EL TRATAMIENTO DE VINAZAS

CAMPO TECNICO

La presente invención tiene su campo en la química, mas específicamente en la industria tequilera, ya que proporciona una novedosa metodología así como una formulación y aditivos para tratar líquidos residuales tales como vinazas resultantes de los procesos tequileros, mezcaleros y de otras variedades de agave utilizadas en la producción por fermentación, de bebidas alcohólicas.

Problema a resolver- Como es sabido las vinazas producen contaminación a los efluentes, por la elevada carga orgánica de sólidos suspendidos y disueltos, como por la condición de sus demás parámetros químicos considerados en las normas técnicas de control de contaminantes como son pH, temperatura, DBO, DQO, aniones y cationes disueltos. Además de que la mayor parte del material suspendido y disuelto en las vinazas lo forman diversas proteínas y azúcares; esteres, ácidos, alcoholes, compuestos fenólicos y melanoidinas; así como varios constituyentes normales de los vegetales como son celulosas, taninos y ligninas^, _2, 3) todos ellos son contaminantes que durante el proceso de producción del tequila se convierten en compuestos no biodegradables difíciles de remover, motivo por el cual, la presente invención tiene por objetivo minimizarlos mediante la utilización de un complejo de almidones encapsulados en zeolitas. ANTECEDENTES

El uso de almidones en el tratamiento de vinazas ha sido ampliamente estudiado y utilizado desde hace varias décadas, se encuentran patentes de varios tipos de almidones nativos (los que no tienen transformación química) y sus mezclas, así como de almidones modificados (con una o varias transformaciones químicas) y mezclas entre ellos y/o con almidones nativos o con otras substancias químicas como la acrilamida. El empleo de estos almidones cumple un triple objetivo: coagular los sólidos suspendidos, flocularlos y clarificarlos. Sin embargo, a la fecha no se ha empleado algún complejo químico o físico de almidones con zeolitas, ni algún compuesto a base sólo de almidones, nativos o modificados, ni sus mezclas entre ellos o con otras substancias químicas, que además de realizar la triple función anterior, también logre eliminar las proteínas que estén disueltas o suspendidas en el agua a tratar^. La composición promedio de las vinazas es como sigue: albúminas, azúcares reductores, esteres, ácidos, alcoholes, pectinas, oligosacaridos, compuestos fenólicos, melanoidinas, celulosas, taninos, lignina, grasa, cobre, sodio, fosforo, potasio, manganeso, níquel, compuestos nitrogenados, sulfuras, sulfates y zinc.

Se sabe que las mezclas de almidones modificados entre sí o con almidones nativos, mejoran la estabilidad de los geles obtenidos de ellos ₍₄ _ ₆₎ , pero en nuestra invención la estabilización de esta mezcla en forma de un pregel, permite incorporar por medio de calor una cantidad importante de zeolitas a la misma, formando un complejo de almidones encapsulados en zeolitas, resultando este complejo un material idóneo para realizar la cuádruple función de coagular, flocular, atrapar aniones y cationes disueltos y desproteinizar las aguas residuales en cuyo seno se encuentre éste material, eliminando con mayor facilidad la materia orgánica que esté presente en dichas aguas, en su caso vinazas de cualquier naturaleza y en particular vinazas tequileras. También es conocido el empleo de zeolitas en el tratamiento de aguas residuales, pero no en la forma de complejo con almidones ₍₈₎ . Las zeolitas son de muy diversos tipos (naturales y sintéticas) y cualesquiera de ellas es adecuada para los propósitos de esta invención ₍₈₎ . En cuanto a los almidones, es bien sabido que están constituidos por amilosa y amilopectina en diversas proporciones, siendo algunos formados preponderantemente por alguna de ambas substancias _(g), de la misma manera que con la zeolita, se establece que cualquier tipo de almidón, respecto de su constitución base de amilosa y amilopectina, o de sus modificaciones químicas es adecuado para los propósitos de esta tecnología, ya que el objeto de la misma es el obtener un complejo formado por ambas substancias, a saber, cualquier zeolita y cualquier almidón.

En la aplicación de estos materiales se presenta un proceso que no ha sido empleado anteriormente, el cual se denomina gelificación, que permite no sólo la eliminación de los sólidos suspendidos presentes, si no también la desnaturalización de las proteínas, tanto suspendidas como disueltas, por lo que requiere una presentación amplia _(10, n). Las proteínas son macromoléculas conformadas por aminoácidos. Cuando la proteína no ha sufrido ningún cambio en su interacción con el disolvente, se dice que presenta una estructura nativa. Se llama desnaturalización de las proteínas a la pérdida de las estructuras de orden superior, quedando la cadena polipeptídica reducida a un polímero estadístico sin ninguna estructura tridimensional fija. Cualquier factor que modifique la interacción de la proteína con el disolvente disminuirá su estabilidad en disolución y provocará la precipitación. Así, la desaparición total o parcial de la envoltura acuosa, la neutralización de las cargas eléctricas de tipo repulsivo o la ruptura de los puentes de hidrógeno facilitará la agregación intermolecular y provocará la precipitación, la cual suele ser consecuencia el fenómeno llamado desnaturalización y se dice entonces que la proteína se encuentra desnaturalizada. En una proteína cualquiera, la estructura nativa y la desnaturalizada tan sólo tienen en común la estructura primaría, es decir, la secuencia de aminoácidos que la componen, los demás niveles de organización estructural desaparecen. La desnaturalización provoca diversos efectos en la proteína _(10, n>:

A) Cambios en las propiedades hidrodinámicas de la proteína: aumenta la viscosidad y disminuyen el coeficiente de difusión.

B) Una drástica disminución de su solubilidad, ya que los residuos hidrofóbicos del interior aparecen en la superficie como proteína desnaturalizada.

Se hace la diferenciación de la gelificación de otros fenómenos similares en los que el grado de dispersión de una solución protéica también decrece (tal como ocurre con la asociación, agregación, polimerización, precipitación, floculación y coagulación). Generalmente las reacciones de asociación de proteínas, afectan a modificaciones que - alcanzan el nivel de subunidades o de la molécula de proteína, mientras que las reacciones de polimerización o agregación, implican la capacidad de formar complejos de gran tamaño; en tanto la precipitación incluye todas las reacciones de agregación conducentes a una pérdida total o parcial de solubilidad. La floculación se refiere a reacciones de agregación desordenada que se producen en ausencia de desnaturalización y que a menudo se originan a causa de la desaparición de repulsiones electrostáticas entre cadenas. Se definen como coagulación las reacciones de agregación no ordenadas que se producen con desnaturalización y en las que predominan las reacciones de agregación o las interacciones proteína-proteína con relación a las interacciones proteína- disolvente; esto conduce a la formación de un- gran coágulo.

En cambio, se denomina gelificación al proceso en el cual las moléculas desnaturalizadas se agregan para formar una red proteica ordenada ₍ n ₎ . La gelificación proteica no se aplica solamente para la formación de geles sólidos viscoelásticos, sino también para mejorar la absorción de agua, el espesado, la unión de partículas (adhesión) y para estabilizar emulsiones y espumas. Si bien están, ya establecidas las condiciones prácticas para la gelificación de las diversas proteínas, y no se lograra fácilmente el óptimo efecto a causa de factores ambientales, requiere de los pre tratamientos de la proteína, del empleo de mezclas de proteínas, que en la mayoría de los casos es recomendable aplicar un tratamiento térmico para conseguir la gelificación, en algunas ocasiones puede necesitarse un enfriamiento posterior y a veces, resulta aconsejable una acidificación ligera. Asimismo, puede necesitarse una adición de sales. Una manera de provocar la gelificación de proteínas, es añadir almidones que provoquen la gelificación de las proteínas por la formación de agregados que conforman una red de proteínas y almidón, red que precipita rápidamente si el almidón forma parte de un complejo con las zeolitas, cuya estructura es similar a una jaula, consistiendo en tetraedros de oxido de silicio y oxido de aluminio unidos por átomos de oxigeno compartidos. Las cargas negativas de las unidades de los óxidos de aluminio se equilibran con la presencia de cationes intercambiables como: calcio, magnesio, sodio, potasio y fierro. Se destaca su capacidad efectiva de adsorber altos niveles de amoniaco. Como se señalo anteriormente, las vinazas contienen elevada carga orgánica de sólidos suspendidos y disueltos de modo que la mayor parte del material suspendido y disuelto en las vinazas lo forman diversas proteínas y azúcares; ésteres, ácidos, alcoholes, compuestos fenólicos y melanoidinas; así como varios constituyentes normales de los vegetales como son celulosas, taninos y ligninas. En su mayor parte son contaminantes no biodegradables y difíciles de eliminar.

Bibibliografía. (1) XVII Semana de la Investigación Científica 2006 - Avances en la Investigación Científica en CUCBA Páginas 206-208, ISBN 970-27-1045-6.

(2) Consejo Regulador del Tequila (CRT), publicación de Abril 2003.

(3) Tratamiento de vinazas tequileras con bacterias anaeróbicas. C. Pelayo Ortiz, V.

González Álvarez. Memorias del X Congreso de la Sociedad Mexicana de Biotecnología y Bioingeniería, 2003.

(4) Recent Advances in Modified Starch as Flocculant. Xing Guo-xiu, Zhang Shu-fen*, Ju

Ben-zhi, Yang Jin-zong. The Proceedings of the 3rd International Conference on Functional Molecules.

(5) Reduction of solids and organic load concentrations in tequila vinasses using a poly 15 acrylamide (PAM) polymer flocculant. G. Iñiguez Covarrubias, F. Peraza Luna.

Rev. Int. Contam. Ambient. 23 (1 ) 17-24, 2007. (6) Cationic starch: an effective flocculating agent. References and further reading may be available for this article. To view references and further reading you must purchase this article.S. Pal, D. Mal and R.P. Singh Carbohydrate Polymers Volume 59, Issue 4, 15 March 2005, Pages 417-423.

(7) Synthesis, characterization, and properties of polymeric flocculant with the function of 20 trapping heavy metal ions. Xuekui Hao, Qing Chang, Xiaohong Li. Journal of Applied Polymer Science, Volume 112 Issue 1 , Pages 135- 141 Copyright, 2010 Wiley Periodicals, Inc.

(8) La Zeolita, una Piedra que Hierve, P. Bosch, I. Schifter; Col. La Ciencia desde México, No. 55, Fondo de Cultura Económica, México 1988.

(9) Química de los alimentos. E. Primo Yúfera. Ed. Síntesis (1997).

(10) La estructura de las proteínas. Dr. Rogelio Rodríguez Sotres. Departamento de Bioquímica de la Facultad de Química de la UNAM. Material educativo disponible en la página electrónica: depa.pquim.unam.mx/proteinas/estructura/index.html. (11) Bioquímica con aplicaciones clínicas. Devlin Thomas, M. Ed Reverté, 4ta edición 2004.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Los detalles característicos de estos aditivos, formulación y metodología para el tratamiento de vinazas así como su procedimiento de aplicación se muestran claramente en la siguiente descripción y en la figura que se acompaña, las cuales se mencionan a manera de ejemplos y no deben considerarse como limitativas. descripción de la figura:

La figura 1 ilustra un diagrama esquemático donde se aprecia el presente proceso para tratamiento de vinazas. Con referencia a dicha figura, el procedimiento para el tratamiento de vinazas esta diseñado para acoplarse a la etapa final del proceso de manufactura de plantas productoras de tequila y se compone de los siguientes pasos:

I.- Transportar las vinazas resultantes por medio de tubería convencional auxiliándose de una bomba 1, las impulsa hasta un primer tanque de recolección 1b, fabricado en acero inoxidable. II. - Almacenar las vinazas a una temperatura de entre 60 y 90 °C que es la temperatura promedio a la que salen del proceso de manufactura del tequila. Cabe señalar que este procedimiento para el tratamiento de vinazas opera más eficientemente cuando la temperatura de las mismas es puntualmente de 90 °C. Para el flujo de entrada de vinazas, la tubería de entrada esta dotada de una primera válvula, ubicada próxima al borde superior del tanque, la cual regula la cantidad de vinazas que entra, además en esta zona superior se localiza una tapa 1a, la cual al mismo tiempo que evita derramamientos, cierra herméticamente al tanque de recolección, reduciendo así la perdida de temperatura en las vinazas. Es importante decir que este procedimiento puede opcionalmente operar con las vinazas "frías" es decir a una temperatura de entre 10 y 20 °C, para ello es necesario dejar reaccionar el doble del tiempo para obtener el efecto desproteinisante de la mezcla de reactivos con la Bentonita. Para la salida de las vinazas el tanque de recolección cuenta con una tubería de salida ubicada en su zona inferior para que por medio de gravedad salgan del tanque las vinazas. Esta salida regula su flujo por medio de una segunda válvula.

III. - Transportar las vinazas hasta un segundo tanque denominado de reacción 2, el cual cuenta con: a) una tubería de entrada que se conecta con la tubería de salida de vinazas del tanque de recolección;

b) un motor 2a, de 3 HP dotado de con un botón de arranque y uno de paro;

c) un agitador de propela 2b, que gira entre 19 y 21 rpm, para asegurar que no se rompa el floculo además de la correcta homogenización de la mezcla, ya que en el interior del tanque de reacción además de las vinazas, se introducen por medio de;

d) una compuerta 2c, unos aditivos, (óxidos de calcio, aluminio y magnesio) y una formulación, esta última compuesta por: un compuesto de almidón-goma que en encapsula zeolitas y bentonita hidratada. Una tubería de salida de vinazas tratadas, localizada en la zona inferior del tanque de reacción 2, el flujo de vinazas tratadas esta regulado por medio de una válvula.

IV. - Transportar las vinazas tratadas provenientes del tanque de reacción 2, hasta una sección de tubería que cuenta con una bomba 3, la cual impulsa a las vinazas tratadas hasta un sedimentador 3a, (o en su defecto una maquina centrifuga, dada la condición económica de la empresa) que actúa separando las vinazas tratadas. Dicha sección de tubería termina en un direccionador triple 3b, al que se le conectan tres tuberías 3c, 3d y 3e, las que por medio de sus respectivas válvulas permiten el flujo de las vinazas tratadas.

a. La primer tubería 3c, re-ingresa las vinazas al tanque de reacción, mismo que cuenta en su parte superior con una tubería de entrada para recibirla. Es importante que para el reingreso de las vinazas las dos tuberías 3d y 3e permanezcan cerradas, una vez que se llevo acabo la re circulación del lote de 400 L, la primer tubería 3c, es cerrada para que puedan las vinazas fluir por medio de;

b. La segunda tubería 3d, que conduce las vinazas tratadas hasta un tanque de precipitación de lodos 4, mismo que esta dotado de un tanque para la recolección de sus lodos 5 y

c. La tercera tubería 3e, que transporta el agua resultante de las vinazas tratadas hasta un tanque de tratamiento 6, donde se adicionan productos enzimáticos y bacteriológicos. Finalmente, el tanque de tratamiento 6, se trasladan las aguas resultantes hasta un par de filtros (no ilustrados), el primero de los cuenta con carbón y el segundo filtro tiene zeolitas que limpian el agua la grado de hacerla potable.

Es importante destacar que al inicio de este método las vinazas se neutralizan, situación que lleva a un mayor consumo del reactivo neutralizante al permanecer las vinazas tratadas con el coagulante y el desproteinisante llegando a presentar mejor efecto durante el tratamiento enzimático, cabe señalar que este proceso cuando necesita de tratamiento con microorganismos si se requiere neutralización, aunque la presente invención también propone una mezcla opcional utilizable en vinazas sin neutralizar la cual se explica mas adelante en esta descripción, por otra parte en la etapa de reacción es necesaria la incorporación de aditivos, formulaciones y en algunos casos cepas bacterianas así como enzimas, motivo por el cual serán previamente preparadas en el laboratorio de control de calidad por personal capacitado de modo, que este departamento es quien entrega al operador dichos compuestos para que únicamente los deposite y vigile que se mezclen en el tanque de reacción.

Preparación de los aditivos

1.- Hidróxido de calcio 3,840 gr.

2 - Sulfato de aluminio comercial 1 ,860 gr. No se mezclan, se adicionan secuencialmente en el interior del tanque de reacción, es decir, se agrega la cal y después el Sulfato de aluminio, este último se pulveriza a malla 30. Ambos materiales se utilizan para obtener condiciones neutralizantes y floculantes en las vinazas.

Preparación del almidón-goma - como se menciono antes, el almidón-goma se encapsulará en las zeolitas una vez que entren en contacto, para ello se pesan en una báscula preferentemente digital los siguientes componentes para obtener las siguientes partes:

1. - Almidón catiónico base comercial 60 g

2. - Almidón Waxy base comercial 40 g

Mezcla "A" 3. - Agua potable 150 mi

4. - Cloruro de sodio 1.5 g

5. - Epiclorhidrina 1.0 mi

Solución "B" 1.- Hidróxido de potasio 6.0 g

2 - Agua potable 40 mi Parte "C" 1 - Goma Xantana 20 g

2. - Agua potable 2,060 mi

3. - Kathon LX 2.5 mi.

Procedimiento para la obtención del almidón-goma.

a. Preparar en tanques de acero la parte A y la solución B, por separado. b. Añadir la solución B a la mezcla A, lentamente a lo largo de 30 min.

c. Calentar esta dispersión hasta los 50 °C. Si se presenta una exotérmica que sube la temperatura, al llegar a 55 °C, se enfría la dispersión de manera que la temperatura oscile en el rango 55 °C < T < 60 °C. Mantener así mientras dure la exotérmica, o por lo menos 40 min. si la exotérmica no se presenta. Cuando espontáneamente baje la temperatura a 50 °C, o después de los 40 minutos,

d. Añadir el agua de la parte C y calentar a 50 °C, entonces añadir la goma lentamente dispersándola, manteniendo la temperatura en 50 °C por 30 min.

e. Subir temperatura hasta los 65 °C y mantenerlos así por 20 min. f. Enfriar a temperatura ambiente (30 °C preferentemente) y agregar los 2.5 mi de Kathon LX.

g. Obtener 2,381 gramos de mezcla en 2,334 mi

h. Reticular una mezcla de tres partes de almidón catiónico con dos partes de almidón Waxy (Waxysol 2030), luego

i. Injertar a este reticulado goma Xantana, generándose de esta manera el almidón-goma.

j. Adicionar a la mezcla de los almidones, 1.2 Kg de zeolitas malla 14-30 para que estas los absorban.

Para la preparación del almidón-goma se tiene la siguiente alternativa se realiza una mezcla de almidones y agua que formaran un gel o goma mismo que sirve como floculante, dicho almidón-goma se compone de 2.5% de almidón catiónico (preferentemente Catiotex Q05), 2.5% de almidón nativo y 95% de agua potable de manera que se colocan los almidones y el agua en un tanque con chaqueta y luego se calientan hasta 70 °C hasta formar el pre gel o goma y luego dejar enfriar a temperatura ambiente.

A continuación se describe un método opcional para preparar la mezcla para tratar líquidos residuales, que se lleva acabo, por medio de los siguientes pasos: i. aplicar 2.334 L de almidón-goma mezclando hasta su dispersión total, si fuera preciso se dispersan previamente en parte del agua a tratar; durante el agitamiento

ii. añadir en 23.2 L de la dispersión de bentonita hidratada, luego se deja, iii. reposar por 1 hora,

iv. decantar los lodos precipitados y agitando el líquido remanente,

v. Añadir el mezcla de almidón nativo-almidón catiónico en doble de la cantidad indicada en la preparación del almidón

vi. No neutralizar.

vii. Dejar reposar por 1 hora y

viii. Decantar los sedimentos.

ix. Al agua remanente, añadir 4 gr de enzimas y 4 grs de microorganismos y se deja reaccionar por 24-48 horas. x. Decantar los lodos y se dispone del agua. Se reúnen todos los lodos, a los cuales por aspersión, se les mezclan 100 mi de microorganismos diluido en 5 L de agua.

xi. Reposar y escurrir por 72 horas, se neutralizan los lodos y se verifica la inactividad bacteriana, se dispone de ellos para continuar con el procedimiento. xii. El líquido se filtra por Zeolitas.

Entonces podemos establecer que cualquier tipo de almidón, respecto de su constitución base de amilosa y amilopectina, o de sus modificaciones químicas, además de zeolitas naturales o sintéticas y cualquier almidón adicionado de Bentonita es adecuado para los propósitos de esta tecnología.

Preparación de Bentonita hidratada. Hidratar la bentonita comercial (Ferragel Z), ya que viene en polvo, es importante recalcar que este componente logra reducir las proteínas disueltas o suspendidas en las vinazas, de tal modo que efectúa su función como desproteinisante además de actuar como clarificante. 1.- Bentonita comercial 630 gr

2.-Agua potable 3,570 mi

Procedimiento para preparación de Bentonita hidratada,

a.- Dispersar la bentonita en el agua.

b.- Reposar por 10 min antes de continuar.

c- Obtener 4,320 gr de dispersión en 3,600 mi.

Opcionalmente la bentonita se puede preparar de la siguiente manera. Formar una pasta con 19% de bentonita y 81 % de agua potable y se deja reposar durante 10 min.

Para obtener la formulación se manda el almidón goma y la bentonita hidratada a una mezcladora de esta manera se forma un producto listo para recibir las zeolitas. La adición de los aditivos, la formulación y las zeolitas en las vinazas calientes provoca un choque térmico. Aunque como se menciono anteriormente el presente proceso también puede operar con las vinazas "frías" es decir a una temperatura de entre 10 y 20 °C, para ello es necesario adecuar la formulación y los aditivos calentándolos a 90 °C para seguir asegurando el choque térmico.

Para los ajustes de las formulaciones anteriores se realizaron las siguientes pruebas experimentales las cuales se realizaron por el "método de jarras" tomándose 100 mi. de vinazas para cada prueba a 80 °C y con pH 4.

La primera prueba se realizo con materiales existentes en la planta IMSA S. A. de C. V. ubicada en la zona Industrial de Guadalajara Jalisco y se utilizaron floculantes comerciales. Esta prueba se realizo con adición directa en polvo. La segunda prueba se llevo acabo con mezclas de los materiales en polvo utilizados en la primera prueba. La tercera prueba se hizo con los materiales en suspensión. Y la cuarta prueba tubo lugar con mezclas de los materiales en soluciónaos resultados entregados se llevaron acabo con espectrofotómetro Hach 2700.

Con la finalidad de evitar el uso de agua en la formación de suspensiones, al agregar más agua a la vinaza a tratar, se realizan pruebas de adición en polvo, se pretende que los materiales al entrar en contacto con el agua de vinaza se hinchen e incrementen su volumen lo cual ocasione un arrastre de partículas en su descenso.

Material en polvo dosis ppm CA % Disminución % Disminución

(gr) SS Pt Co SS CA

Limite permitido - 75 — — —

Vinaza sin tratar 0 12634 75229 0 0.00

Almidón catiónico ; 1 13809 77000 -9.30 -2.35

Inagel 1 13265 78900 -4.99 -4.88

Almidón Waxisol 1 13061 76800 -3.38 -2.09 polímero anionico ! 0.4 11600 13689 8.18 81.80 polímero catiónico 0.4 10456 11051 17.24 85.31

Goma guar 1 10400 16789 17.68 77.68

Goma Xantana 1 9500 14560 24.81 80.65

Grenetina ¡ 1 3480 11571 72.46 84.62

Celite is 740 12730 94.14 83.08 Sílice 5 179 9403 98.58 87.50

Bentonita 5 47 4695 99.63 93.76

Estas pruebas resultaron ser poco satisfactorias ya que al agregar los materiales en polvo, la mayoría aumenta los sólidos suspendidos. Sin embargo es de interés a la aplicación el efecto que presenta la Bentonita, una disminución de la cantidad de sólidos suspendidos y disminución del color de la vinaza tratada mayor al 90%.

Prueba mezcla de polvos - en esta prueba se llevaron acabo diferentes mezclas de los materiales utilizados en la primera prueba con la finalidad de verificar si estas mezclas tenían mayor eficiencia en los productos.

Material en olvo dosis m CA % Disminución % Disminución

No se obtuvieron resultados satisfactorios con la adición en polvo en mezclas, sin embargo, permite observar que la adición de Bentonita mejora la respuesta. Material en Suspensión dosis ppm CA % Disminución % Dismiri

(gr.) SS PtCo SS CA

Limite permitido — 75 — — —

Vinaza sin tratar 0 12634 75229 0 0

Sulfato de aluminio al 20% 5 10000 17890 20.85 76.22

Almidón waxy al 20% 8 9938 30678 21.34 59.22

Almidón cationico al 20% 8 9000 34897 28.76 53.61

Almidón waxy gel al 20% 8 8212 24678 35.00 67.20

Celite solución al 4% 8 7890 25678 37.55 65.87

Almidón gel 2 (cat-waxy) 8 6789 10987 46.26 85.40

Almidón ret 1 (cat- nat) 8 5678 15687 55.06 79.16

Bentonita activada al 15% 12 5045 9980 60.07 86.73

Bentonita sódica al 10% 12 4568 10987 63.84 85.40

Almidón cat gel al 20% 8 4500 23456 64.38 68.82

Almidón ret 2 (cat-wax) 8 3657 15660 71.05 79.18

Grenetina al 10% 2.5 3343 37760 73.54 49.81

Almidón gel 1 (cat-nat) 8 2456 9789 80.56 86.99

Carbón 1% 2.5 1638 27787 87.03 63.06

Sílice 5% 2.5 1021 25410 91.92 66.22

Filtro soln 5% 2.5 928 22490 92.65 70.10

Bentonita al 20% 5 25 3188 99.80 95.76

Esta prueba es satisfactoria ya que se logro disminuir un mayor número de sólidos suspendidos y además presenta también disminución del color. Nuevamente la Bentonita destaca por su efecto.

Pruebas de mezclas en suspensión.

Material en Suspensión dosis ppm CA % Disminución \ % Disminución

Almidón gel (cat-nat) 1

Polímero catationico 1 744 11051 94.11 85.31

Almidón ret (cat-wax) 8

Celite 4% 8 600 6700 95.25 91.09 Bentonita activada 12

Almidón gel (cat-nat) 8

Celite 4% 8 481 7272 96.19 90.33

Bentonita activada 12

Almidón ret (cat-nat) 10

Celite 4% 8 710 7180 94.38 90.46

Bentonita activada 12

Almidón ret (cat-nat) 10

Dióxido de silico 4% 8 525 8559 95.84 88.62

Bentonita sódica 12

Almidón ret (cat-wax) 10

Dióxido de silico 4% 8 976 11392 92.27 84.86

Bentonita sódica 12

Almidón gel (cat-nat) 8

Dióxido de silico 4% 8 610 9168 95.17 87.81 Bentonita sódica 12

" Filtró 5% 0.05

Bentonita 7% 0.07

Sílice 5% 0.05 186 12934 98.53 82.81

Carbón 3% 0.03

Grenetina 7% 0.07

Esta última prueba es la que presentan mejores resultados, observándose que la Bentonita hidrata es eficiente.

Prueba de dosificación de la bentonita.- Esta prueba de dosificación se lleva a cabo a diferentes concentraciones manteniendo la dosis del almidón gel constante en 1 mi.

Dosis ss r Ca % %

Bentonita (g) (ppm) PtCo disminución disminución de SS de CA

Lim. Permit — 75 — — — Vinaza sin

En base a la experimentación y según las pruebas de dosificación de la goma y la bentonita, se toman como referencia 400 L porque implican 100 gramos de almidón ya que se llego a la conclusión de que la mezcla con almidón catiónico y nativo en gel con bentonita hidratada es la mejor opción ya que reduce la cantidad de sólidos suspendidos a 59 ppm por debajo de la norma que marca 75 ppm y tenemos una mejor aclaración de las vinazas con una dosis de bentonita de 5 g y 1ml de almidón gel por cada 100 mi de vinaza además de que este proceso es muy económico.

En el tanque de reacción, se llevan a cabo los siguientes fenómenos: a) Gelifícación térmica.- etapa en la que el almidón pre-gel o goma forma complejos que retienen las partículas del material suspendido de las vinazas, así como las proteínas disueltas, permitiendo incorporar al gel todo este material que se forma por el efecto térmico de complejación con la zeolita, aumentando la densidad del complejo y contribuyendo a la sedimentación, lo que permite eliminar este material suspendido y disuelto.

b) Sedimentación por medio del complejo almidón-zeolita, se logra al adicionar a la mezcla de los almidones las zeolitas que contribuyen a la adsorción de agua que aumenta el peso del gel y permite un sedimento de mayor consistencia.

c) Centrifugar o sedimentar para separar el líquido de la vinaza tratada de los sólidos separados por la gelifícación.

d) Clarificación. Se obtiene al realizar eficientemente la centrifugación o bien la sedimentación en bajo flujo del liquido en el sedimentador.

e) Desproteinización que se lleva acabo por medio de la bentonita comercial, ya que logra reducir las proteínas disueltas o suspendidas en las vinazas efecto que se realiza en la etapa primaria de gelifícación térmica.. A continuación se describen los experimentos de Reticulación de almidón Xantato (Almidón Goma). Reticulación.-

Solución A 1. -almidón base comercial 100 g 10% H ₂ 0

2. -agua potable 150 mi

3. -cloruro de sodio 1.5 g

4. -epiclorohidrina 5.5 mi

Solución B 1.-Hidrixido de potasio

2 -agua potable

Procedimiento.

Preparar las soluciones A y B

Añadir la solución B a la solución A lentamente a lo largo de 30 min.

Calentar esta dispersión a 30 °C a lo largo de 45 min.

Mantener agitando por 4 hrs a una temperatura de 30 °C.

Conversión a almidón Xantanto de sodio Solución C 1.-Hidróxido de sodio 48 g

2.- agua 250 mi

Materiales D 1.- disulfuro de carbono 1.5 mi

2. -agua potable 100 mi

3.-acetona 750 mi

4. -éter 200 mi

Procedimiento.

1.- Preparar la solución C

2.- Añadir la solución C a la dispersión

3. - Añadir el disulfuro de carbono a la dispersión, en el fondo del recipiente

4. - Calentar este sistema a 45 °C y mantener agitando por 4 hrs

5. - Enfriar a temperatura ambiente

6. - Lavar sucesivamente con el agua, la acetona y el éter

7.- Secar al vacio y obtener un viscoamilograma para control de la viscosidad de la preparación. Ejemplo para el tratamiento de las vinazas con el presente procedimiento.

El operador llena el tanque de recolección a su máxima capacidad con 400 L de vinazas una temperatura de 90 °C resultantes de la manufactura de tequila. Tiempo de llenado 5 min. Luego conduce los 400 L de vinazas hasta al tanque de reacción. Donde el operador enciende el agitador de propela y adiciona aditivos y formulación, previamente preparados por control de calidad para que puedan tratar los 400 L de vinazas, Luego permite la Mezcla durante no menos de 20 min. Durante este tiempo las vinazas reducen su temperatura hasta 60 °C el operador abre válvula de salida del tanque de reacción y las cierra tuberías que conducen hasta el tanque de precipitación de lodos y el tanque de tratamiento bacteriológico, para re ingresar las vinazas tratadas al interior del tanque de reacción después de que se llevo acabo esta recirculación de los 400 L el operador cierra válvula de la misma y abre las de los dos tanques que están cerradas para continuar con su flujo. Por un lado se transportan las vinazas tratadas hasta el tanque de precipitación de lodos y los lodos resultantes son conducidos hasta el tanque de recolección de lodos. Luego se transportar las aguas tratadas resultantes del tanque de reacción, hasta el tanque de tratamiento bacteriológico donde se incorporan bacterias anaeróbicas tales como aerobacter, aerogenes, bacillus, subptilis, Klebsiella, aerogenes, pseudomonas sp y escherichia coli con enzimas proteolíticas, celulasas, amilasas, pectinoliosa, pectin metil estearasa, poligalacturonasa.

Al final de procesar las vinazas se obtienen en los tanques de lodos 5 y de tratamiento 6 de 25 a 30% de lodos y de 65 a 70% de agua tratada que puede ser utilizada para riego. La presente invención propone una formulación opcional para tratar las vinazas, la cual se obtiene al seguir los siguientes pasos: i) Sustituir la preparación del almidón-goma para ello, se prepara una mezcla de almidón nativo y almidón catiónico pre gelatinizados, 200grs de cada uno para 400 L de vinaza.

ii) Preparar la mezcla desproteinisante, de la misma manera que se señala en la preparación de bentonita hidratada en la reivindicación 1.

iii) Se mezclan los componentes de los dos pasos anteriores antes de agregar al tanque de reacción de vinazas.

iv) Se utiliza 1 gr. de la solución por cada litro de vinaza,

v) Mezclar y agitar por 30 min, luego se deja vi) Reposar y se filtra, se pasa al sedimentador o se centrifuga.

vii) El agua clarificada de la vinaza se deposita en el tanque de tratamiento enzimático y bacteriológico.

viii) El líquido resultante del tratamiento microbiologico se sedimenta, los lodos se mezclan con los obtenidos de la primera sedimentación y el líquido se filtra a través de Zeolita.

Composición de la formula.

No. Componente %

1. Almidón reticulado 30.77

2. - Bentonita 46.15

3. - Dióxido de sílice 15.38

4. - Goma de Xantano 7.69

Un kilo de esta fórmula se agrega a 10 litros de agua y de aquí 1 gramo a un litro de vinaza.

Preparación del almidón reticulado.

i) Primero se prepara una mezcla de:

1. - Almidón catatiónico 60%

2. - Almidón Waxy 40%

3. - Cloruro de sodio

4. - Epiclorhidrina

ii) Una segunda mezcla de:

1. - Hidróxido de sodio

2. - agua

iii) Mezclar la primera y segunda mezclas durante 30 min. Luego,

iv) Calentar la mezcla anterior durante 15 min a 30 °C,

v) Agregar goma Xantano y mas agua

vi) Mezclar bentonita y dióxido de silicio

Por otra parte se le hace un pre-tratamiento a las vinazas que consiste en:

i) Calentar el lote de vinazas a 50 °C.

ii) Agregar el almidón reticulado y agitar, en esta etapa se lleva acabo la

sedimentación.

iii) Separar los sólidos resultantes.