AVALIAÇÃO DA EFICIÊNCIA DE DIFERENTES COAGULANTES NATURAIS NO PRÉ-TRATAMENTO DE SORO DE QUEIJO BRUTO

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1 Simpósio de Tecnologia Ambiental e de Biocombustíveis 1 AVALIAÇÃO DA EFICIÊNCIA DE DIFERENTES COAGULANTES NATURAIS NO PRÉ-TRATAMENTO DE SORO DE QUEIJO BRUTO EVALUATION OF THE EFFICIENCY OF DIFFERENT NATURAL COAGULANTS IN THE PRE-TREATMENT OF GROSS CHEESE WHEY Amanda Carmelo da Rocha (1) Prof.ª Dr.ª Vicelma Luiz Cardoso (2) Prof.ª Dr.ª Patrícia Angélica Vieira (3) Resumo Neste trabalho determinou-se a eficiência de diferentes agentes coagulantes no processo de coagulação/floculação no pré-tratamento de soro de queijo bruto de uma indústria de laticínios. Os coagulantes naturais empregados no estudo foram quitosana, Tanfloc e sementes de mamão. Os parâmetros avaliados foram turbidez, demanda química de oxigênio (DQO) e carbono orgânico total (COT). Os testes foram realizados em Jar-Test, utilizando uma velocidade de 120 rpm e um tempo de 1 min para a mistura rápida e em seguida a agitação intermitente durante 6 h (15 minutos de agitação a 20 rpm e 45 minutos de repouso). O agente coagulante sementes de mamão apresentou-se como mais promissor para a remoção turbidez, DQO e COT no soro de queijo bruto provindo de indústria láctica, removendo aproximadamente 95% de turbidez, 22% de DQO e 17% de COT. Palavras-chave: Coagulação/floculação. COT. DQO. Soro de queijo. Turbidez. Abstract In this work was determined the efficiency of different coagulating agents in the coagulation/flocculation process in the pre-treatment of crude cheese whey from a dairy industry. The natural coagulants employed in the study were chitosan, Tanfloc and papaya seeds. The evaluated parameters were turbidity, chemical oxygen demand (COD) and total organic carbon (TOC). The tests were performed in Jar-Test using a speed of 120 rpm and a time of 1 min for rapid mixing followed by intermittent shaking for 6 h (15 minutes of stirring at 20 rpm and 45 minutes at rest). The coagulant agent of papaya seed was the most promising for the removal of turbidity, COD and TOC in the crude cheese serum from the lactic industry, removing approximately 95% of turbidity, 22% of COD and 17% of TOC. Keywords: Cheese whey. Coagulation/flocculation. COD. TOC. Turbidity. 1 Mestranda em Engenharia Química pela FEQ/UFU. Eng. Química. amanda.rocha@ufu.br. 2 Doutora em Engenharia Química pela FEQ/UNICAMP. Docente da FEQ/UFU. Eng. Química. vicelma@ufu.br. 3 Doutora em Engenharia Química pela FEQ/UFU. Docente da FEQ/UFU. Eng. Química. patriciavieira@ufu.br.

2 Simpósio de Tecnologia Ambiental e de Biocombustíveis 2 1 Introdução A disposição do soro é um dos maiores problemas enfrentados pelas indústrias de laticínios. A produção mundial anual de soro é de 190 milhões de toneladas, sendo que somente 50% deste total são processados, tornando-se um problema para as indústrias, em termos de tratamento (BALDASSO; BARROS; TESSARO, 2011). O processo de coagulação e floculação permite a redução dos parâmetros de cor e turbidez por suspensão, partículas coloidais, remoção de algumas substâncias dissolvidas, além da redução do teor de matéria orgânica, o que contribui para a redução da DQO no efluente (WOLF et al., 2015). Dentre os diferentes processos físico-químicos disponíveis, é provavelmente o sistema mais simples e econômico (CARVALHO; PRAZERES; RIVAS, 2013). O uso de coagulantes de origem natural tem crescido significativamente, podendo ser de forma isolada ou associada a polímeros, pois são biodegradáveis, não são tóxicos e poluem menos que coagulantes de origem química, produzindo assim efluentes com menores quantidades de elementos metálicos quando comparado aos coagulantes químicos (MENDES, 2014). A quitosana é um composto orgânico natural, derivado da quitina, obtida de exoesqueletos de animais marinhos como lagostas, camarões e caranguejos, e pela presença de grupos amino em sua estrutura pode ser utilizada como coagulante e floculante em tratamentos de efluentes (SARKAR et al., 2006). Já os taninos são compostos vegetais polifenólicos solúveis em água. Estudos anteriores indicam que os taninos apresentam atividade como coagulante no tratamento da água (BELTRÁN-HEREDIA; SÁNCHES- MARTIN; DÁVILA-ACEDO, 2011). Segundo Melo (2010), o Brasil, devido ao seu clima tropical e subtropical, é um dos maiores produtores de mamão. Uma alternativa de aproveitamento das sementes pode ser a sua utilização como agente coagulante no tratamento de efluentes. Entretanto, Franco et al. (2011) indicam que para melhorar o poder adsorvente dessa biomassa é necessária a aplicação de operações unitárias para o preparo do material. O presente trabalho teve como objetivo principal avaliar a eficiência dos coagulantes naturais quitosana, Tanfloc e semente de mamão no pré-tratamento de soro de queijo bruto provindo de uma indústria láctica.

3 Simpósio de Tecnologia Ambiental e de Biocombustíveis 3 2 Material e Métodos Foi realizada a coleta do soro de queijo bruto proveniente de uma indústria de laticínios localizada em Uberlândia/MG. Após a coleta foi realizada a caracterização do efluente segundo turbidez em unidade nefelométrica de turbidez (UNT), DQO em g/l, COT em g/l e ph, os quais foram medidos em Turbidímetro MS TCNOPON TB-1000 P, Espectrofotômetro SHIMADZU UV-1280, TOC-L SHIMADZU TNM-1, phmetro digital Gehaka PG2000, respectivamente, segundo a metodologia de Standart Methods (AMERICAN PUBLIC HEALTH ASSOCIATION, 1998). Para remoção de partículas coloidais e suspensas (minerais e orgânicas), que promovem turbidez foi empregado o processo de coagulação/floculação com três coagulantes naturais: quitosana em pó (POLIMAR), o tanino Tanfloc SG em pó (TANAC) e sementes de mamão Carica papaya (provinda de resíduo doméstico). As sementes foram submetidas às etapas de lavagem, secagem à 105 C por 24 h na Estufa S. E. Retilínea Mod. 315/3 e trituração em um processador de alimentos. Os ensaios de coagulação/floculação foram realizados num equipamento Jar-Test Microcontrolado marca Milan, Mod. JT 203 com béqueres de 600 ml acoplados aos agitadores para avaliar a eficiência de cada coagulante. À temperatura ambiente e com ph ajustado em 8,3 com soluções de H2SO4 1 N e NaOH 5 N o soro de queijo foi adicionado aos béqueres juntamente com os coagulantes em concentrações 0,95 g/l para quitosana e 1 g/l para Tanfloc e semente de mamão, em seguida houve a homogeneização a 120 rpm por 1 minuto. Ao final desta etapa, foi empregada a agitação intermitente (15 minutos de agitação a 10 rpm e 45 minutos de repouso) por 6 horas de acordo com a proposta adaptada de Mendes (2014). O sobrenadante foi avaliado segundo turbidez, DQO e COT. 3 Resultados e Discussão Os parâmetros de caracterização da turbidez, DQO e COT do soro bruto foram elevados apresentando valores de: UNT, 53,7 g/l e 19,11 g/l, respectivamente. Portanto, estes resultados conferem a importância deste mesmo ser submetido a um prétratamento por apresentar alta carga orgânica e elevada turbidez que prejudica as etapas posteriores de tratamento Processos Oxidativos Avançados e biológico. O ph é um parâmetro importante no processo de coagulação/floculação uma vez que

4 Simpósio de Tecnologia Ambiental e de Biocombustíveis 4 cada coagulante tem uma faixa ótima de operação. Como o foco deste trabalho foi avaliar o processo de coagulação/floculação optou-se em trabalhar no ph ótimo já estabelecido por Mendes (2014). Após ajuste do ph inicial do soro de 3,5 para 8,3 houve a formação de precipitado. Na Tabela 1 são apresentadas as remoções de turbidez, DQO e COT obtidas pelos coagulantes após a realização dos ensaios. Tabela 1 Porcentagem de remoção de turbidez, DQO e COT de cada agente coagulante/floculante. Coagulante % remoção % remoção % remoção de turbidez de DQO de COT Quitosana 79,6 14,55 13,97 Tanfloc 89,7 14,65 13,40 Semente de mamão 95,5 21,77 17,37 O processo de coagulação/floculação no pré-tratamento do soro de queijo bruto foi eficiente para os coagulantes testados, principalmente em questão ao parâmetro turbidez que alcançou valores de remoção elevados para todos agentes coagulantes sendo aproximadamente 80% para quitosana, 90 % para Tanfloc e 95% para semente de mamão. Observou-se que o comportamento dos coagulantes quitosana e Tanfloc foram similares quanto à remoção de DQO e COT. Entretanto, a quitosana apresentou eficiência inferior na remoção de turbidez, não se destacando como bom coagulante entre os avaliados. A semente de mamão apresentou os melhores resultados como agente coagulante no pré-tratamento de soro de queijo bruto, atingindo os valores de aproximadamente 95% para turbidez, 22% para DQO e 17% para COT. Este resultado é de relevante importância para como pré-tratamento de soro de queijo bruto visando etapas posteriores de POAs seguido de processo biológico, visando melhor eficiência global de tratamento deste resíduo. 4 Conclusões Os coagulantes testados mostraram-se eficientes no pré-tratamento do soro de queijo bruto proveniente da indústria láctica, exceto para a quitosana que apresentou menor remoção de turbidez.

5 Simpósio de Tecnologia Ambiental e de Biocombustíveis 5 Dentre os agentes coagulantes/floculantes testados para a remoção de turbidez, DQO e COT, a semente de mamão processada (seca, triturada e peneirada) obteve elevadas eficiências, mostrando-se como agente coagulante/floculante promissor. 5 Agradecimentos/ Apoio financeiro Os autores deste trabalho agradecem ao Programa de Pós-Graduação da FEQ/UFU pela infraestrutura disponibilizada e à CNPq pelo apoio financeiro. Referências AMERICAN PUBLIC HEALTH ASSOCIATION- APHA. Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater. 20. ed. Washington: APHA, BALDASSO, C.; BARROS, T. C.; TESSARO, I. C. Concentration and purification of whey proteins by ultrafiltration, Desalination, v. 278, p , BELTRÁN-HEREDIA, J.; SÁNCHES-MARTIN, J.; DÁVILA-ACEDO, M. A. Optimization of the synthesis of a new coagulant from a tannin extract, Journal of Hazardous Materials, v. 6, p , CARVALHO, F.; PRAZERES, A. R.; RIVAS, J. Cheese whey wastewater: characterization and treatment. Science of the total environment, v. 445, p , FRANCO, D. S. P.; MARTINS, J. M.; RODRIGUES, L. M.; ALMEIDA, A. R. F. Análise do processo de secagem de sementes de mamão utilizado como biomassa adsorvente no tratamento de efluentes. Rev. de Ci. Exatas, RJ, EDUR, v. 27/31, n. 2, p , MELO, M.L.S. Caracterização, estabilidade oxidativa e determinação do potencial energético do biodiesel derivado do mamão (Carica papaya L.): uma fonte não convencional. Tese de Doutorado. Programa de Pós Graduação em Química. Universidade Federal do Paraíba, João Pessoa, MENDES, P. R. A. Integração de processos físico-químicos e oxidativos avançados no tratamento de efluentes da indústria de laticínios. Dissertação (Mestrado em Ciências). Escola de Engenharia de Lorena, Universidade de São Paulo, Lorena, SARKAR, B.; CHALRABART, P. P.; VIJAYKUMAR, A.; KALE, V. Wastewater treatment in dairy industries possibility of reuse. Desalination, v. 195, p , WOLF, G.; SCHNEIDER, R. M.; BONGIOVANI. M. C.; ULIANA, E. M.; AMARAL, A. G., Application of coagulation/flocculation process of dairy wastewater from conventional treatment using natural coagulant for reuse, Chemical Engineering Transactions, v. 43, p , 2015.