Proceso de nixtamalizacion y tratamiento del agua de nejayote

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TRATAMIENTO DEL AGUA RESIDUAL EN EL PROCESO DE NIXTAMALIZACION Presentado por: Anguiano Violeta Carrillo Torres Juan Ulises Nunez Fernandez Z. Nayzeth Renteria Garcia C. Horacio Tijuana B.C. mayo 2012. Profesor: Ing. Ramon Quinones Materia: Tratamiento de aguas

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Tratamiento de Aguas

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TRATAMIENTO DEL AGUA RESIDUAL EN EL PROCESO DE NIXTAMALIZACION

Presentado por:

Anguiano Violeta Carrillo Torres Juan Ulises

Nunez Fernandez Z. Nayzeth

Renteria Garcia C. Horacio

Tijuana B.C. mayo 2012.

Profesor: Ing. Ramon Quinones

Materia: Tratamiento de aguas

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NIXTAMALIZACIÓN

La nixtamalización es el proceso milenario de origen mesoamericano por el cual se prepara la harina de maíz.

La palabra proviene de nixtamal, a su vez del náhuatl nextli ("cenizas de cal") y tamalli (masa de maíz cocido).

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NIXTAMALIZACIÓN

Origen

La historia inició junto con la historia del consumo de tortilla en Mesoamérica(actual México y Centroamérica).

La fabricación de tortillas a partir del maíz seco inició cuando la sociedad prehispánica guardó el grano de cada cosecha para transformarlo en algo que pudiera comer. Así, convirtió el grano duro y seco en una masa con la que debió hacer las primeras tortillas.

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AguaCal Maiz

Proceso de nixtamalizacion

Nixtamal

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NEJAYOTE

Se estima que en México el consumo anual de maíz por habitante, principalmente en forma de tortilla, es de 90 kg en promedio. Para poder fabricar la tortilla el grano de maíz es sometido al proceso conocido como “nixtamalización”, el cuál consiste en someter al grano entre 15 min. a 1 hora, a un cocimiento con agua y Ca(OH)2; dejarlo reposar a temperatura ambiente durante 8-19 horas y posteriormente lavarlo con grandes cantidades de agua, obteniendo así el grano de maíz blando y sin cascarilla conocido como “nixtamal” y las aguas residuales conocidas como “nejayote”.

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NEJAYOTE (AGUA DE COCIMIENTO).

El nejayote es considerado un contaminante por el pH alcalino y la gran carga de materia orgánica en solución y en suspensión contenida en el mismo. En el nejayote se solubilizan minerales, grasas, vitaminas y algunas proteínas como las albúminas y las globulinas.

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Las aguas residuales generadas durante la nixtamalización se les ha concedido poca importancia ya que son consideradas aguas de desecho y generalmente son arrojadas al drenaje o directamente al entorno, contribuyendo así al problema de contaminación ambiental, ya que estas poseen una demanda bioquímica de oxigeno del orden de 2700 mg O2/l.

(Rivera,1994).

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El nejayote por su alto contenido de cenizas 23.15%, las cuales contienen de 7.13 a 13.06% de calcio (Almeida y Millán, 1986) podría ser utilizado como una fuente alterna de calcio.

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Debido a estas características, el nejayote puede ser un excelente medio para el desarrollo y proliferación de microorganismos, sobre todo aquellos llamados alcalófilos o álcali-tolerantes.

El nejayote al contar con un gran número de nutrientes provenientes del grano de maíz y un elevado valor de pH constituye un nicho para el desarrollo de este tipo de bacterias alcalinas o álcalitolerantes. Sin embargo, existen pocos trabajos acerca del aislamiento de microorganismos provenientes del nejayote.

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Se han aislado microorganismos presentes en procesos fermentativos del maíz nixtamalizado, encontrándose principalmente bacterias acido lácticas 3-8 y algunas especies de Bacillus 9 dentro de los cuales se encontraron productores de antibióticos.Sin embargo, para someter al maíz nixtamalizado a fermentación, éste debe ser lavado con agua para eliminar sólidos y el Ca(OH)2, por lo que el pH es neutro y los microorganismos crecen bajo estas condiciones.

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Se han aislado microorganismos presente en muestras de suelo contaminadas con nejayote. Estas bacterias ayudaron a disminuir la carga orgánica del nejayote para poder ser desechado. Sin embargo, nunca se identificaron los microorganismos presentes en la mezcla y el pH era ajustado a 6 para propiciar el crecimiento microbiano.

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ANÁLISIS

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ANÁLISIS

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ANÁLISIS

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RESULTADOS

Solidos suspendidos 270 mg/l

Turbidez 451 FAU

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ELIMINACIÓN DE SÓLIDOS SUSPENDIDOS EN

NEJAYOTE Y MANEJO PARA SU REUTILIZACIONEn este se presenta un tratamiento para el agua residual

del proceso de Nixtamalización tradicional conocido como nejayote, el cual tiene un alto contenido de materia orgánica de 5.5 a 12.5% de sólidos Estos sólidos tienen una demanda bioquímica de oxígeno que va de 23,000 a 30,000 ppm y un pH mayor a 10. El tratamiento del nejayote se hizo a través de una sedimentación empleando algunos floculantes biológicos y control de pH con CO2 en un tanque sedimentador. con la finalidad de cumplir la NOM-002 ECOL, para descargar el efluente al drenaje municipal, la norma solicita que la descarga de líquidos sea a temperatura ambiente, con un pH neutro y hasta 200 ppm de DQO.

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enfriar el nejayote y neutralizar el pH así como sedimentar los sólidos de forma sencilla para poder reutilizarlos

OBJETIVO

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MATERIALES UTILIZADOS COMO FLOCULANTES

gomas

quitosano

pectina

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QUITOSANOEs un polisacárido lineal compuesto de cadenas distribuidas aleatoriamente Esta sustancia tiene gran cantidad de aplicaciones comerciales y biomédicas.

El quitosano se produce comercialmente mediante la desacetilación de la quitina, que es un elemento estructural en el exoesqueleto de los crustáceos (cangrejos, gambas, langostas, etc.).

El quitosano se emplea en la filtración y depurado de aguas, allí donde es necesario remover partículas en suspensión de un líquido; en combinación con la bentonita, gelatina u otros agentes ligantes se emplea en la clarificación del vino y de la cerveza. Añadido tras el proceso de vertido, mejora la floculación y arrastra las células de levadura, partículas procedentes de las frutas y otros detritus que disminuyen la calidad del vino. 

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PECTINA

Las pectinas son una mezcla de polímeros ácidos y neutros muy ramificados. Constituyen el 30 % del peso seco de la pared celular primaria de células vegetales. En presencia de agua forman geles. 

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Los resultados en el nejayote después del tratamiento que se logra una reducción significativa en la concentración de materia orgánica del agua residual, bajando el DQO de 22,950 mg/l a 1,943 mg/l, lo cual representa un porcentaje de eficiencia del 91%.

RESULTADOS

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Al nixtamalizar un kilo de maíz se generan de 5 a 6 litros de agua residual.

 

El nejayote es un residuo tratable por vía anaerobia, y con un litro de nejayote es posible producir 14 litros de biogás. El efluente del proceso se puede usar para el riego de áreas verde sin riesgos sanitarios. 

En una Zona Metropolitana se producen 230 metros cubicos de nejayote al día. 

Si se construyen 3 unidades de tratamiento con capacidad de 100 m3/día. 

Cada unidad producirá 1,428 m3/día de biogás, que equivalen a 555 kilos de gas LP, con valor antes de IVA de $5 261.40 pesos. 

OBTENCION DE BIOGAS A PARTIR DE NEJAYOTE

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CINETICAS EN LOTE PARA LA PRODUCCIÓN DE BIOGAS A PARTIR DE NEJAYOTE

El nejayote es el agua residual delproceso de nixtamalización del maíz, es muy alcalino y altamente contaminante, con una demanda química de oxígeno cercana a 25 g/L. (1).

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En el siguiente trabajo se evaluó el efecto de la concentración de DQO, el pH, y la

temperatura en la digestión anaerobia de este efluente para encontrar las mejores condiciones para la producción de biogás.

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MATERIAL Y MÉTODOS

Figura 1 Caracterización del nejayote y cinéticas por lote

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Los sólidos sedimentados del nejayote fueron separados y el sobrenadante se diluyó con agua residual municipal para llevar a cabo las distintas cinéticas.

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El biogás fue cuantificado por desplazamiento de solución salina satura da a pH 2 y la composición se determinó por cromatografías de gases (figura 2)

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Resultados. Al sedimentar el nejayote, la concentración de sólidos se reducen considerablemente indicando una reducción de materia orgánica biodegradable

Tabla (1) Sólidos después de la sedimentación

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La figura 2 presenta la producción de biogás de las cinéticas a distintas concentraciones de DQO y se observa que con una concentración de DQO de 2212 mg/L se presenta mayor producción de biogás y remoción de la DQO pero con un alto porcentaje de CO2 (70%).

La mejor producción de metano que se obtiene a una concentración de 1687 mg/L de DQO (tabla 2).

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Figura. 2. Producción de biogás a distintas concentracionesde nejayote

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Probando el efecto del pH inicial se encontró que hay un efecto significativo ya que las eficiencias de remoción y la producción de metano indican que la metanogénesis se

llevó a cabo, obteniendo un pH final de las muestras cercano a la neutralidad.

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Con respecto a la temperatura se muestra que a 25° C presenta el mayor porcentaje de

CH4 y a 60°C se obtiene una alta producción de CO2, indicando un proceso fermentativo lento, reflejado en la eficiencia de remocion de DQO.

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TABLA 2 VARIABLES DE RESPUESTA DE CINÉTICAS EN LOTE

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Conclusiones Con altas concentraciones de nejayote 2212 mg/L, la producción de biogás fue mayor, pero con bajo contenido de CH4. La mejor producción de metano fue a la concentración 1687 mg/L de DQO. El pH inicial no muestra un efecto negativo en la metanogénesis y la temperatura es un factor que por arriba de los 50°C, da como producto principal CO2.

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BIBLIOGRAFÍA

1. Pedroza y Duran 1990, Biol Wast 32, 17-27

2. APHA, AWWA (2005). Standard methods for the

examination of water and wastewater. 21st

edition. American public health association.

Washington, D.C.