Übersicht

Die Lebensmittelindustrie ist für die Versorgung mit Rohstoffen zur Herstellung schadstofffreier Produkte für den menschlichen Verzehr direkt von der natürlichen Umwelt abhängig. Aufgrund der umfangreichen Verarbeitung einer großen Menge an Materialien sind die potenziellen Auswirkungen auf die Umwelt erheblich. Das gilt auch für die Getränkeindustrie.

Umweltbedenken in Bezug auf die Lebensmittelindustrie konzentrieren sich mehr auf organische Schadstoffbelastungen als auf die Auswirkungen von toxischen Substanzen. Wenn Schadstoffbelastungen unzureichend verhindert oder kontrolliert werden, belasten sie die kommunale Umweltschutzinfrastruktur oder haben negative Auswirkungen auf lokale Ökosysteme. Produktionstechniken, die Produktverluste kontrollieren, erfüllen die doppelte Funktion, Ausbeute und Effizienz zu verbessern und gleichzeitig potenzielle Abfall- und Verschmutzungsprobleme zu reduzieren.

Während die Verfügbarkeit von Trinkwasser von entscheidender Bedeutung ist, benötigt die Lebensmittelindustrie auch sehr große Wassermengen für eine Vielzahl von Verwendungszwecken, die nicht dem Verbrauch dienen, z und Kühlen des fertigen Produkts. Wassernutzungen werden anhand von Qualitätskriterien für verschiedene Anwendungen identifiziert, wobei die hochwertigsten Nutzungen häufig eine separate Behandlung erfordern, um vollständige Geruchs- und Geschmacksfreiheit und einheitliche Bedingungen zu gewährleisten.

Die Verarbeitung sehr großer Materialmengen führt zu einem potenziell großen Abfallproblem in der Produktionsphase. Verpackungsabfälle sind im Hinblick auf die Post-Consumer-Phase des Lebenszyklus eines Produkts Gegenstand zunehmender Besorgnis. In bestimmten Zweigen der Lebensmittelindustrie sind Verarbeitungstätigkeiten auch mit möglichen Luftemissionen und Geruchsbekämpfungsproblemen verbunden.

Trotz erheblicher Unterschiede zwischen den einzelnen Teilsektoren der Industrie haben Ansätze zur Vermeidung und Kontrolle der Umweltverschmutzung viele allgemeine Merkmale gemeinsam.

Wasserverschmutzungskontrolle

Die lebensmittelverarbeitende Industrie hat vor der Behandlung ein Rohabfallabwasser, das extrem reich an löslichen organischen Stoffen ist. Selbst kleine saisonale Anlagen haben wahrscheinlich eine Abfallmenge, die mit der von 15,000 bis 25,000 Einwohnern vergleichbar ist, wobei große Anlagen ungefähr die bevölkerungsäquivalente Abfallmenge von einer Viertelmillion Menschen aufweisen. Wenn ein abfließender Bach oder Wasserweg zu klein und organischer Abfall zu groß ist, nutzt der organische Abfall den gelösten Sauerstoff während des Stabilisierungsprozesses und verschmutzt oder verschlechtert den Wasserkörper, indem der Wert für gelösten Sauerstoff unter den erforderlichen Wert gesenkt wird normale Wasserorganismen. Die Abfälle aus lebensmittelverarbeitenden Betrieben sind in den meisten Fällen einer biologischen Behandlung zugänglich.

Die Abwasserstärke variiert je nach Anlage, spezifischen Prozessen und Eigenschaften des Rohprodukts erheblich. Aus wirtschaftlicher Sicht ist es normalerweise weniger kostspielig, einen hochfesten, geringvolumigen Abfall zu behandeln als einen großvolumigen, verdünnten Abfall. Aus diesem Grund sollten Abwässer mit einem hohen biologischen Sauerstoffbedarf (BSB), wie z. B. Blut von Hühnern oder Fleisch, aus der Kanalisation von Geflügel- und Fleischverpackungsbetrieben ferngehalten werden, um die Schadstoffbelastung zu verringern, und in Behältern zur getrennten Entsorgung in einem Nebenweg zurückgehalten werden. Produkte oder Tierkörperbeseitigungsanlage.

Abfallströme mit extremen pH-Werten (Säure) sollten wegen ihrer Auswirkungen auf die biologische Behandlung sorgfältig geprüft werden. Die Kombination von sauren und basischen Abfallströmen kann zu einer Neutralisierung führen, und wenn möglich, kann die Zusammenarbeit mit benachbarten Industrien sehr vorteilhaft sein.

Der flüssige Anteil von Abfällen aus der Lebensmittelverarbeitung wird normalerweise nach dem Absetzen als vorläufiger Schritt in jedem Behandlungsprozess gesiebt oder getrennt, so dass diese Abfälle als Müll entsorgt oder mit anderen Feststoffen in einem Nebenprodukt-Rückgewinnungsprogramm kombiniert werden können.

Die Behandlung von Abwasser kann durch eine Vielzahl physikalischer, chemischer und biologischer Verfahren erfolgen. Da Sekundärprozesse teurer sind, ist die maximale Nutzung der Primärbehandlung entscheidend für die Reduzierung der Belastungen. Die Primärbehandlung umfasst Prozesse wie Absetzen oder einfache Sedimentation, Filtration (Einzel-, Dual- und Multi-Media), Flockung, Flotation, Zentrifugation, Ionenaustausch, Umkehrosmose, Kohlenstoffabsorption und chemische Fällung. Absetzanlagen reichen von einfachen Absetzbecken bis hin zu ausgeklügelten Klärbecken, die speziell für die besonderen Eigenschaften des Abfallstroms entwickelt wurden.

Der Einsatz einer biologischen Sekundärbehandlung nach der Primärbehandlung ist häufig eine Notwendigkeit, um Abwasserstandards zu erreichen. Da die meisten Abwässer der Lebensmittel- und Getränkeindustrie hauptsächlich biologisch abbaubare organische Schadstoffe enthalten, versuchen biologische Prozesse, die als Zweitbehandlung verwendet werden, den BSB des Abfallstroms zu reduzieren, indem höhere Konzentrationen von Organismen und Sauerstoff in den Abfallstrom gemischt werden, um eine schnelle Oxidation und Stabilisierung des Abfallstroms zu erreichen bevor sie wieder an die Umwelt abgegeben werden.

Techniken und Kombinationen von Techniken können angepasst werden, um spezifische Abfallsituationen anzugehen. Für Molkereiabfälle hat sich beispielsweise eine anaerobe Behandlung zur Entfernung des größten Teils der Schadstofffracht mit einer aeroben Nachbehandlung zur weiteren Reduzierung des Rest-BSB und des chemischen Sauerstoffbedarfs (CSB) auf niedrige Werte und zur biologischen Entfernung von Nährstoffen bewährt Wirksam. Das Biogasgemisch aus Methan (CH₄) und CO₂ das aus der anaeroben Behandlung stammt, kann aufgefangen und als Alternative zu fossilen Brennstoffen oder als Quelle für die Stromerzeugung verwendet werden (typischerweise 0.30 m³ Biogas pro kg entzogenem CSB).

Weitere weit verbreitete Sekundärverfahren sind das Belebtschlammverfahren, aerobe Tropfkörper, Sprühbewässerung und die Nutzung verschiedener Teiche und Lagunen. Geruchsbelästigungen wurden mit Teichen mit unzureichender Tiefe in Verbindung gebracht. Gerüche aus anaeroben Prozessen können durch die Verwendung von Bodenfiltern entfernt werden, die unangenehme polare Gase oxidieren können.

Luftreinhaltung

Die Luftverschmutzung durch die Lebensmittelindustrie dreht sich mit wenigen Ausnahmen eher um unangenehme Gerüche als um giftige Luftemissionen. Aus diesem Grund haben beispielsweise viele Städte den Standort von Schlachthöfen in ihren Gesundheitsvorschriften geregelt. Isolierung ist eine offensichtliche Möglichkeit, Beschwerden der Gemeinschaft über Gerüche zu reduzieren. Der Geruch wird dadurch jedoch nicht entfernt. Gelegentlich können Geruchsbekämpfungsmaßnahmen wie Absorber oder Wäscher erforderlich sein.

Ein großes Gesundheitsproblem in der Lebensmittelindustrie sind Leckagen von Ammoniakgas aus Kühleinheiten. Ammoniak reizt die Augen und die Atemwege stark, und ein größeres Leck in die Umwelt könnte die Evakuierung der Anwohner erforderlich machen. Ein Leckkontrollplan und Notfallmaßnahmen sind erforderlich.

Lebensmittelprozesse, die Lösungsmittel verwenden (z. B. Speiseölverarbeitung), können Lösungsmitteldämpfe in die Atmosphäre freisetzen. Geschlossene Systeme und das Recycling von Lösungsmitteln sind die beste Kontrollmethode. Industrien wie die Zuckerrohrraffination, die Schwefelsäure und andere Säuren verwenden, können Schwefeloxide und andere Schadstoffe in die Atmosphäre freisetzen. Kontrollen wie Wäscher sollten verwendet werden.

Müllentsorgung

Fester Abfall kann ziemlich beträchtlich sein. Tomatenabfälle zum Konservieren können beispielsweise 15 bis 30 % der Gesamtmenge des verarbeiteten Produkts ausmachen; bei Erbsen und Mais liegt der Abfallanteil bei über 75 %. Durch Isolieren von festen Abfällen kann die Konzentration löslicher organischer Stoffe im Abwasser verringert werden und die trockeneren festen Abfälle können leichter als Nebenprodukte oder zu Fütterungszwecken und als Brennstoff verwendet werden.

Die Verwendung von Prozessnebenprodukten in einer Weise, die Einkommen schafft, wird die Gesamtkosten der Abfallbehandlung und schließlich die Kosten des Endprodukts reduzieren. Abfallfeststoffe sollten als Nahrungsquelle für Pflanzen und Tiere bewertet werden. Der Entwicklung von Märkten für Nebenprodukte oder für den Kompost, der durch Umwandlung organischer Abfallmaterialien in einen unschädlichen Humus hergestellt wird, wurde wachsender Nachdruck gewidmet. Tabelle 1 zeigt Anwendungsbeispiele für Nebenprodukte aus der Lebensmittelindustrie.

Tabelle 1. Anwendungsbeispiele für Nebenprodukte aus der Lebensmittelindustrie

Quelle: Adaptiert von Merlo und Rose 1992.

Wasserwiederverwendung und Abwasserreduzierung

Die weitgehende Abhängigkeit der lebensmittelverarbeitenden Industrie von Wasser hat die Entwicklung von Erhaltungs- und Wiederverwendungsprogrammen gefördert, insbesondere an Orten mit Wasserknappheit. Die Wiederverwendung von Prozesswasser kann sowohl den Wasserverbrauch als auch die Abfallmenge erheblich reduzieren, wobei die Wiederverwendung in vielen Anwendungen mit geringerer Qualität keine biologische Behandlung erfordert. Allerdings muss jede Möglichkeit einer anaeroben Fermentation organischer Feststoffe vermieden werden, damit korrosive, geruchsintensive Zersetzungsprodukte die Ausrüstung, die Arbeitsumgebung oder die Produktqualität nicht beeinträchtigen. Das Bakterienwachstum kann durch Desinfektion und durch Veränderung von Umweltfaktoren wie pH-Wert und Temperatur kontrolliert werden.

Tabelle 2 zeigt typische Wasserwiederverwendungsverhältnisse. Faktoren wie die Position der Sprühdüsen, Wassertemperatur und -druck sind Schlüsselfaktoren, die die für Verarbeitungsvorgänge erforderliche Wassermenge beeinflussen. Beispielsweise kann Wasser, das als Kühlmedium zum Kühlen von Dosen und für die Klimatisierung verwendet wird, später zum primären Waschen von Gemüse und anderen Produkten verwendet werden. Dasselbe Wasser kann später zum Spülen von Abfallmaterial verwendet werden, und schließlich kann ein Teil davon zum Kühlen der Asche im Krafthaus verwendet werden.

Tabelle 2. Typische Wasserwiederverwendungsquoten für verschiedene Teilsektoren der Industrie

Techniken zur Wassereinsparung und Abfallvermeidung umfassen die Verwendung von Hochdrucksprays zur Reinigung, Beseitigung übermäßiger Überläufe aus Wasch- und Einweichtanks, Ersatz mechanischer Förderer für Wasserrinnen, Verwendung automatischer Absperrventile an Wasserschläuchen, Trennung von Dosenkühlwasser aus dem zusammengesetzten Abfallstrom und Rezirkulation von Dosenkühlwasser.

Schadstoffbelastungen in Aufbereitungsanlagen können durch modifizierte Aufbereitungsverfahren reduziert werden. Beispielsweise entsteht die meiste Schadstoffbelastung aus der Obst- und Gemüseverarbeitung beim Schälen und Blanchieren. Durch die Umstellung von herkömmlichem Wasser- oder Dampfblanchieren auf Heißgasblanchieren kann die Schadstoffbelastung um bis zu 99.9 % reduziert werden. In ähnlicher Weise kann das Trockenkaustik-Schälen den BSB im Vergleich zu herkömmlichen Schälverfahren um mehr als 90 % senken.

Energy Conservation

Der Energiebedarf ist mit der zunehmenden Raffinesse der Lebensmittelindustrie gestiegen. Energie wird für eine Vielzahl von Geräten benötigt, wie z. B. gasbefeuerte Öfen; Trockner; Dampfkocher; Elektromotoren; Kühlaggregate; sowie Heizungs-, Lüftungs- und Klimaanlagen.

Da die Energiekosten gestiegen sind, gab es einen Trend, Wärmerückgewinnungsgeräte zu installieren, um Energie zu sparen und die Machbarkeit alternativer Energiequellen in verschiedenen Lebensmittelverarbeitungssituationen wie Käseverarbeitung, Lebensmitteltrocknung und Wassererwärmung zu untersuchen. Energieeinsparung, Abfallminimierung und Wassereinsparung sind Strategien, die sich gegenseitig unterstützen.

Fragen der Verbrauchergesundheit

Die zunehmende Trennung des Verbrauchers von der Lebensmittelproduktion, die mit der weltweiten Urbanisierung einhergeht, hat dazu geführt, dass die traditionellen Mittel, die der Verbraucher verwendet, um die Qualität und Sicherheit von Lebensmitteln zu gewährleisten, verloren gehen und der Verbraucher abhängig ist von einem funktionellen und verantwortungsbewussten Lebensmittel. verarbeitende Industrie. Die zunehmende Abhängigkeit von der Lebensmittelverarbeitung hat die Möglichkeit der Exposition gegenüber mit Krankheitserregern kontaminierten Lebensmitteln aus einer einzigen Produktionsanlage geschaffen. Um sich vor dieser Bedrohung zu schützen, wurden vor allem in den Industrieländern umfangreiche Regulierungsstrukturen zum Schutz der öffentlichen Gesundheit und zur Regulierung der Verwendung von Zusatzstoffen und anderen Chemikalien etabliert. Die grenzüberschreitende Harmonisierung von Vorschriften und Standards wird immer wichtiger, um den freien Lebensmittelfluss zwischen allen Ländern der Welt zu gewährleisten.

Abwasserbehandlung in der Milchindustrie

Die Milchindustrie besteht aus einer großen Anzahl relativ kleiner Betriebe, die Produkte wie Milch, Käse, Hüttenkäse, Sauerrahm, Speiseeis, Molkenfeststoffe und Laktose liefern.

Die Molkereiindustrie ist seit langem ein Befürworter der aeroben biologischen Abwasserbehandlung. Viele Molkereien haben stark in Belebtschlamm-, Bioturm-, Sequenzier-Batch-Reaktor- und Paketbehandlungssysteme investiert. Das Interesse an Wasser- und Energieeinsparung hat viele Molkereien veranlasst, den Wasserverbrauch zu reduzieren. Dieser Trend, mit dem Vorhandensein von normalerweise hochkonzentrierten Abwasserströmen in Molkereien, hat zur Konstruktion und Konstruktion zahlreicher anaerober Abwasserbehandlungssysteme geführt.

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