsuladora, onde as cápsulas

metálicas ou tampas com vedante interno são aplicadas.

As garrafas fechadas são encaminhadas ao pasteurizador, onde são submetidas a

um aquecimento progressivo por chuveiros de água até 60 C, permanecendo por alguns

minutos. A seguir tem-se o resfriamento progressivo para evitar quebra e nova inspeção

visual e eletrônica.

As garrafas já pasteurizadas são enviadas para a rotuladora para identificação do

produto.

PHD-5872 - CARACTERIZAÇÃO E TRATAMENTO DE DESPEJOS INDUSTRIAISProf. Dr. Pedro Além Sobrinho

1

Page 15: CERVEJARIAS (1)

FABRICAÇÃO DE CERVEJAS E REFRIGERANTES – TRATAMENTO DE DESPEJOSAna Helena T. Berenhauser - No.: 2554113 - mestrado

Na encaixotadora as garrafas são depositadas automática e suavemente nos

alvéolos das caixas de cerveja a fim de não prejudicar a integridade e o aspecto dos

rótulos.

As paletizadora são máquinas que recolocam as caixas de garrafas cheias em

plataformas padronizadas ou pallets.

2.2.11.2- Enlatamento

Os métodos empregados são semelhantes aos do engarrafamento.

O corpo das latas em pallets e as tampas são recebidas separadas do corpo. São

retirados automaticamente e levados por transportadores até as rinsers, os corpos já

impressos e tampas são lavados com jatos de água quente.

Daí seguem para uma enchedora semelhante às enchedoras de garrafas.

Uma vez cheios, os corpos das latas vão para a recravadora, onde é feito o

fechamento, uma operação delicada que requer controle freqüente.

Segue-se a pasteurização, muito semelhante àquelas das garrafas, e o controle

automático de nível.

Finalmente, as latas dão entrada na embaladora. São formadas caixas de cartão

corrugado que seguem direto para a expedição.

2.2.11.3- Embarrilamento

A cerveja em barris, denominada chopp, não é pasteurizada e, por isso, deve ser

armazenada a baixa temperatura em recipiente de aço inoxidável, alumínio ou madeira,

de volume variável e ainda assim, tem conservação limitada.

PHD-5872 - CARACTERIZAÇÃO E TRATAMENTO DE DESPEJOS INDUSTRIAISProf. Dr. Pedro Além Sobrinho

1

Page 16: CERVEJARIAS (1)

FABRICAÇÃO DE CERVEJAS E REFRIGERANTES – TRATAMENTO DE DESPEJOSAna Helena T. Berenhauser - No.: 2554113 - mestrado

Desde que os barris vazios retornam à cervejaria até serem novamente remetidos

ao cliente, todas as operações de lavagem, esterilização, embarrilamento e controle são

feitas de forma totalmente automática e com a máxima precisão.

Equipamentos e sistemas de extração aperfeiçoados possibilitam a extração de

chopp sem alterações de teor de gás carbônico e da limpidez.

FLUXOGRAMA BÁSICO DA FABRICAÇÃO DE CERVEJA

PHD-5872 - CARACTERIZAÇÃO E TRATAMENTO DE DESPEJOS INDUSTRIAISProf. Dr. Pedro Além Sobrinho

1

MALTARIA

MOAGEM DO

MALTEMMMALTE

COZIMENTO DO

GRITZ

MOSTURAÇÃO

FILTRAÇÃODRECHE

FERVURADO

MOSTO

LÚPULO

AÇUCARDECANTAÇÃO “WHIRLPOOL”

TRUB GROSSO RESFRIAMENTO

FERMENTAÇÃOLEVEDURA

GAS CARBÔNICO MATURAÇÃO LEVEDURAPURIFICAÇÃO FILTRAÇÃO TRUB FINOPRESSURIZAÇÃO EMBARRILAMENTO

ENGARRAFAMENTO ENLATAMENTOPASTEURIZAÇÃO CERVEJA

CHOP

Page 17: CERVEJARIAS (1)

FABRICAÇÃO DE CERVEJAS E REFRIGERANTES – TRATAMENTO DE DESPEJOSAna Helena T. Berenhauser - No.: 2554113 - mestrado

2.3- Processo de Fabricação de Refrigerantes

As matérias primas utilizadas na produção de refrigerantes são: água, açúcar,

acidulantes, essências naturais ou sucos e gás carbônico.

O açúcar passa pelo pré dissolvedor e é levado ao tanque de preparação de xarope

simples, onde é misturado à água potável quente enriquecida com ácidos orgânicos. Esta

mistura é submetida a um cozimento à 100 C.

PHD-5872 - CARACTERIZAÇÃO E TRATAMENTO DE DESPEJOS INDUSTRIAISProf. Dr. Pedro Além Sobrinho

1

Page 18: CERVEJARIAS (1)

FABRICAÇÃO DE CERVEJAS E REFRIGERANTES – TRATAMENTO DE DESPEJOSAna Helena T. Berenhauser - No.: 2554113 - mestrado

Este xarope simples passa sob pressão por um filtro de aço inoxidável, que

contém meio filtrante de carvão ativado em pó, usando terra diatomácea como auxiliar

filtrante, que promove a clarificação do xarope simples e a remoção do carvão.

O líquido filtrado é depositado no tanque de pré capa de onde caminha para o

trocador de calor e para a torre de resfriamento, onde, ainda sob pressão, passa por

processo de abaixamento de temperatura (até 25 C), sendo encaminhado para os tanques

de armazenamento de xarope simples.

Ao xarope simples são adicionados os extratos naturais de cada sabor, que podem

ser essências ou sucos, e acidulantes, formando assim o xarope composto.

No caso de refrigerantes diet e light o açúcar é totalmente substituído por

edulcorantes não calóricos.

O xarope composto sob pressão é conduzido por tubulação de aço inox para o

dosador, onde é feita a homogeneização com água potável. Esta mistura, sempre sob

pressão, passa pelo resfriador e pelo carbonatador onde é resfriada e recebe o gás

carbônico.

O refrigerante é encaminhado para a máquina enchedora, que deposita o líquido

através de sistema automático isobarométrico nas garrafas previamente lavadas a

temperaturas de 35 à 65 C, jateadas com solução alcalina e inspecionadas.

A seguir as garrafas são capsuladas, para seguirem para o datador que imprime

nas tampas a data de validade do produto.

Após nova inspeção, as garrafas cheias são encaixotadas em garrafeiras plásticas,

empilhadas e seguem para expedição.

No caso da linha PET, como a embalagem é de material descartável, as garrafas

são sopradas, rotuladas, passam pelo rinser, para a seguir serem enchidas, capsuladas,

datadas e inspecionadas. Caminham para o shrink e o stretch, onde são envolvidas em

plástico grosso e seguem para expedição.

PHD-5872 - CARACTERIZAÇÃO E TRATAMENTO DE DESPEJOS INDUSTRIAISProf. Dr. Pedro Além Sobrinho

1

Page 19: CERVEJARIAS (1)

FABRICAÇÃO DE CERVEJAS E REFRIGERANTES – TRATAMENTO DE DESPEJOSAna Helena T. Berenhauser - No.: 2554113 - mestrado

FLUXOGRAMA BÁSICO DA FABRICAÇÃO DE REFRIGERANTES

PHD-5872 - CARACTERIZAÇÃO E TRATAMENTO DE DESPEJOS INDUSTRIAISProf. Dr. Pedro Além Sobrinho

1

COZIMENTO DA

CALDA BASE

AÇUCAR

ÁGUA

ÁCIDOS ORGÂNICOS

FILTRAÇÃOCARVÃO ATIVADO

TERRA DIATOMÁCEA

RESFRIAMENTO

TANQUE DE

ESTOCAGEMCONCENTRADOSADITIVOS

DILUIÇÃOE

CARBONATAÇÃOÁGUAGAS CARBONICO

ENVAZAMENTO

GARRAFASLATAS LAVAGEM

ROTULAGEME

ENCAIXOTAMENTOREFRIGERANTE

Page 20: CERVEJARIAS (1)

FABRICAÇÃO DE CERVEJAS E REFRIGERANTES – TRATAMENTO DE DESPEJOSAna Helena T. Berenhauser - No.: 2554113 - mestrado

3. Fontes Geradoras de Despejos

3.1- Fontes Geradoras de Despejos de Cervejarias

3.1.1- Maltaria

Lavagem dos pisos das áreas de embebição e germinação da cevada

3.1.2- Estocagem

Lavagem dos pisos que contendo restos de matéria prima como o malte e o

grits

3.1.3- Preparação do Mosto

PHD-5872 - CARACTERIZAÇÃO E TRATAMENTO DE DESPEJOS INDUSTRIAISProf. Dr. Pedro Além Sobrinho

2

Page 21: CERVEJARIAS (1)

FABRICAÇÃO DE CERVEJAS E REFRIGERANTES – TRATAMENTO DE DESPEJOSAna Helena T. Berenhauser - No.: 2554113 - mestrado

Lavagem das caldeiras de cozimento do malte contendo cascas, restos de

mosto e cereais

Lavagem da caldeira de filtração ou do filtro prensa contendo restos de

DRECH.

Lavagem da caldeira de fervura contendo restos de mosto fervido

Lavagem de tubulações, tanques de armazenamento de produtos químicos, etc

Lavagem do “WHIRLPOOL”

Lavagem dos pisos de toda esta área

Nesta etapa são produzidos o DRECH e o TRUB Grosso que são armazenados

em silos e posteriormente vendidos como ração animal. Em alguns casos, o

TRUB Grosso pode ser armazenado separadamente e descarregado lentamente na

linha de despejos líquidos.

3.1.4- Fermentação, Maturação e Filtração

Lavagem dos trocadores de calor

Lavagem das tubulações

Lavagem da área de preparação de leveduras

Lavagem dos tanques de leveduras

Lavagem dos tanques de fermentação e maturação

Lavagem dos tanques de armazenamento de cerveja

Lavagem dos pisos das áreas de fermentação, maturação e filtração

Nesta etapa são produzidos TRUB Fino que são armazenados em silos e

posteriormente vendidos como ração animal. Em alguns casos, o TRUB Fino

pode ser armazenado separadamente e descarregado lentamente na linha de

despejos líquidos.

PHD-5872 - CARACTERIZAÇÃO E TRATAMENTO DE DESPEJOS INDUSTRIAISProf. Dr. Pedro Além Sobrinho

2

Page 22: CERVEJARIAS (1)

FABRICAÇÃO DE CERVEJAS E REFRIGERANTES – TRATAMENTO DE DESPEJOSAna Helena T. Berenhauser - No.: 2554113 - mestrado

3.1.5- Envasamento

Lavagem das garrafas

Lavagem dos barris

Lavagem das máquinas, tanques, equipamentos e tubulações

Lavagem de caixas plásticas

Descargas dos tanques de solução de soda

Restos de cerveja resultantes da quebra de garrafas durante a etapa de

enchimento e pasteurização

Lavagem dos pisos da área de envasamento

3.2- Fontes Geradoras de Despejos de Refrigerantes

Lavagem dos tanques de preparação dos xaropes simples e composto

Lavagem das tubulações e filtros

Lavagem dos pisos da área de estocagem de matéria prima

Lavagem dos pisos do setor de preparação do xarope simples e composto

Lavagem das garrafas

Lavagem das máquinas, tanques, equipamentos e tubulações do setor de

envasamento

PHD-5872 - CARACTERIZAÇÃO E TRATAMENTO DE DESPEJOS INDUSTRIAISProf. Dr. Pedro Além Sobrinho

2

Page 23: CERVEJARIAS (1)

FABRICAÇÃO DE CERVEJAS E REFRIGERANTES – TRATAMENTO DE DESPEJOSAna Helena T. Berenhauser - No.: 2554113 - mestrado

Lavagem de caixas plásticas

Descargas dos tanques de solução de soda

Restos de refrigerantes resultantes da quebra de garrafas durante o

envasamento

Lavagem dos pisos da área de envasamento

4- Caracterização dos Despejos

Os despejos provenientes das indústrias de cerveja e refrigerantes caracterizam-se

pela elevada carga orgânica e por um pH predominantemente alcalino.

Tabela 1 - Origem, composição e caracterização dos resíduos líquidos de cervejarias

Etapa do

Processo

Natureza do Resíduo Composição Básica1 DBO2

mg/L

S.S.2

mg/L

Maltaria Lavagem dos pisos e

tanques

Solução aquosa de

legumina, fibrina,

maltose e arabinose

... ...

Preparação do

Mosto

Lavagem de

Caldeiras

Decantação do Trub

Solução aquosa de

açucares, dextrina,

proteínas, taninos e

resinas

6.000

5.000

2.000

1.800

PHD-5872 - CARACTERIZAÇÃO E TRATAMENTO DE DESPEJOS INDUSTRIAISProf. Dr. Pedro Além Sobrinho

2

Page 24: CERVEJARIAS (1)

FABRICAÇÃO DE CERVEJAS E REFRIGERANTES – TRATAMENTO DE DESPEJOSAna Helena T. Berenhauser - No.: 2554113 - mestrado

Fermentação Lavagem dos

Tanques

Solução aquosa de

álcool etílico, ácidos,

aldeídos, cetonas,

ésteres e bactérias

25.000 1.500

Maturação Lavagem dos

Tanques

Líquido enriquecido

de proteínas e

produtos derivados de

sua degradação

20.000 1.200

Filtração Lavagem dos

Tanques

... 15.000 10.000

Envasamento Lavagem de Garrafas ... 500 400

Pasteurização Lavagem do

Pasteurizador

... 300 50

1 Fonte : CETESB- Nota Técnica sobre tecnologia de controle e fabricação de Cervejas e

Refrigerantes,1992.

2 Fonte : Dados obtidos na Cervejaria Águas da Serra - Brahma.

Tabela 2 - Caracterização específica dos despejos de uma cervejaria

Produto DBO (mg/L) S.S. (mg/L)

Água de Prensagem 70.000 20.000

Trub 85.000 35.000

Levedura 160.000 -

Cerveja 80.000 -

Fonte : Dados obtidos na Cervejaria Águas da Serra - Brahma. Março, 1999.

Tabela 3 - Caracterização de alguns refrigerantes

PHD-5872 - CARACTERIZAÇÃO E TRATAMENTO DE DESPEJOS INDUSTRIAISProf. Dr. Pedro Além Sobrinho

2

Page 25: CERVEJARIAS (1)

FABRICAÇÃO DE CERVEJAS E REFRIGERANTES – TRATAMENTO DE DESPEJOSAna Helena T. Berenhauser - No.: 2554113 - mestrado

Refrigerante DBO (mg/L) ST (mg/L) pH

Coca-Cola 67.400 114.900 2,4

Pepsi-Cola 79.500 122.000 2,5

Água Tônica 64.500 101.300 2,4

Fonte: Porges, R & Struzeski,E.J. Wastes from the soft drink bottling industry.

J.W.P.C.F.,33(2):167(1961).

Tabela 4 - Carga específica dos despejos de cervejarias

Origem do

Despejo

DBO

Kg/m3cerveja

DBO

%

RNF

Kg/m3cerveja

RNF

%

Levedura 3,71 30 2,55 30

Trub 3,21 26 1,24 14

Lúpulo 0,39 3 0,77 9

Licor de grãos

prensados

0,85 7 0,50 6

Lavagens 2,09 17 0,85 10

Efluentes dos

Filtros

0,50 4 1,58 19

Engarrafamento 1,20 10 0,66 8

Outros 0,42 3 0,35 4

Total 12,4 100 8,50 100

Fonte: Industrial Waste Survey of the Malt Liquor Industry SIC No. 2082 by EPA -

Environmental Protection Agency, August 1971.

PHD-5872 - CARACTERIZAÇÃO E TRATAMENTO DE DESPEJOS INDUSTRIAISProf. Dr. Pedro Além Sobrinho

2

Page 26: CERVEJARIAS (1)

FABRICAÇÃO DE CERVEJAS E REFRIGERANTES – TRATAMENTO DE DESPEJOSAna Helena T. Berenhauser - No.: 2554113 - mestrado

Tabela 5 - Características dos efluentes de cervejarias

Parâmetros Média Faixa de Variação

DBO (mg/L) 1.718 1.611 - 1.784

DBO (Kg/m3 cerveja) 10,4 9,43 - 11,8

RNF (mg/L) 817 723 - 957

RNF (Kg/m3 cerveja) 4,18 3,83 - 4,79

pH 7,4 6,5 - 8,0

Temperatura (C) 30 28 - 32

Vazão Específica (m3 /m3 cerveja) 6,9 5,5 - 8,3

Fonte: Industrial Waste Survey of the Malt Liquor Industry SIC No. 2082 by EPA -

Environmental Protection Agency, August 1971.

Tabela 6 - Características dos efluentes de cervejarias

Parâmetro Média

DBO (mg/L) 1.662

DBO (Kg/m3 cerveja) 6,05

SS (mg/L) 722

SS (Kg/m3 cerveja) 4,70

Vazão Específica 8,3

Fonte: Keenan,J.D & Kormi,I. Anaerobic Digestion of Brewery By-Products.

J.W.P.C.F.,53(1):66(1981).

Tabela 7 - Caracterização do despejo bruto de uma indústria de cerveja - amostras

compostas

Parâmetro Faixa de Variação

DBO (mg/L) 1.500 - 3.000

PHD-5872 - CARACTERIZAÇÃO E TRATAMENTO DE DESPEJOS INDUSTRIAISProf. Dr. Pedro Além Sobrinho

2

Page 27: CERVEJARIAS (1)

FABRICAÇÃO DE CERVEJAS E REFRIGERANTES – TRATAMENTO DE DESPEJOSAna Helena T. Berenhauser - No.: 2554113 - mestrado

DBO (Kg/m3 cerveja)

DQO (mg/L) 3.000 - 4.000

DQO (Kg/m3 cerveja)

SS (mg/L) 20 - 30

SS (Kg/m3 cerveja)

pH 12

T (C) 40 - 42

OD (mg/L) 0,00

Óleos e Graxas 1,00

Fonte : Dados obtidos na Cervejaria Águas da Serra - Brahma. Março, 1999.

Tabela 8 - Caracterização do despejo bruto de uma indústria de refrigerantes - amostras

compostas

Parâmetros Média Faixa de Variação

DBO (mg/L) 1.188 940 - 1.335

DBO (Kg/m3) 4,8 ...

DQO (mg/L) 2.149 1.616 - 3.434

Resíduo Total (mg/L) 2.003 1.704 - 2.210

Resíduo Volátil (mg/L) 1.532 1.292 - 1.724

Resíduo Não Filtrável (mg/L) 602 351 - 759

Resíduo Não Filtrável Vol. (mg/L) 495 236 - 655

NTK (mg/L) 34,6 22 - 49

N-Nitrato (mg/L) 2,0 2,0

N-Nitrito (mg/L) 0,16 0,05 - 0,40

Fósforo Total (mg/L) 6,68 4,0 - 13

Surfactantes (mg/L) 0,45 0,22 - 0,80

Óleos e Graxas (mg/L) 87 69 - 115

pH 10,2 8,0 - 12,3

Temperatura (C) 32,0 28 - 35

Vazão Específica (m3 /m3 cerveja) 4,0 ...

PHD-5872 - CARACTERIZAÇÃO E TRATAMENTO DE DESPEJOS INDUSTRIAISProf. Dr. Pedro Além Sobrinho

2

Page 28: CERVEJARIAS (1)

FABRICAÇÃO DE CERVEJAS E REFRIGERANTES – TRATAMENTO DE DESPEJOSAna Helena T. Berenhauser - No.: 2554113 - mestrado

Fonte: CETESB- “Levantamento dos Despejos de uma Indústria de Refrigerantes no

Estado de São Paulo - 1985”.

Tabela 9 - Caracterização dos efluentes de 03 indústrias de refrigerantes realizada pela

“Sewage Disposal Section of the City of Cincinnati” - Coletas feitas 24 horas por dia

durante 5 dias

Parâmetros Média Variações

DBO (mg/L) 430 250 - 660

SS (mg/L) 220 160 - 340

pH 10,7 10,0 - 11,4

Alcalinidade 290 ...

Fonte: Porges, R & Struzeski,E.J. Wastes from the soft drink bottling industry.

J.W.P.C.F.,33(2):167(1961).

Tabela 10 - Caracterização dos Despejos Brutos de uma Indústria de Cerveja e

Refrigerante instalada no Estado de São Paulo

Parâmetro Concentração Carga Carga

(mg/L) (Kg/dia)1 (Kg/m3cerveja)

DBO 3.045 5.606 17

DQO 4.448 8.189 25

Resíduo Não Filtravel- Sol. 1.666 3.067 10

Resíduo Não Filtravel- 664 1.222 4

PHD-5872 - CARACTERIZAÇÃO E TRATAMENTO DE DESPEJOS INDUSTRIAISProf. Dr. Pedro Além Sobrinho

2

Page 29: CERVEJARIAS (1)

FABRICAÇÃO DE CERVEJAS E REFRIGERANTES – TRATAMENTO DE DESPEJOSAna Helena T. Berenhauser - No.: 2554113 - mestrado

Susp

N-Total 78 144 0,5

P-Total 12 22 0,07

pH 2,4 - 12,0 - -

Resíduo Sedimentável 1,0 - 15,0 - -

Fonte: CETESB- “Amostragem de Efluentes Líquidos”

1 Exceto pH e Resíduo Sedimentável (mL/L)

5- Medidas de Minimização de Despejos

Em geral, para cada 100 litros de cerveja há um consumo de 1000 litros de água,

incluindo a de fabricação e industrial (para fins de assepsia, caldeiras...).

A vazão específica para despejos de fabricação de cervejas é de 8 L/L cerveja.

O equivalente populacional em carga orgânica dos despejos de fabricação de

cervejas é de 175 hab/m3 cerveja.

São produzidos 1,16 Kg Trub seco/m3 cerveja.

São produzidos 1,3 Kg excesso levedura seca/m3 cerveja.

Para diminuir o volume de despejos são necessárias medidas de controle interno

tais como:

Programa de conservação de água

Recirculação de despejos

Reuso de efluentes fracos após tratamento específico

Recuperação de sub produtos

Grãos, Trub, Leveduras, Soda Caustica

PHD-5872 - CARACTERIZAÇÃO E TRATAMENTO DE DESPEJOS INDUSTRIAISProf. Dr. Pedro Além Sobrinho

2

Page 30: CERVEJARIAS (1)

FABRICAÇÃO DE CERVEJAS E REFRIGERANTES – TRATAMENTO DE DESPEJOSAna Helena T. Berenhauser - No.: 2554113 - mestrado

Comercialização do Drech e Trub como ração animal

Comercialização da Levedura para Indústria Farmacêutica ou ração

animal

Cuidados Operacionais

Planejamento Diário da Fábrica

Aviso de Descarte

Distribuição destes Descartes

Tabela 8 - Redução de despejos obtidos com a adoção de medidas de controle interno

Parâmetro Despejo Bruto Sem

Controle Interno1

Despejo Bruto Com

Controle Interno2

Vazão Específica (m3/m3 cerveja) 8,3 3,5

DBO (Kg/m3 cerveja) 11,8 2,9

DBO (mg/L) 1.622 825

RNF (Kg/m3 cerveja) 4,8 1,0

RNF (mg/L) 772 280

1 - Valores médios obtidos no Industrial Waste Survey of the Malt Liquor Industry,

prepared for EPA - August,1971.

2 - Valores médios obtidos numa cervejaria americana com alto grau de reciclagem e

recuperação de sub-produtos.

Fonte : CETESB- Nota Técnica sobre tecnologia de controle e fabricação de Cervejas e

Refrigerantes,1992.

PHD-5872 - CARACTERIZAÇÃO E TRATAMENTO DE DESPEJOS INDUSTRIAISProf. Dr. Pedro Além Sobrinho

3

Page 31: CERVEJARIAS (1)

FABRICAÇÃO DE CERVEJAS E REFRIGERANTES – TRATAMENTO DE DESPEJOSAna Helena T. Berenhauser - No.: 2554113 - mestrado

6- Tratamento dos Despejos

Os despejos de cervejarias são facilmente degradados biologicamente através dos

sistemas tradicionais de tratamento, sendo necessário apenas suprir a falta de nutrientes.

A princípio a preocupação com o tratamento dos despejos originados nos

processos, era com a remoção da grande quantidade de sólidos em suspensão proveniente

das etapas do processo (Drech, Trub grosso e fino), para que este não fosse lançado

diretamente nas redes de esgoto ou nos corpos receptores, até porque existia um valor de

mercado para o aproveitamento como ração animal

LODOS ATIVADOS

boa qualidade do efluente final : EDBO 90 %

estabilidade do processo

custo elevado

operação mais complicada

geração de quantidades elevadas de lodo

PHD-5872 - CARACTERIZAÇÃO E TRATAMENTO DE DESPEJOS INDUSTRIAISProf. Dr. Pedro Além Sobrinho

3

Page 32: CERVEJARIAS (1)

FABRICAÇÃO DE CERVEJAS E REFRIGERANTES – TRATAMENTO DE DESPEJOSAna Helena T. Berenhauser - No.: 2554113 - mestrado

FILTROS BIOLÓGICOS

Os filtros biológicos de alta taxa sempre foram utilizados para ao tratamento dos

despejos de cervejarias, obtendo-se bons resultados.

Cervejaria em Houston, Estados Unidos

Despejo caracterizado: DBO = 800 mg/L

Sistema de tratamento composto:

decantador primário

filtro biológico primário

decantador secundário

filtro biológico secundário

decantador final, onde o lodo proveniente dos decantadores secundário e final

retornam para o decantador primário e o lodo do decantador primário é tratado

por digestão anaeróbia

Remoção: DBO = 70 % ; SS = 90 %

Fonte: Braile, P.M. Controle de Despejos Industriais. FESB/CETESB (1971)

FILTRO ANAERÓBIO

Duas indústrias de refrigerantes localizadas no mesmo município no interior do Estado

de São Paulo

realizados estudos de eficiência de remoção

sistemas de tratamento de despejos utilizando-se filtros anaeróbios

os despejos foram caracterizados como:

relação DQO/DBO < 2

SS < 80 mg/L

PHD-5872 - CARACTERIZAÇÃO E TRATAMENTO DE DESPEJOS INDUSTRIAISProf. Dr. Pedro Além Sobrinho

3

Page 33: CERVEJARIAS (1)

FABRICAÇÃO DE CERVEJAS E REFRIGERANTES – TRATAMENTO DE DESPEJOSAna Helena T. Berenhauser - No.: 2554113 - mestrado

pH > 8,8

os resultados obtidos: remoção de DBO = 80 % para TRH > 1 dia.

Fonte: Neto,AE. & Kato,M. Tratamento de Despejos de Industrias de Refrigerantes por Filtro Anaeróbio. XI Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental. Fortaleza (1981).

REATOR ANAERÓBIO DE LEITO FLUIDIZADO

Estudo realizado em escala piloto tratando despejo de uma cervejaria de Pequim - China

reator anaeróbio de leito fluidizado de 16 L - decantador primário para

remoção de sólidos

Caracterização do despejo:

T = 25 C

DQO = 2.500 mg/L

alcalinidade = 600 mg/L.

após correção do pH e adição de nutrientes, obteve-se:

eficiência de remoção de DQO = 85 %

produção de gás = 0,45 m3/Kg DQO (metano = 75 %)

aplicando-se uma carga de 27 - 30 Kg DQO/ m3.dia

TRH de 2,5 horas.

Fonte: Yongming,L; Yi,Q & Jicui,H. Research on the characteristics of start up and

operation of treating brewery wastewater with an AFB Reactor at ambient Temperatures.

Wat.Sci.Tech., 38(7):187(1993).

PHD-5872 - CARACTERIZAÇÃO E TRATAMENTO DE DESPEJOS INDUSTRIAISProf. Dr. Pedro Além Sobrinho

3

Page 34: CERVEJARIAS (1)

FABRICAÇÃO DE CERVEJAS E REFRIGERANTES – TRATAMENTO DE DESPEJOSAna Helena T. Berenhauser - No.: 2554113 - mestrado

UASB

baixo TRH

baixa produção de lodo já estabilizado

equipamentos e operação simples

menor eficiência de remoção de matéria orgânica comparado ao lodos ativados

EDBO 85 %

Estudo realizado em escala piloto tratando despejo de uma cervejaria na China

reator UASB de 12,3 L

características do despejo:

T = 21,8 C

DQO = 2.030 mg/L

DBO = 1.150 mg/L

SS = 280 mg/L

pH = 6,0

após correção do pH e adição de nutrientes, obteve-se:

efluente final com alcalinidade = 1.200 mg/L

eficiência de remoção de DQO = 89,1 %

eficiência de remoção de DBO = 91,3 %

aplicando-se uma carga de 12,2 g DQO/L.dia

TRH = 4 horas (resultados obtidos após o reator entrar em regime).

Fonte: Yan,Y.G. & Tay,J.H. Brewery wastewater treatment in UASB Reactor at ambient

temperature. Journal.Env.Eng., 122:550(1996)

PHD-5872 - CARACTERIZAÇÃO E TRATAMENTO DE DESPEJOS INDUSTRIAISProf. Dr. Pedro Além Sobrinho

3

Page 35: CERVEJARIAS (1)

FABRICAÇÃO DE CERVEJAS E REFRIGERANTES – TRATAMENTO DE DESPEJOSAna Helena T. Berenhauser - No.: 2554113 - mestrado

UASB

Estudo realizado em escala piloto com tratando despejo de uma cervejaria no interior da

China

reator UASB de 1,17 m3

caracterização do despejo:

T = 26 C

DQO = 2.692 mg/L

DBO = 1.407 mg/L

SS = 280 mg/L

alcalinidade = 664 mg/L

após correção do pH e adição de nutrientes, obteve-se:

efluente final com alcalinidade = 1.200 mg/L

eficiência de remoções de DQO = 89 %

DBO = 92 %

SST = 74 %,

SSV = 77 %

produção de gás de 0,45 m3/Kg DQO (metano = 70 %)

aplicando-se uma carga de 4,9 Kg DQO/ m3.dia

TRH de 13,3 horas.

Este resultado poderia ser melhorado com um sistema de remoção de sólidos após o

reator.

Fonte: Fang, H.H.P. et.al. Treatment of brewery effluent by UASB Process. Journal Env.Eng., 116(3):454(1990).

PHD-5872 - CARACTERIZAÇÃO E TRATAMENTO DE DESPEJOS INDUSTRIAISProf. Dr. Pedro Além Sobrinho

3

Page 36: CERVEJARIAS (1)

FABRICAÇÃO DE CERVEJAS E REFRIGERANTES – TRATAMENTO DE DESPEJOSAna Helena T. Berenhauser - No.: 2554113 - mestrado

ANAERÓBIO + AERÓBIO

Estudo realizado durante dois anos de operação da Planta da Cervejaria de El Aguila -

Espanha

reator anaeróbio de leito fluidizado (V = 165 m3) -foi utilizado um tanque de

equalização-acidificação

Caracterização do despejo:

T = 30 C

DQO = 2.100 mg/L

DBO = 1.500 mg/L

SS = 1.000 mg/L

pH = 4 - 10.

após correção do pH, obteve-se:

eficiência de remoção de DQO = 72 %

aplicando-se uma carga de 60 Kg DQO/ m3.dia

TRH de 2,0 horas.

A este sistema foi acrescentado um pós tratamento aeróbio (lodos ativados) que permitiu

que o resultado final ficasse estabilizado em uma remoção de DQO de aproximadamente

99 %.

Fonte: Oliva,E.; Jacquart,J.C. & Prevot,C. Treatment of waste water at the El Aguila Brewery (Madrid, Spain). Methanization in fluidized bed reactors. Wat.Sci.Tech., 22(1/2):483(1990).

PHD-5872 - CARACTERIZAÇÃO E TRATAMENTO DE DESPEJOS INDUSTRIAISProf. Dr. Pedro Além Sobrinho

3

Page 37: CERVEJARIAS (1)

FABRICAÇÃO DE CERVEJAS E REFRIGERANTES – TRATAMENTO DE DESPEJOSAna Helena T. Berenhauser - No.: 2554113 - mestrado

7- Pré - Dimensionamento do Tratamento dos Despejos

Dados de Projeto :

Cervejaria

Produção : 200 m3 cerveja/dia

Características do despejos:

DBO5 = 1.700 mg/L

DQO = 3.500 mg/L

SS = 800 mg/L

pH = 12

T = 40 C

óleos e graxas = 1 mg/L

1- Cálculo da Vazão de Projeto

Dos dados de literatura : São produzidos 8 m3 despejos/ m3 cerveja produzida

Q = 200 m3/dia x 8 m3 despejos/ m3 cerveja produzida = 1.600 m3/dia = 67 m3/hora

Qmax = 1,5 Q = 1,5 x 1.600 = 2.400 m3/dia = 100 m3/hora

Qmin = 0,5 Q = 0,5 x 1.600 = 800 m3/dia

2- Cálculo da Carga Orgânica de Projeto

Carga DBO = 1.600 m3/dia x 1,7 Kg/m3 = 2.720 Kg DBO/dia

Carga DQO = 1.600 m3/dia x 3,5 Kg/m3 = 5.600 Kg DBO/dia

PHD-5872 - CARACTERIZAÇÃO E TRATAMENTO DE DESPEJOS INDUSTRIAISProf. Dr. Pedro Além Sobrinho

3

Page 38: CERVEJARIAS (1)

FABRICAÇÃO DE CERVEJAS E REFRIGERANTES – TRATAMENTO DE DESPEJOSAna Helena T. Berenhauser - No.: 2554113 - mestrado

3- Cálculo Tanque de Equalização

Considerando-se Q por 8 horas:

Vtq = 67 m3/hora x 8 horas = 536 m3

4- UASB

Cálculo do Volume Útil

Dos dados de literatura: Cv = 8,0 Kg DQO/m3.dia

V = 5.600 Kg DQO/dia = 700 m3

8,0 Kg DQO/m3.dia

Cálculo do Tempo de Retenção Hidráulica

TRH = 700 m 3 = 10,5 horas

67 m3/hora

Dimensões do UASB

Adotado: Hu = 5,0 m

Dimensões : 8,0 m : 16,0 m ( 1:2 )

Vútil =8,0 x 16,0 x 5,0 = 640 m3

Tempo de Retenção Hidráulica

TRH = V = 640 = 9,6 horas

Q 67

Velocidade Ascensional Manto (Vr)

PHD-5872 - CARACTERIZAÇÃO E TRATAMENTO DE DESPEJOS INDUSTRIAISProf. Dr. Pedro Além Sobrinho

3

Page 39: CERVEJARIAS (1)

FABRICAÇÃO DE CERVEJAS E REFRIGERANTES – TRATAMENTO DE DESPEJOSAna Helena T. Berenhauser - No.: 2554113 - mestrado

Vr = __Q = 67 = 0,5 m/h

Área 8,0 x 16,0

Velocidade a Entrada da Zona de Decantação (Vp)

Vp = Q = 67 = 2,6 m/h 4,0 m/h

Área (0,4x4x16,0)

Sistema de Alimentação

Diâmetro da Tubulação = 2” Distância do fundo = 30 cm

Adotado: uma entrada a cada 3,0 m2 fundo

No. de Tubos = 8,0 x 16,0 = 43 tubos

3

Produção de Lodo

Dos dados de literatura: X = 0,023 KgSS/Kg DQOaplic

Produção Lodo = 0,023 KgSS/Kg DQOaplic x 5.600 Kg DQO/dia = 128,8 Kg/dia

Produção de Gás

Dos dados de literatura: Produção de Gás = 0,45 Nm3/Kg DQO

Produção de Gás = 0,45 Nm3/Kg DQO x 5.600 Kg DBO/dia = 2.520 m3/dia

Aproximadamente 70% NH4

Eficiências

PHD-5872 - CARACTERIZAÇÃO E TRATAMENTO DE DESPEJOS INDUSTRIAISProf. Dr. Pedro Além Sobrinho

3

Page 40: CERVEJARIAS (1)

FABRICAÇÃO DE CERVEJAS E REFRIGERANTES – TRATAMENTO DE DESPEJOSAna Helena T. Berenhauser - No.: 2554113 - mestrado

Eficiência de Remoção de DQO = 85 %

DBO = 80 %

Carga de DQO residual = 5.600 Kg DQO/dia x 0,15 = 840 Kg DQO/dia

Carga de DBO residual = 2.720 Kg DBO/dia x 0,2 = 544 Kg DBO/dia

5- Lodos Ativados

Carga de DBO = 544 Kg DBO/dia

Volume do tanque de aeração

Adotado: f = 0,3 Kg DBO/Kg SS.dia

X = 2,5 Kg SS/m3 = 2.500 mgSS/L

Vt.a = QxSo = 544 Kg DBO/dia = 726 m3

f x X 0,3 Kg DBO/Kg SS.dia x 2,5 Kg SS/m3

Determinação da Necessidade de Oxigênio

Adotado: Nec O2 = 2,0 Kg O2/ Kg DBO

Nec O2 = 2,0 Kg O2/ Kg DBO x 544 Kg DBO/dia

24 horas/dia

Nec O2 = 45,3 Kg O2/ hora

Capacidade de Transferência de Oxigênio

Empregando-se aeradores superficiais de eixo vertical de baixa rotação

PHD-5872 - CARACTERIZAÇÃO E TRATAMENTO DE DESPEJOS INDUSTRIAISProf. Dr. Pedro Além Sobrinho

4

Page 41: CERVEJARIAS (1)

FABRICAÇÃO DE CERVEJAS E REFRIGERANTES – TRATAMENTO DE DESPEJOSAna Helena T. Berenhauser - No.: 2554113 - mestrado

Do catálogo: No = capacidade de transferência de O2 para água limpa = 2,0 Kg O2/KW.h

Adotado: = 0,6

N = No x = 2,0 Kg O2/KW.h x 0,6 = 1,2 Kg O2/KW.h = 0,89 Kg O2/CV.h

Potência Necessária

Pnec = Nec O2 = __ 45,3 Kg O2/ hora__ = 37,8 KW = 50,9 CV

N 1,2 Kg O2/KW.h

Densidade de Potência

dp = Pnec = 37,8 KW = 52 W/m3

V 726 m3

Dimensões do tanque de aeração

Adotado: Hu = 3,5 m

A = 726 = 208 m2 7 m : 35 m

3,5

5 aeradores com = 7,0 m e P = 5,5 KW

P = 7 x 5,5 KW = 38,5 KW

A = 7,0 x 35,0 = 245 m2 V = 245 x 3,5 = 858 m3

Idade do Lodo

Produção de Excesso de Lodo Prevista

Adotado: Y = 0,75 Kg SSV/Kg DBO

PHD-5872 - CARACTERIZAÇÃO E TRATAMENTO DE DESPEJOS INDUSTRIAISProf. Dr. Pedro Além Sobrinho

4

Page 42: CERVEJARIAS (1)

FABRICAÇÃO DE CERVEJAS E REFRIGERANTES – TRATAMENTO DE DESPEJOSAna Helena T. Berenhauser - No.: 2554113 - mestrado

X = QD x Xr = Y x Carga DBO = 0,75 Kg SSV/Kg DBO x 544 Kg DBO/dia

X = 408 Kg SSV/dia

c = V x X = 858 m 3 x 2,5 Kg SS/m 3 = 5,3 dias

X 408 Kg SSV/dia

Vazão de Descarte de Lodo

Adotado: Xr = 6 Kg SS/m3

QD = X = 408 Kg SSV/dia = 68 m3/dia

Xr 6 Kg SS/m3

Retorno de Lodo

X x Q (1+r) = Xr x r x Q

2,5 (1+r) = 6 r

r = 0,71

Qr = Q x r = 67 m3/hora x 0,71 = 47,57 m3/hora

7- Decantador Secundário

Q = 67 m3/hora X = 2,5 Kg SS/m3

Qr = 47,57 m3/hora Xr = 6,0 Kg SS/m3

PHD-5872 - CARACTERIZAÇÃO E TRATAMENTO DE DESPEJOS INDUSTRIAISProf. Dr. Pedro Além Sobrinho

4

Page 43: CERVEJARIAS (1)

FABRICAÇÃO DE CERVEJAS E REFRIGERANTES – TRATAMENTO DE DESPEJOSAna Helena T. Berenhauser - No.: 2554113 - mestrado

Área Superficial

Adotado: Ga = 4 Kg SS/m2.h

Ga = (Q + Qr) x X

As

As = (67 + 47,57) x 2,5 = 71,6 m2

4

Dimensões

Utilizando-se um decantador secundário circular com remoção mecanizada de lodo

A = 71,6 m2 D = 10,0 m A = 78,5 m2

Taxa de escoamento Superficial

qa = Q = 1.600 = 20,4 m3/m2.dia

A 78,5

Tempo de detenção

Adotado: Hu = 3,5 m

V = 71,6 x 3,5 = 250,6 m3

PHD-5872 - CARACTERIZAÇÃO E TRATAMENTO DE DESPEJOS INDUSTRIAISProf. Dr. Pedro Além Sobrinho

4

Page 44: CERVEJARIAS (1)

FABRICAÇÃO DE CERVEJAS E REFRIGERANTES – TRATAMENTO DE DESPEJOSAna Helena T. Berenhauser - No.: 2554113 - mestrado

td = V = 250,6 = 3,74 horas

Q 67

Taxa de Escoamento nos Vertedores de Saída

lvertedores = x D = x 10,0 = 31,4 m

TEV = Q = 67

lv 31,4

TEV = 2,13 m3/m2.h

8- Adensador por Gravidade

X = 408 Kg SSV/dia

Zona de Água Limpa : h = 1,0 m

Zona de Sedimentação : h = 1,3 m

Zona de Adensamento :

PHD-5872 - CARACTERIZAÇÃO E TRATAMENTO DE DESPEJOS INDUSTRIAISProf. Dr. Pedro Além Sobrinho

4

Page 45: CERVEJARIAS (1)

FABRICAÇÃO DE CERVEJAS E REFRIGERANTES – TRATAMENTO DE DESPEJOSAna Helena T. Berenhauser - No.: 2554113 - mestrado

Adotados:

Ga = 25 KgSS/m2.dia

Td = 1 dia

Xrecup = 80 %

TS = 3 %

= 1.020 Kg SS/m3

Xrecup = 408 Kg SSV/dia x 0,80 = 326,4 Kg SS/dia

A = 408 Kg SS/dia = 16,32 m2

25 KgSS/m2.dia

V = 326,4 Kg SS/dia = 10,66 m3

1.020x0,03

h adens = 10,66 m 3 = 0,65 m ~ 1,0 m

16,32 m2

h total adensador = 1,0 + 1,3 + 1,0 = 3,0 m

D = 5,0 m A = 19,6 m2 V = 58,8 m3

Ga = 408 Kg SSV/dia = 20,8 KgSS/m2.dia

19,6 m2

9- Filtro Prensa de Placas

X = 326,4 Kg SS/dia

Adição de Produtos Químicos

Cal = 81,6 Kg

FeCl3 = 16,3 Kg

PHD-5872 - CARACTERIZAÇÃO E TRATAMENTO DE DESPEJOS INDUSTRIAISProf. Dr. Pedro Além Sobrinho

4

Page 46: CERVEJARIAS (1)

FABRICAÇÃO DE CERVEJAS E REFRIGERANTES – TRATAMENTO DE DESPEJOSAna Helena T. Berenhauser - No.: 2554113 - mestrado

X total = 326,4 + 81,6 + 16,3 = 424,3 Kg SS/dia

Placas de 1 m A = 2 m2/face

Vplaca = 8 x 0,013 = 0,1 m3

V seco = 424,3 = 0,8 m3/ciclo

0,5 x 1060

No placas = 0,8 = 8 placas

0,1

ATENDIMENTO A LEGISLAÇÃO

Para o lançamento de efluentes em rios são necessários o atendimento:

Padrões de lançamento de efluentes líquidos (Artigo 18 - Decreto 8466 )

5,0 pH 9,0

T < 40 C (ou não elevar a T do corpo receptor mais que 3C)

SS 1,0 mL/L

DBO 60 mg/L (ou redução de pelo menos 80% da carga)

Padrões de Qualidade (Resolução CONAMA No. 20) Rio Classe 2

DBO 5,0 mg/L

PHD-5872 - CARACTERIZAÇÃO E TRATAMENTO DE DESPEJOS INDUSTRIAISProf. Dr. Pedro Além Sobrinho

4

Page 47: CERVEJARIAS (1)

FABRICAÇÃO DE CERVEJAS E REFRIGERANTES – TRATAMENTO DE DESPEJOSAna Helena T. Berenhauser - No.: 2554113 - mestrado

OD 5,0 mg/L

Os Rios Classe 2 são destinados:

ao abastecimento doméstico, após tratamento convencional

à irrigação de hortaliças ou plantas frutíferas

a recreação de contato primário (natação, esqui-aquatico e mergulho)

Considerando-se lançar o efluente tratado em um Rio Classe 2 com as seguintes

características:

Qmin = 150 L/s

DBO = 2 mg/L

Qefluente = 18,6 L/s

DBOefluente = 20 mg/L

Qrio x DBOrio + Qefl. x DBOefl 5

Qrio + Qefl

150 x 2 + 18,6 x 20 = 3,5 mg/L < 5,0 mg/L

150 + 18,6

8. Bibliografia

01.BARNES,D; FORSTER,C.F. & HRUDEY,S.E. Surveys in Industrial Wastewater Treatment: Food and Allied Industries. Boston Pitman Advanced, 1984.

02.BLOOR,J.C.; ANDERSON,G.K. & WILLEY,AR. High rate aerobic treatment of brewery wastewater using the Jet Loop Reactor. Water Res., 29(5):1217(1995).

03.BRAILE,P.M. Controle de Despejos Industriais. FESB/CETESB (1971).

04.CETESB. Nota Técnica sobre Tecnologia de Controle - Fabricação de Cervejas e Refrigerantes. NT-24, 1992.

PHD-5872 - CARACTERIZAÇÃO E TRATAMENTO DE DESPEJOS INDUSTRIAISProf. Dr. Pedro Além Sobrinho

4

Page 48: CERVEJARIAS (1)

FABRICAÇÃO DE CERVEJAS E REFRIGERANTES – TRATAMENTO DE DESPEJOSAna Helena T. Berenhauser - No.: 2554113 - mestrado

05.FANG,H.H.P.et.al. Treatment of brewery effluent by UASB Process. Journal Env.Eng., 116(3):454(1990).

06.HESS,M.L. & CAVALCANTI, J.E.W.A. Tratamento de Despejos de Cervejaria. (1971).

07.NETO,AE. & KATO,M. Tratamento de Despejos de Industrias de Refrigerantes por Filtro Anaeróbio. XI Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental. Fortaleza (1981).

08.OLIVA,E.; JACQUART,J.C. & PREVOT,C. Treatment of waste water at the El Aguila Brewery (Madrid, Spain). Methanization in fluidized bed reactors. Wat.Sci.Tech., 22(1/2):483(1990).

09.PORGES,R. & STRUZESKI,JR,E.J. Wastes from the soft drink bottling industry. J.W.P.C.F., 33(2):167(1961).

10.SOARES,H.M. Digestão Anaerobia de efluentes de fábricas de cervejas e refrigerantes em reator de tipo fluxo ascendente com manta de lodo (UASB). Dissertação apresentada à Escola Politécnica da USP para a obtenção do título de Mestre em Engenharia Química. São Paulo, 1990.

11.STEIN,J.L. Submerged combustion evaporator for concentration of brewery spent grain liquor. Washington, EPA,1974.

12.WARE,A.J. & PESCOD,M.B. Full-Scale studies with an anaerobic/aerobic RBC unit treating brewery wastewater. Wat.Sci.Tech., 21:197(1989).

13.YAN,Y.G. & TAY,J.H. Brewery wastewater treatment in UASB Reactor at ambient temperature. Journal.Env.Eng., 122:550(1996).

14.YONGMING,L; YI,Q & JICUI,H. Research on the characteristics of start up and operation of treating brewery wastewater with an AFB Reactor at ambient Temperatures. Wat.Sci.Tech., 38(7):187(1993).

PHD-5872 - CARACTERIZAÇÃO E TRATAMENTO DE DESPEJOS INDUSTRIAISProf. Dr. Pedro Além Sobrinho

4