La fermentación alcohólica es un proceso crucial en diversas industrias, desde la enología hasta la biotecnología industrial. Sin embargo, las reducciones durante la fermentación pueden llevar a una pérdida significativa de calidad aromática y, consecuentemente, a pérdidas económicas. La gestión adecuada de los aportes de oxígeno y nutrientes, así como el tratamiento eficiente de los efluentes, son vitales para optimizar estos procesos.
Control de la Fermentación Alcohólica
La Enología Viva se basa en la anticipación para garantizar la calidad aromática del vino. Un aspecto fundamental es el contenido de nitrógeno amínico y amoniacal en la uva, el cual influye directamente en la cinética de la fermentación y la calidad aromática del producto final. Si es necesario corregir los parámetros, se recurre a sales amónicas, que tienen una incidencia directa sobre la multiplicación celular de la levadura.
En el gráfico de velocidad de fermentación, se observa un punto máximo donde la levadura requiere oxígeno para la biosíntesis de lípidos, esteroles y ácidos grasos insaturados, componentes esenciales de la membrana celular. Es en este momento, cuando la densidad inicial desciende 20-30 puntos, cuando se debe realizar un aporte puntual y rápido de oxígeno (en 6 horas), de forma inmediata y completa.
Es importante destacar que las aplicaciones de aire comprimido, aireaciones o tubos de acero perforado no resultan eficaces, ya que el aire solo contiene un 21% de oxígeno. Tras el aporte de oxígeno, cuando la densidad haya bajado 40 puntos, es el momento idóneo para suministrar el nutriente orgánico. De esta manera, la levadura lo incorporará más fácilmente a su metabolismo, recibiendo micronutrientes esenciales (vitaminas, péptidos, lípidos y minerales) que no están presentes en los nutrientes inorgánicos.
La Fermentación en la Biotecnología Industrial
Los procesos de fermentación son un paso clave en la biotecnología industrial. Las industrias química, farmacéutica y alimentaria utilizan la fermentación para obtener productos de alto valor e ingredientes activos a partir de bacterias, levaduras o cultivos fúngicos. Para garantizar la máxima pureza del líquido, es fundamental separar eficazmente los microorganismos utilizados del caldo de fermentación.
Soluciones de Separación Celular con Centrífugas Flottweg
La separación celular, también conocida como procesamiento posterior, se lleva a cabo mediante centrífugas industriales. Flottweg, un proveedor líder, ofrece una cartera de productos que incluye decanters, Sedicanter® y separadores de disco con descarga discontinua y continua. Estas centrífugas separan mecánicamente el material reciclable del caldo de fermentación.
En los procesos biotecnológicos, la centrífuga decanter separa los microorganismos del caldo de fermentación. Dependiendo del producto, el Sedicanter® patentado de Flottweg a menudo se utiliza en lugar de la centrífuga decanter. Este equipo combina las ventajas de un decanter y un separador, y está diseñado específicamente para sólidos blandos que fluyen libremente, con el objetivo de deshidratar en gran medida la biomasa para lograr el máximo rendimiento posible.
En un segundo paso, si es necesario, el separador Flottweg clarifica el caldo de fermentación para obtener un líquido lo más puro posible para otros pasos del proceso. Flottweg ofrece soluciones personalizadas para cada proceso, garantizando la calidad superior del producto final. Sus centrífugas para procesamiento posterior cumplen con los más altos estándares de calidad, desarrollándose y fabricándose exclusivamente en Alemania.
Características de las Centrífugas Flottweg
- Diseño higiénico y limpieza CIP estándar.
- Posibilidad de limpieza totalmente automática y sin desmontaje gracias al sistema cerrado.
- Disponibilidad de versiones a prueba de explosiones y con inertización de nitrógeno.
- Todas las piezas en contacto con el producto están fabricadas en acero inoxidable de alta calidad.
- Elevado rendimiento del material reciclable gracias a una selectividad óptima.
- Diseño optimizado para el mantenimiento, que reduce los costes y el tiempo de inactividad.
- Manejo sencillo gracias a las soluciones totalmente automáticas y posibilidad de funcionamiento ininterrumpido.
Flottweg Tricanter® – the Decanter for Three-Phase Separation
Asistencia Técnica y Optimización
Flottweg complementa sus productos con una asistencia técnica rápida y competente, que incluye asesoramiento detallado, pruebas de laboratorio y pruebas piloto para determinar la configuración exacta de la máquina. La puesta en marcha in situ, la optimización de procesos y la integración en la planta existente del cliente completan el servicio, asegurando los mejores resultados de separación.
Reducción y Tratamiento de Efluentes en la Industria Cervecera
La industria cervecera, con una rica historia que se remonta a tiempos ancestrales, genera una cantidad considerable de efluentes. Europa es el continente con mayor consumo de cerveza, y países como Alemania lideran la producción. El agua constituye aproximadamente el 95% en peso de la cerveza y es indispensable en numerosas operaciones. El volumen total de agua residual vertida en los centros productivos oscila entre 2,5 y 7,2 hl/hl.
Otros efluentes importantes tienen su origen en la línea de envasado, como el túnel de pasteurización. Tras una homogeneización de vertidos, se procede a un tratamiento biológico anaerobio. Además, se generan residuos considerados peligrosos durante el mantenimiento de las instalaciones (aceites usados, tubos fluorescentes, disolventes, etc.), cuya gestión debe ser adecuada.
Clasificación de Residuos
Los residuos generados se agrupan en cuatro categorías principales, entre los residuos orgánicos, el bagazo de cerveza (BSG) es el subproducto más abundante, representando aproximadamente el 85% de los subproductos totales. Se producen alrededor de 20 kg de BSG húmedo por cada 100 litros de cerveza elaborada. Actualmente, la mayoría del BSG se utiliza como alimento de bajo valor para animales.
El BSG también contiene biotina, colina, ácido fólico, niacina, ácido pantoténico, riboflavina, tiamina y vitamina B6. Su alto contenido de agua inicial (75-80%) y la presencia de polisacáridos, azúcares fermentables residuales y proteínas lo hacen susceptible a la contaminación microbiana. El segundo subproducto en volumen de generación es la levadura.
Los sistemas de control de emisión de polvo de malta facilitan la recuperación parcial de este polvo, que puede reintroducirse en el proceso o utilizarse como alimento para el ganado. En la fabricación de cerveza, se aprovecha prácticamente todo, ya que los efluentes se tratan habitualmente en digestores anaerobios que producen gas metano, un potente combustible para la alimentación de calderas de biogás.
Tratamiento de Aguas Residuales Industriales
La presencia de sólidos suspendidos en las aguas residuales puede causar atascamiento y deterioro de las instalaciones. Existen diversas tecnologías para la eliminación de sólidos en suspensión (SST) de las aguas residuales industriales y municipales, incluyendo partículas finas y difíciles de tratar.
Métodos de Eliminación de Sólidos en Suspensión
- Pretratamiento: Cribado o Rejas
Las aguas residuales pasan primero por un tamiz o una reja para eliminar los sólidos de mayor tamaño. La luz de filtración oscila entre varios centímetros y algunos milímetros (los más habituales no bajan de 3 mm). Las conducciones deben diseñarse a velocidades de circulación superiores a 0,3 m/s para impedir la deposición de sólidos en suspensión.
- Tratamientos Fisicoquímicos: Coagulación/Floculación
Las aguas residuales se acondicionan con la adición de productos químicos, como sales de aluminio o de hierro, para formar aglomeraciones de partículas llamadas coágulos, que luego pueden aglutinarse en flóculos por la adición de polímeros floculantes. Este proceso es un paso previo a la flotación o decantación. Si son microsólidos, se pueden separar por filtración.
- Decantación Primaria
El tratamiento tradicional de separación de sólidos en suspensión consiste en una decantación primaria, previa coagulación/floculación y ajuste de pH. Este proceso se lleva a cabo en depósitos de fondo cónico o piramidal, dimensionados a una velocidad ascensional del orden de 1 m³/m²/h y con tiempos de retención de 3-4 horas, lo que requiere grandes superficies para gestionar elevados caudales.
- Tratamiento Biológico
Los microorganismos descomponen la materia orgánica biodegradable de las aguas residuales, lo que puede ayudar a eliminar los sólidos en suspensión.
- Flotación por Aire Disuelto (DAF)
Los sistemas DAF son equipos compactos y versátiles que eliminan un amplio espectro de contaminantes y una gran variedad de partículas de SST, incluidas las muy finas. Se introduce el agua residual en un tanque donde se disuelve el aire a presión, y las burbujas de aire se adhieren a los sólidos, haciéndolos flotar a la superficie para su posterior espumado. Los sistemas DAF pueden ahorrar espacio en la planta de tratamiento de aguas residuales y son aplicables en prácticamente cualquier industria.
- Filtración Terciaria
Para los casos más exigentes, o cuando se pretende recuperar parte de los efluentes tratados, se suele utilizar un sistema de filtración que constituye el tratamiento terciario. Para separar sólidos de efluentes complejos por su composición, temperatura, acidez, etc., se utilizan membranas de filtración tangencial construidas en materiales resistentes como el grafito o la cerámica.
Comparativa de Tecnologías de Separación de SST
| Tecnología | Aplicación | Superf. Ocupada | Separación SST (%) | Corte (µm) | Conc. Lodos (%) | Coste Manten. |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Cribado | Sólidos gruesos | BAJA | - | 3 - 100 mm | Sólidos | BAJO |
| Decantación primaria | Tto. Físico-químico | ALTA | 80 - 90 | <200 | 0,5 - 1 | BAJO |
| Decantación secundaria | Tto. Biológico | ALTA | 80 - 90 | <200 | 0,5 - 1 | BAJO |
| Decantación lamelar | Tto. Físico-químico | MEDIA | 75 - 85 | <200 | 0,5 - 1 | BAJO |
| Flotador DAF | Tto. Físico-químico | BAJA | 90 - 95 | <200 | 3 - 5 | MEDIO |
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