RESUMEN

El queso Excélsior ha sido elaborado desde hace más de treinta años por la Quesería Holanda la cual representa a una Sociedad Cooperativa de Producción. La base de la organización son 700 familias, que aportan la leche o jornales de trabajo, y en base a esto se calcula su retribución.

La Empresa vierte los desechos líquidos de su proceso al ambiente, provocando un fuerte impacto en él, dado que 1000 L del efluente que tenga más del 2% de lactosuero, equivale al agua residual generada por 450 personas al día.

Con la finalidad de reducir el impacto al ambiente y aprovechar el potencial económico del lactosuero, se cuantificó la cantidad producida y la calidad de éste, además de establecer el diseño y construcción de una planta de tratamiento de aguas residuales (PTAR).

Para realizar lo anterior se trabajó con el proceso productivo de la planta de Campo Hermoso, que procesa 35000 L de leche al día, en donde se revisó el rendimiento de producción de queso, la cantidad producida de lactosuero dulce y salado (obtenido del prensado del queso). Para el diseño de la PTAR se determinó el volumen y características del agua residual.

Los resultados muestran que de la leche procesada el 9.9 % es transformada en queso, el resto es 87.53 % de lactosuero dulce y 2.57 % del salado. En el lactosuero se quedan más del 50% de los sólidos de la leche. De acuerdo a esto se proponen alternativas de aprovechamiento para el lactosuero, donde, el secado y obtener requesón son las más viables.

La generación de agua residual es de 30 m3/día, pero el diseño de la PTAR se calculó, considerando futuras ampliaciones en la producción, con un gasto de 50 m3/día, donde el agua procesada deberá cumplir con la NOM 001-SEMARNAT-1996, para verterse en tierras agrícolas y debe tener un contenido en grasas y aceites de 15 mg/L; 1000 NMP de coliformes fecales/100 mL y 1 huevo de helminto/L. Sin embargo, se planea aprovechar el muestreo para medir otros parámetros como DBO, DQO, conductividad, pH, y sólidos disueltos.

La construcción de la PTAR tuvo un costo aproximado de $1,200,000.00 (Un millón doscientos mil pesos 00/100 MN). Cabe mencionar que los proceso biológicos en las mismas, no funcionan si el contenido de lactosuero excede del 2% dentro del agua residual a tratar.

Al cierre de este trabajo, la PTAR estaba en proceso de arranque, debido al retraso en la construcción de la planta, encontrándose una remoción de fosfatos de 422 a 209 mg/L, una disminución de sólidos totales de 16.7 a 5.6 g/L y un incremento en la conductividad de 4 a 5.7 mS/cm. No se obtuvieron huevos de helminto. No se alcanzó a determinar la remoción de grasa, que inicialmente entra con un contenido de 2.5 a 3 g/L.

INTRODUCCION

En el Municipio de Nuevo Ideal, Durango, dentro de la Comunidad Menonita, se encuentra una de las principales industrias queseras del Estado la empresa Quesería Holanda S. C. L. que procesa aproximadamente 60,000 L de leche/día, cuyo resultado es el queso tipo Chihuahua o más conocido en esta región como “Menonita”.

Dentro de los residuos generados en la producción de queso, se encuentra el lactosuero que representa aproximadamente el 85 % del total de la leche procesada y que contiene 10 % de sólidos que son altamente nutritivos y a la vez altamente contaminantes si se desechan.

Por años, esta industria había vertido al suelo y cuerpos de agua sus efluentes sin un tratamiento previo, incumpliendo con esto la NOM-001-SEMARNAT-1996 (que marca los límites permitidos para las descargas industriales hacia el suelo), motivo por el cual la Comisión Nacional del Agua (CNA) los sancionó. Dado lo anterior, se promovió el aprovechamiento del lactosuero y se construyó una planta de tratamiento de aguas residuales, mediante la cual se espera que la calidad del agua cumpla con la normatividad vigente para descarga a terrenos agrícolas. Evaluar la planta de tratamiento es necesario para, en caso de que se requiera, efectuar modificaciones al proceso.

OBJETIVO

Construir y evaluar la planta de tratamiento de agua residual generada por una industria láctea

ANTECEDENTES Partes de una planta de tratamiento

Tratamientos biológicos y remoción de nutrientes

Los objetivos principales del tratamiento biológico son estabilizar la materia orgánica, coagular y remover los sólidos coloidales que no sedimentan y que se encuentran en las aguas residuales. Dependiendo de las circunstancias locales se pueden incluir otros objetivos tales como la remoción de nutrientes, como el nitrógeno y el fósforo, así como de rastros de compuestos orgánicos. en el nivel más fundamental, el tratamiento biológico comprende: 1) la conversión de materia orgánica disuelta y coloidal en diferentes gases y tejidos celulares, 2) la formación de copos biológicos compuestos de materia celular y de los coloides orgánicos presentes en las aguas residuales, y 3) la subsecuente remoción de dichos copos por medio de la sedimentación por gravedad. Sin embargo, se debe tener en cuenta que si el tejido celular producido no se retira por precipitación, éste ejercerá una DBO en las aguas residuales y el tratamiento será incompleto (Grites y Tchobanoglous, 2000).

Lagunas facultativas

Las lagunas facultativas son las más usadas y versátiles entre las diferentes clases de lagunas. En general, su profundidad oscila entre 5 y 8 pies (1.5 a 2.5m) y se conocen también como lagunas de estabilización, el tratamiento se desarrolla por acción de bacterias aerobias en la capa superior y bacterias anaerobias o anóxicas en la capa inferior, dependiendo de la mezcla que se induce por

acción del viento. Los sólidos sedimentables se depositan en el fondo de la laguna. El aporte del oxígeno se logra por fotosíntesis y por re-aireación natural superficial. Las lagunas facultativas pueden funcionar como lagunas con descarga controlada, lagunas de retención total, o como unidades de almacenamiento para un tratamiento posterior sobre el suelo (Grites y Tchobanoglous, 2000)

Humedales artificiales

Humedales artificiales de flujo libre (pantano o ciénaga), la vegetación está parcialmente sumergida en el agua, cuya profundidad varía de 4 a 8 pulg. (100 a 450mm). La vegetación común para los HAFL incluye eneas, carrizos, juncias y juncos. Este tipo de sistema consta en general de canales o tanques con una barrera natural o artificial para prevenir la percolación del agua. Algunos sistemas HAFL se diseñan de manera que haya retención completa del agua residual que se aplica a través de percolación y la evapotranspiración. Las bacterias adheridas a las plantas tratan el agua residual a medida que ésta fluye a través de la vegetación y por medio de procesos físicos y químicos.

Humedales artificiales de flujo superficial el agua residual se trata a medida que fluye lateralmente e través de un medio poroso. La vegetación emergente se planta en el medio, que puede ser desde grava gruesa hasta arena. La profundidad del lecho va desde 1.5 a 3.3 pies (0.45 a 1m) y tiene una pendiente característica de 0 a 0.5% (Grites y Tchobanoglous, 2000)

Composición química de las aguas residuales de la industria láctea

Tipos de aguas residuales de las industrias lácteas

Las aguas residuales lácteas se pueden dividir en tres categorías

1. Aguas de enfriamiento 2. Aguas residuales sanitarias 3. Aguas residuales industriales

1.- Aguas de enfriamiento normalmente está libre de contaminantes se descarga en los colectores de aguas pluviales, o de deshielo de la nieve.

2.-Aguas residuales sanitarias normalmente se recoge en colectores que van directamente a la planta de tratamiento de aguas residuales con mezcla inicial o no con las aguas residuales industriales.

3.-Aguas residuales industriales proceden de reboses de leche y productos, y de la limpieza de los equipos que han estado en contacto con los productos lácteos. La concentración y la composición de esas aguas residuales dependen del plan de producción, de los métodos de operación y del diseño de la planta del proceso.

Las plantas de tratamiento de las aguas residuales se dimensionan para tratar una cierta cantidad de sustancias orgánicas y también para ser capaces de absorber ciertos picos de carga. Sin embargo, una sustancia orgánica la grasa presenta problemas especialmente difíciles. Además de tener una alta (la nata con un 40% de grasa requiere una DBO5 de alrededor de 400000 mg oxigeno/L mientras que la leche desnatada tiene unos 70000 mg oxigeno/L), la grasa se acumula en las paredes de las tuberías principales y causa problemas en el tanque de sedimentación ya que tiende a subir a la superficie.

Las aguas residuales de las industrias lácteas deben pasar, por tanto, por una planta de flotación donde se airean con “aire de dispersión” (el método que consiste en suministrar burbujas de aire dispersas finamente al agua a una presión de 400-600 KPa se denomina flotación por aire disuelto). Las burbujas de aire se atacan a ellas mismas a la grasa, llevándola rápidamente hacia la superficie donde se separa de manera, manual o mecánicamente dependiendo del tamaño de la planta. La planta de flotación a menudo se localiza cerca de los edificios de la industria y las aguas residuales pasan a su través según su flujo continuo.

El efluente desgrasado se puede mezclar a continuación con las aguas residuales sanitarias que van hacia la planta de tratamiento de aguas residuales (Tetra Pak, 2003).

pH de los efluentes

El pH de las AR de las industrias lácteas varía entre 2 y 12 como resultado del uso de detergentes ácidos y alcalinos en la planta de limpieza.

Tanto los valores bajos de pH como los altos interfieren en la actividad de los microorganismos que descomponen los contaminantes orgánicos en la etapa del tratamiento biológico de la planta de tratamiento de aguas residuales, transformándola en lodos biológicos (detritos celulares).

Como regla general, el agua residual con un pH por encima de 10 o por debajo de 6.5 no se debe descargar al sistema de tratamiento de aguas residuales ya que puede ocasionar corrosión de las tuberías. Los detergentes utilizados serán por lo tanto, normalmente recogidos en el tanque de mezcla, a menudo localizado cerca de la planta de limpieza, midiéndose el pH y regulándose hasta, por ejemplo, pH 7.0 antes de descargarlos a los colectores de aguas residuales.

La industria alimentaria contribuye en gran medida a la contaminación, sobre todo en lo que se refiere a contaminantes de origen orgánico. Los contaminantes orgánicos están formados por 1/3 de sustancias disueltas, 1/3 de sustancias coloidales y 1/3 de sustancias en suspensión, mientras que los materiales inorgánicos se presentan sobre toda la solución.

Contaminantes orgánicos

Los sólidos totales (orgánicos más inorgánicos) de las aguas residuales son, por definición, los residuos que quedan una vez que la parte liquida se ha evaporado y el remanente se ha secado a peso constante a 103 oC. Se hace la distinción entre sólidos disueltos y sólidos no disueltos (esto, es en suspensión) evaporando muestras de aguas residuales filtradas y sin filtrar. La diferencia de peso entre las dos muestras secas indica el contenido de sólidos en suspensión. A fin de clasificar aún mejor los residuos, se mantienen a 550 oC durante 15 min. Se considera que las cenizas residuales representan los sólidos inorgánicos y que la pérdida de materia volátil es una medida del contenido orgánico (Henry, 1999).

Tabla 1 Sólidos en Aguas Residuales

MUESTRA

Sólidos totales

(Residuo a 103 oC.)

Inorgánicos

(Residuo a 550 oC.)

Orgánicos

(Pérdida a 550 oC.)

• Sin filtrar (en suspensión +disueltos)

• Filtrada (disueltos)

Sólidos totales (ST)

Sólidos totales

disueltos (STD)

Sólidos totales fijos

Sólidos fijos

disueltos

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Sólidos volátiles

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Sólidos volátiles

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(Glynn y Heinke, 1999)

La forma normal de expresar la concentración de un contaminante es especificar la cantidad total por unidad de volumen de agua residual. Otra manera más moderna de analizar la presencia y las cantidades de sustancias orgánicas en los efluentes es la cromatografía liquida (HPLC, High Performance Liquid Chromatography).

Sin embargo, la cantidad de sustancias orgánicas normalmente se determinan en la forma:

• Demanda bioquímica de oxígeno (DBO) • Demanda química de oxígeno (DQO) • Pérdidas por calcinación • Carbono orgánico total (COT)

Demanda bioquímica de oxigeno (DBO)

La DBO es la medida del contenido de sustancias degradables biológicamente en las aguas residuales. Las sustancias degradadas por los microorganismos en presencia de (y también de consumo de) oxigeno. La demanda de oxigeno es medida en términos de cantidad de oxigeno consumido por los microorganismos durante un periodo de cinco días (DBO5) o siete días (DBO7), en la descomposición de los contaminantes orgánicos en las aguas residuales a una temperatura de 20C. La DBO se expresa en mg de oxigeno /L.

Demanda química de oxigeno (DQO)

La DQO indica la cantidad de contaminantes en las aguas residuales que pueden ser oxidados por un oxidante químico. Los reactivos normalmente utilizados para este fin son soluciones fuertemente ácidas (para asegurar una oxidación completa) de dicromato de potásico y permanganato potásico a alta temperatura. El consumo de oxidante proporciona una medida del contenido de sustancias orgánicas y se convierte a la cantidad correspondiente de oxigeno, expresando el resultado como mg oxigeno/L.

Pérdidas por calcinación

Las perdidas por calcinación se obtienen determinando primero el contenido de sólidos secos en una muestra, y a continuación calcinándola de forma que la sustancia orgánica se queme. La diferencia de peso entre antes y después de la calcinación representa la cantidad de materia orgánica. El valor se expresa en %.

Carbono orgánico total (COT)

El COT es otra medida de la cantidad de material orgánico, determinado mediante la medida de la cantidad de dióxido de carbono producido en la combustión de una muestra. La unidad es mg/L.

Contaminantes inorgánicos

Los componentes inorgánicos de las aguas residuales son casi completamente sales minerales, y son determinadas en gran medida por medio de la composición iónica y la concentración salina del agua. La presencia de las sales en las aguas residuales normalmente no es importante. Los procesos de tratamiento de los efluentes hoy en día se centran en la reducción de nitrógeno, sales fosfóricas y metales pesados.

El nitrógeno y los compuestos fosfóricos son importantes, ya que son nutrientes para los organismos, por ejemplo las algas, otros procesos secundarios pueden tener lugar en el embalse, formando sustancias orgánicas adicionales que cuando se descomponen, pueden aumentar considerablemente la demanda orgánica que seria causada en principio por los contaminantes orgánicos de los efluentes (Tetra Pak, 2003).

Los componentes inorgánicos comunes de las aguas residuales incluyen los siguientes:

1. Cloruros y sulfatos: presentes normalmente en el agua y en residuos generados por humanos. 2. Nitrógeno y fósforo: en sus diversas formas (orgánicas e inorgánicas) en residuos en

humanos, con fósforo adicional de los detergentes. 3. Carbonatados y bicarbonatos: normalmente presentes en el agua y en los residuos como sales

de calcio y de magnesio. 4. Sustancias tóxicas: arsénico, cianuro y metales pesados como Cd, Cr, Hg, Pb y Zn que

pueden estar presentes en los residuos industriales.

Además de estos componentes químicos, la concentración de gases disueltos, en especial de oxígeno, y la concentración de iones hidrógeno (expresada como pH) son otros parámetros de interés en las aguas residuales (Henry, 1999).

DESCRIPCIÓN DE LA PLANTA

En el proceso de producción, las materias primas son: la leche, cloruro de calcio (CaCl2), cuajo y sal. También hay necesidad de uso de energía eléctrica, térmica, agua, ácido nítrico y detergentes para el lavado de los recipientes.

Por otro lado, se tienen en la salida, el producto y los vertidos sólidos y líquidos (ver Figura 1). Además, el proceso productivo comprende los tratamientos de los vertidos, tanto líquidos como sólidos.

En el caso de la planta “Campo Hermoso”, no cuenta con tratamiento de desechos líquidos (que incluye los vertidos de lacto suero y el agua con detergentes).

En la planta se labora de lunes a viernes, un solo turno de 7:00 – 16:00 y los sábados doble turno.

El gasto de agua que se utiliza es de 30,000 L/día.

Figura 1. Proceso productivo

En la Figura 2 se muestra el proceso de elaboración de queso, que se está llevando a cabo en la planta.

Agua p/lavadoAgua p/lavadoEnergía EléctricaEnergía EléctricaDetergentesDetergentesEnergía TérmicaEnergía Térmica

PROCESOPROCESOPROCESOPRODUCTIVOPRODUCTIVOPRODUCTIVO

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Figura 2. Proceso de elaboración del queso en la planta “Campo Hermoso”

Localización Geográfica

La planta se ubica dentro del Municipio de Nuevo Ideal, Durango situado a 130 Km. al noroeste de la capital. Sobre el paralelo 24º 53’ latitud norte y en el meridiano 105º 04’ de longitud oeste, con una altura de 1900 msnm.

Figura 3. Ubicación del campo Menonita (se muestra una colonia), Nuevo Ideal, Dgo.

DESCRIPCIÓN DE LA PLANTA DE TRATAMIENTO

Recepción y Pesado

Llenado y Calentamiento de la leche

Adición CaCl2

Adición del Cuajo (30 ºC)

Corte de la cuajada

Agitación a 40 ºC

Desuerado Desmenuzado Salado

Moldeado Prensado Desmolde y Recorte del

queso

Madurado

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Figura 5. Fotografía de Tanque desnatador para la remoción de grasas y aceites y sólidos sedimentables, los cuales se retienen en el filtro de arena mostrado a la derecha de la fotografía.

*Reactor Anaerobio

El efluente del desnatador ingresa al Reactor Anaerobio; las dimensiones del reactor son: 8 m de ancho, por 10 m de largo y 3 m de profundidad, es decir, un volumen de 240 m3. El tiempo de retención será de 4.16 días (240 m 3/57.6 m3).

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TABLA 2. Eficiencia proyectada para cada operación y proceso del sistema de depuración de agua residual de la Quesería Holanda S de CV.

Entrada Salida

TANQUE AMORTIGUADOR

0.166

0.0

20000

20000

>2400

DESGRASADORA 1.0 97.3 20000 540 >2400

TANQUE ANAEROBIO

5.0 70.0 540 150 >2400

HUMEDAL 1.4 60.0 150 60 >2400

LAGUNA 6.0 58.3 60 25 >2400

TOTAL 13.56 99.875 25 2000

MATERIALES Y MÉTODOS

Selección y toma de muestras

Las muestras fueron tomadas en los puntos de descarga, de manera continua, en un día normal de operación, en cada uno de los tratamientos que componen la planta, durante el tiempo necesario para completar cuando menos, un volumen suficiente para que se lleven a cabo los análisis necesarios para conocer su composición (NOM-001-ECOL-1996).

Métodos de Análisis. Los análisis se llevaron a cabo en el Laboratorio de Ambiental del Centro Interdisciplinario de Investigación para el Desarrollo Integral Regional (CIIDIR), de acuerdo a los procedimientos marcados por los Métodos Estándar de Análisis (Standard, 1995) y la Normatividad Mexicana (NOM-001-ECOL-1996). Determinación de pH

El valor de pH de las disoluciones acuosas es de gran importancia en la industria para definir la calidad de las mismas. Es un parámetro regulado por límites máximos permisibles en descargas de aguas residuales al alcantarillado o a cuerpos receptores, también es un parámetro de calidad del agua para usos y actividades agrícolas, para contacto primario y para el consumo humano, para su determinación se utilizo en potenciómetro marca ORION modelo 162 (NMX-AA-008-SCFI-2000).

Determinación de Conductividad eléctrica

La conductividad es de gran importancia pues da una idea del grado de mineralización del agua natural, potable, residual, residual tratada, de proceso o bien del agua para ser usada en el laboratorio en análisis de rutina o para trabajos de investigación.

El valor de conductividad es un parámetro regulado por límites máximos permisibles en descargas de aguas residuales al alcantarillado o a cuerpos receptores, también es un parámetro de calidad del agua para usos y actividades agrícolas, para contacto primario y para el consumo humano (NMX-AA-093-SCFI-2000).

Determinación de Temperatura

Las temperaturas elevadas en el agua son indicadores de actividad biológica, química y física en el agua, lo anterior tiene influencia en los tratamientos y abastecimientos para el agua, por lo que es necesario medir la temperatura como un indicador de la presencia de compuestos y contaminantes en el agua.

El valor de temperatura es un criterio de calidad del agua para la protección de la vida acuática y para las fuentes de abastecimiento de agua potable, es también un parámetro establecido como límite máximo permitido en las descargas de aguas residuales y una especificación de importancia en los cálculos de balance de energía y de calor de los procesos industriales (NMX-AA-007-SCFI-2000).

Determinación de Fósforo Total

El fósforo generalmente se encuentra en aguas residuales tratadas como fosfatos. Éstos se clasifican como ortofosfatos, fosfatos condensados y compuestos órganofosfatados. Estas formas de fosfatos provienen de una gran cantidad de fuentes, tales como productos de limpieza, fertilizantes, procesos biológicos, etc. El fósforo es un nutriente esencial para el crecimiento de organismos, por lo que la descarga de fosfatos en cuerpos de aguas puede estimular el crecimiento de macro y microorganismos fotosintéticos en cantidades nocivas (NMX-AA-029-SCFI-2001).

Determinación de Grasas y Aceites recuperables

El método de extracción Soxhlet permite una estimación del contenido de grasas y aceites en aguas residuales tratadas al determinar gravimétricamente las sustancias que son extraídas con hexano de una muestra acuosa acidificada. La determinación de grasas y aceites es indicativa del grado de contaminación del agua por usos industriales y humanos (NMX-AA-005-SCFI-2001).

Determinación de Nitrógeno Total por el Método Kjeldahl

Los compuestos nitrogenados se encuentran ampliamente distribuidos en la naturaleza. Las fuentes de nitrógeno incluyen además de la degradación natural de la materia orgánica, fertilizantes, productos de limpieza y tratamiento de aguas potables. Debido a que el nitrógeno es un nutriente esencial para organismos fotosintéticos, es importante el monitoreo y control de descargas del mismo al ambiente (NMX-AA-026-SCFI-2001).

Determinación de Sólidos Disueltos Totales (SDT)

Sustancias orgánicas e inorgánicas solubles en agua y que no son retenidas en el material filtrante (NMX-AA-004-SCFI-2000).

Determinación de Sólidos Sedimentables (SS)

La materia sedimentable se define como la cantidad de sólidos que en un tiempo determinado se depositan en el fondo de un recipiente en condiciones estáticas. El método propuesto es volumétrico.

Las aguas naturales, residuales o residuales tratadas con altos contenidos de sólidos sedimentables no pueden ser utilizadas en forma directa por las industrias o las plantas potabilizadoras. De ello se deriva el interés por determinar en forma cuantitativa este parámetro (NMX-AA-004-SCFI-2000).

Determinación de Sólidos Totales (ST)

Suma de los sólidos suspendidos totales, sales disueltas y materia orgánica (NMX-AA-034-SCFI-2000).

Determinación de Sólidos Volátiles Totales (SVT)

Cantidad de materia orgánica (incluidos aquellos inorgánicos) capaz de volatilizarse por el efecto de la calcinación a 550°C ± 50°C en un tiempo de 15 min a 20 min. (NMX-AA-034-SCFI-2000).

RESULTADOS

Evaluación del proceso de elaboración de queso.

Se realizaron las mediciones a las cuatro marmitas de la planta, para determinar su volumen; en la Tabla 1 se muestran los valores obtenidos.

Tabla 3. Volumen de las marmitas de la planta “Campo Hermoso”

MARMITA VOLUMEN m3

1 6.84

2 6.58

3 6.89

4 7.87

El proceso de elaboración de queso, se siguió en las marmitas 1, 2 y 4, desde el llenado, hasta el prensado. En la Tabla 4 se muestran los valores obtenidos de la cantidad de lacto suero producido y el número de barras de queso obtenidas.

Análisis estadístico

El análisis estadístico se realizó en base al rendimiento de producción de queso, entre las marmitas, para ver si existía alguna diferencia significativa entre ellas.

Para facilidad del manejo de unidades, los datos se convirtieron a Kg. El rendimiento se obtuvo dividiendo la cantidad de leche entre la producción de queso.

Tabla 4. Rendimiento en la producción de queso en tres marmitas.

MARMITA LECHE Kg QUESO Kg RENDIMIENTO

1 6096.07 636.32 9.29

1 6447.4 661.54 9.45

1 6467.31 691.36 9.07

2 63335.59 589.76 10.42

2 5933.67 671.74 8.57

2 6311.95 587.82 10.42

4 6957.35 636.32 10.60

4 7082.12 636.32 10.80

4 7082.12 566.48 12.13

En la Tabla 5, se muestra los valores para F y en la 4, se muestran las medias para los valores de rendimiento. Los tratamientos son las marmitas y los bloques, las fechas de los muestreos.

Tabla 5. Valores de F para el rendimiento

F P›F

TRATAMIENTOS 4.7798 0.088

BLOQUES 1.0772 0.424

C.V.= 7.73 %

Tabla 6. Tabla de Medias

TRATAMIENTOS MEDIA

1 9.27

2 9.80

3 11.17

De acuerdo a la Tabla 7, los rendimientos varían entre las marmitas, si bien en cada una existe repetitividad, entre ellas se puede observar que existe una ligera variación, aunque ésta, de acuerdo al análisis estadístico, no es representativa.

Tabla 7. Resultados de la producción del lacto suero.

VOL.

LECHE L

SUERO NORMAL

L

SUERO + SAL

MARM. L

SUERO + SAL

PRENSA L

SUERO NORMAL TIRADO

L

QUESO Kg

Promedio 6476.36 5550.24 47.12 85.23 217.50 621.45

Porcentaje 100 84.07 0.91 1.66 3.46 9.90

El porcentaje de producción de queso es del 9.9 kg por cad 100 litros. El total de suero normal producido, es entonces del 87.53 % y el suero salado es del 2.57 %, respecto a la leche.

Con un promedio de 6476.6 L de leche para procesar, se obtuvo un promedio de 5550.24 L de lacto suero (antes de salar) y 621.45 Kg de queso por marmita.

Tabla 8. Características del efluente proveniente de la planta “Campo Hermoso”

PARÁMETRO CANTIDAD

pH 4.2 - 6.48

Temperatura °C 22.5 – 25.5

Conductividad mS/cm 1.52 - 4.59

DBO mg/L 5637.51 - 18600

Fósforo mg/L 24.63 - 35.55

Grasas mg/L 489.4 – 1301.8

Nitrógeno total mg/L 203 - 250

N- amoniacal mg/L 15 - 22

En la Tabla 9, se muestra el resultado para los sueros resultantes del proceso, comparándolos con los valores que marca la bibliografía, para suero normal y leche entera.

Tabla 9. Comparación de sueros resultantes del proceso.

Parámetro *Leche entera *Suero fresco **Suero normal **Suero + sal

Agua % 87 – 89 93 – 94 93.3 85.53

Grasa % 3 – 4 0.2 – 0.4 0.47 1.01

Proteína % 3 – 3.8 0.8 – 0.9 0.64 0.62

Lactosa % 4.5 – 4.9 4 – 5 4.92 5.44

Sólidos Totales % 12.5 – 13 5.86 6.71 14.47

Cenizas % 0.8 – 0.9 0.4 – 0.8 0.68 7.35

Conductividad mS/cm

**5.25 - 6.83 88.00

pH **6.65 - 6.31 6.05

* Datos bibliográficos

** Datos del proceso de la planta “Campo Hermoso”

Los resultados del suero normal, se encuentran dentro del rango publicado en la bibliografía, con excepción del suero salado, en el cual se eleva a casi el doble los ST, con respecto al normal (14.47 % contra 6.71 %); también aumenta el porcentaje de grasa, casi el doble, va de 0.47 a 1.01 %.

Haciendo un balance (Figura 7), tomando como base de producción 1000 L de leche (ver Diagrama 3), se obtendrían 875.53 L de lacto suero, 25.7 L al suero salado y 99 serían para el queso, que transformados a kilogramos, serían 102 Kg.

 

MARMITA

1000 L de leche 875.3 L de suero

102 Kg de queso

25.7 L de suero salado

Figura 7. Balance para 1000 litros de leche procesada

Tomando los valores obtenidos de la composición del suero de la Tabla 9, la cantidad de nutrimentos que se estaría desperdiciando en el suero sería el siguiente (ver Tabla 10).

Tabla 10. Composición en 875 L de suero.

PARÁMETROS LECHE Kg/1000 L SUERO Kg/875 L

Proteína 38 7.88

Lactosa 49 42.88

Grasa 39 3.5

Agua 874 889.4

Sólidos totales 127 63

EEll ccoonntteenniiddoo ddee ssóólliiddooss qquuee eessttáánn eenn eell llaaccttoo ssuueerroo ssoonn mmááss ddeell 5500 %% ddee llooss ssóólliiddooss ttoottaalleess ddee llaa lleecchhee,, eess ddeecciirr,, mmááss ddee llaa mmiittaadd ddee llooss nnuuttrriimmeennttooss ddee llaa lleecchhee ssee qquueeddaann eenn eell ssuueerroo..

En la Tabla 11 se encuentra los resultados de caracterización del influente al sistema de tratamiento de agua residual.

Tabla 11. Caracterización del influente a la planta de tratamiento.

FECHA pH C.E (ms/c

m)

ST (g/L)

% STV

% SDT

% SDV

N (mg/L)

P (mg/L)

06 ENERO 2009 5.17 4.00 17 83.52 70.68 77.48 157.65 422

20 ENERO 2009 4.28 5.61 7 44.28 92.82 40.04 148.204 229

PROMEDIO 4.725 4.805 12 63.9 81.75 58.76 152.927 325.5

RESULTADOS INICIALES DEL FUNCIONAMIENTO DE LA PLANTA DE TRATAMIENTO

Como podemos observar en la Tabla 12 el tiempo de residencia hidráulica se modifico del que había sido calculado previamente por el cambio en la cantidad del influente que inicialmente se considero de 50 m3/día y actualmente es de 57.6 m3/día, además de el tanque anaerobio como el humedal están funcionando al 50%. Tabla 2. Volúmenes y tiempos de Residencia Hidráulica

En la Tabla 13 se tienen los datos iniciales del arranque de la planta, cabe mencionar que la planta no esta controlando la descarga de lactosuero a la planta de tratamiento, y asi no va a funcionar el sistema, como se menciono anteriormente, mas de 2% de lactosuero en el agua residual impedirá que el agua pueda ser tratada.

Tabla 13. Promedio de de 3 repeticiones de muestras tomadas el 20 de enero del 2009

Volumen del equipo (m3)

Residencia hidráulica (días)

Desnatador 57.6 1 Anaerobio 240 2.8 Humedal 71.25 1.23 Laguna de estabilización

291 5.05

MUESTRA pH C.E (ms/cm)

T (C)

ST (g/L)

% STV

% SDT

% SDV

N (mg/L)

P (mg/L)

INFLUENTE 5.17 4.00 20.4 16.749 85.3 71.7 55.5 157.65 422 Desnatador 4.88 4.31 20.0 5.585 49.31 91.38 40.78 164.83 231 Anaerobio 4.77 5.03 19.5 5.572 49.78 94.81 43.84 152.36 238 Humedal 4.90 5.67 19.7 5.695 57.92 96.68 39.45 142.14 209

V. CONCLUSIONES

No existen diferencias significativas en el rendimiento entre marmitas. El valor nutricional del lactosuero es muy alto, ya que más del 50 % de los nutrientes se

van en él, por lo que urgen alternativas para su aprovechamiento. El no aprovechar de manera global la materia prima, ha provocado los problemas

ambientales de la planta, lo cual ha generado desechos con cargas muy altas de nutrientes (proteínas, grasa, lactosa y sales).

Todo sistema productivo genera desechos por lo tanto necesita contemplar el manejo de los mismos, tanto sólidos como líquidos. Entre menos se tire, menos se gasta en limpiar.

La PTAR, diseñada y construida debe cumplir lo que marca la NOM-001-SEMARNAT-1996, en materia de vertidos en suelos agrícolas.

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