Panoramica

L'industria alimentare dipende direttamente dall'ambiente naturale per la fornitura di materie prime per la produzione di prodotti privi di contaminanti per il consumo umano. A causa dell'estesa lavorazione di un grande volume di materiali, il potenziale impatto sull'ambiente è considerevole. Questo vale anche per l'industria delle bevande.

La preoccupazione ambientale per quanto riguarda l'industria alimentare si concentra più sui carichi di inquinanti organici che sull'impatto delle sostanze tossiche. Se i carichi inquinanti non vengono prevenuti o controllati in modo inadeguato, metteranno a dura prova le infrastrutture di controllo dell'inquinamento della comunità o produrranno impatti negativi sugli ecosistemi locali. Le tecniche di produzione che controllano le perdite di prodotto hanno la doppia funzione di migliorare la resa e l'efficienza, riducendo allo stesso tempo potenziali problemi di spreco e inquinamento.

Sebbene la disponibilità di acqua potabile sia essenziale, l'industria di trasformazione alimentare richiede anche volumi molto elevati di acqua per un'ampia varietà di usi non di consumo, come la pulizia iniziale delle materie prime, la flussaggio, la scottatura, la pastorizzazione, la pulizia delle apparecchiature di lavorazione e raffreddamento del prodotto finito. Gli usi dell'acqua sono identificati da criteri di qualità per diverse applicazioni, con gli usi di massima qualità che spesso richiedono un trattamento separato per assicurare la completa assenza di odore e sapore e per garantire condizioni uniformi.

La lavorazione di volumi molto grandi di materiale introduce un problema di rifiuti solidi potenzialmente grande nella fase di produzione. I rifiuti di imballaggio sono stati oggetto di crescente preoccupazione per quanto riguarda la fase post-consumo del ciclo di vita di un prodotto. In alcuni settori dell'industria alimentare, le attività di trasformazione sono anche associate a potenziali problemi di emissioni atmosferiche e di controllo degli odori.

Nonostante le notevoli differenze tra specifici sottosettori industriali, gli approcci alla prevenzione e al controllo dell'inquinamento condividono molte caratteristiche generali.

Controllo dell'inquinamento idrico

L'industria alimentare ha un effluente di rifiuti grezzi prima del trattamento che è estremamente ricco di materia organica solubile. È probabile che anche piccoli impianti stagionali abbiano carichi di rifiuti paragonabili a quelli di popolazioni da 15,000 a 25,000, con grandi impianti che si avvicinano al carico di rifiuti equivalente alla popolazione di un quarto di milione di persone. Se un corso d'acqua o un corso d'acqua che riceve gli effluenti è troppo piccolo e i rifiuti organici hanno un volume troppo grande, i rifiuti organici utilizzeranno l'ossigeno disciolto nel processo di stabilizzazione e inquineranno o degraderanno il corpo idrico riducendo il valore di ossigeno disciolto al di sotto di quello richiesto da normali organismi acquatici. Nella maggior parte dei casi i rifiuti degli impianti di trasformazione alimentare sono suscettibili di trattamento biologico.

La forza delle acque reflue varia notevolmente a seconda dell'impianto, del processo specifico e delle caratteristiche del prodotto grezzo. Da un punto di vista economico, è normalmente meno costoso trattare un rifiuto ad alta resistenza e basso volume rispetto a un rifiuto diluito di grande volume. Per questo motivo, gli effluenti con un'elevata domanda biologica di ossigeno (BOD), come il sangue dei polli o della carne, dovrebbero essere tenuti fuori dalle fognature degli impianti di confezionamento della carne e del pollame per ridurre il carico inquinante e conservati in contenitori per lo smaltimento separato in un prodotti o impianto di rendering.

I flussi di rifiuti con valori estremi di pH (acidità) devono essere attentamente considerati a causa del loro effetto sul trattamento biologico. La combinazione di flussi di rifiuti acidi e basici può portare alla neutralizzazione e, ove possibile, la cooperazione con industrie adiacenti può essere molto vantaggiosa.

La parte liquida degli scarti di lavorazione degli alimenti viene normalmente vagliata o separata dopo la sedimentazione, come fase preliminare in qualsiasi processo di trattamento, in modo che questi scarti possano essere smaltiti come rifiuti o combinati con altri solidi in un programma di recupero dei sottoprodotti.

Il trattamento delle acque reflue può essere realizzato con una varietà di metodi fisici, chimici e biologici. Poiché i processi secondari sono più costosi, l'uso massimo del trattamento primario è fondamentale per ridurre i carichi. Il trattamento primario include processi come sedimentazione o sedimentazione semplice, filtrazione (singola, doppia e multistrato), flocculazione, flottazione, scambio ionico di centrifugazione, osmosi inversa, assorbimento di carbonio e precipitazione chimica. Gli impianti di decantazione vanno da semplici bacini di decantazione a sofisticati chiarificatori progettati specificamente per le particolari caratteristiche del flusso di rifiuti.

L'uso del trattamento secondario biologico per seguire il trattamento primario è spesso una necessità per raggiungere gli standard degli effluenti delle acque reflue. Poiché la maggior parte delle acque reflue dell'industria alimentare e delle bevande contiene principalmente inquinanti organici biodegradabili, i processi biologici utilizzati come trattamento secondario cercano di ridurre il BOD del flusso di rifiuti miscelando concentrazioni più elevate di organismi e ossigeno nel flusso di rifiuti per fornire una rapida ossidazione e stabilizzazione del flusso di rifiuti prima del loro rilascio nell'ambiente.

Tecniche e combinazioni di tecniche possono essere adattate per far fronte a specifiche situazioni di rifiuti. Ad esempio, per i reflui caseari, il trattamento anaerobico per rimuovere la maggior parte del carico inquinante, con post-trattamento aerobico per ridurre ulteriormente il BOD residuo e la domanda chimica di ossigeno (COD) fino a valori bassi e rimuovere biologicamente i nutrienti, si è dimostrato efficace efficace. La miscela di biogas di metano (CH₄) e CO₂ prodotto dal trattamento anaerobico può essere catturato e utilizzato come alternativa ai combustibili fossili o come fonte per la generazione di energia elettrica (tipicamente 0.30 m³ biogas per kg di COD rimosso).

Altri metodi secondari ampiamente utilizzati includono il processo a fanghi attivi, i filtri percolatori aerobici, l'irrigazione a spruzzo e l'uso di una varietà di stagni e lagune. Disturbi olfattivi sono stati associati a stagni di profondità inadeguata. Gli odori dei processi anaerobici possono essere rimossi mediante l'uso di filtri del suolo che possono ossidare gas polari discutibili.

Controllo dell'inquinamento atmosferico

L'inquinamento atmosferico causato dall'industria alimentare generalmente ruota attorno alla questione degli odori sgradevoli piuttosto che alle emissioni tossiche nell'aria, con poche eccezioni. Per questo motivo, ad esempio, molte città hanno regolamentato l'ubicazione dei macelli in base ai propri codici sanitari. L'isolamento è un modo ovvio per ridurre le lamentele della comunità sugli odori. Tuttavia, questo non rimuove l'odore. A volte possono essere necessarie misure di controllo degli odori come assorbitori o scrubber.

Una delle principali preoccupazioni per la salute nelle industrie alimentari è rappresentata dalle perdite di gas di ammoniaca dalle unità di refrigerazione. L'ammoniaca è un grave irritante per gli occhi e le vie respiratorie e una grave perdita nell'ambiente potrebbe richiedere l'evacuazione dei residenti locali. Sono necessari un piano di controllo delle perdite e procedure di emergenza.

I processi alimentari che utilizzano solventi (ad es. la lavorazione dell'olio commestibile) possono emettere vapori di solvente nell'atmosfera. I sistemi chiusi e il riciclo dei solventi sono il miglior metodo di controllo. Industrie come la raffinazione della canna da zucchero, che utilizzano acido solforico e altri acidi, possono rilasciare nell'atmosfera ossidi di zolfo e altri contaminanti. Devono essere utilizzati controlli come gli scrubber.

Gestione dei rifiuti solidi

I rifiuti solidi possono essere piuttosto considerevoli. Lo scarto di pomodoro per conserve, ad esempio, può rappresentare dal 15 al 30% della quantità totale di prodotto lavorato; con piselli e mais lo spreco supera il 75%. Isolando i rifiuti solidi, la concentrazione di sostanze organiche solubili nelle acque reflue può essere ridotta e i rifiuti solidi più secchi possono essere utilizzati più facilmente come sottoprodotto o alimentazione e come combustibile.

L'utilizzo dei sottoprodotti di processo in un modo che fornisce reddito ridurrà il costo totale del trattamento dei rifiuti e, infine, il costo del prodotto finale. I solidi di scarto dovrebbero essere valutati come fonti di cibo per piante e animali. Una crescente enfasi è stata dedicata allo sviluppo di mercati per i sottoprodotti o per il compost prodotto convertendo i materiali organici di scarto in un innocuo humus. La tabella 1 fornisce esempi di utilizzo di sottoprodotti dell'industria alimentare.

Tabella 1. Esempi di utilizzo di sottoprodotti dell'industria alimentare

Fonte: adattato da Merlo e Rose 1992.

Riutilizzo dell'acqua e riduzione degli effluenti

L'ampia dipendenza dall'acqua da parte delle industrie di trasformazione alimentare ha incoraggiato lo sviluppo di programmi di conservazione e riutilizzo, specialmente in luoghi con scarsità d'acqua. Il riutilizzo dell'acqua di processo può fornire riduzioni sostanziali sia del consumo di acqua che del carico di rifiuti, con il riutilizzo in molte applicazioni di qualità inferiore che non richiedono un trattamento biologico. Tuttavia, qualsiasi potenziale fermentazione anaerobica di solidi organici deve essere evitato in modo che i prodotti di decomposizione corrosivi e odorosi non influiscano sull'attrezzatura, sull'ambiente di lavoro o sulla qualità del prodotto. La crescita batterica può essere controllata mediante disinfezione e modificando fattori ambientali quali pH e temperatura.

La tabella 2 presenta i rapporti tipici di riutilizzo dell'acqua. Fattori come la posizione degli spruzzi, la temperatura e la pressione dell'acqua sono fattori chiave che influenzano il volume d'acqua necessario per le operazioni di lavorazione. Ad esempio, l'acqua utilizzata come mezzo di raffreddamento per raffreddare i barattoli e per il condizionamento dell'aria può essere successivamente utilizzata per il lavaggio primario di verdure e altri prodotti. La stessa acqua in seguito può essere utilizzata per fluire il materiale di scarto, e infine una parte di essa può essere utilizzata per raffreddare le ceneri nella centrale elettrica.

Tabella 2. Rapporti tipici di riutilizzo dell'acqua per diversi sottosettori industriali

Le tecniche di conservazione dell'acqua e le tecniche di prevenzione dei rifiuti includono l'uso di spruzzi ad alta pressione per la pulizia, l'eliminazione dell'eccessivo trabocco dalle vasche di lavaggio e ammollo, la sostituzione di convogliatori meccanici per i canali dell'acqua, l'uso di valvole di intercettazione automatiche sui tubi dell'acqua, la separazione di acqua di raffreddamento delle lattine dal flusso di rifiuti compositi e ricircolo dell'acqua di raffreddamento delle lattine.

I carichi di inquinamento negli impianti di lavorazione possono essere ridotti attraverso metodi di lavorazione modificati. Ad esempio, la maggior parte del carico inquinante generato dalla lavorazione di frutta e verdura ha origine nelle operazioni di pelatura e scottatura. Passando dalla tradizionale scottatura ad acqua o vapore a un processo di scottatura a gas caldo, i carichi inquinanti possono essere ridotti fino al 99.9%. Allo stesso modo, il peeling caustico a secco può ridurre il BOD di oltre il 90% rispetto ai processi di peeling convenzionali.

Energy Conservation

Il fabbisogno energetico è aumentato con la crescente sofisticazione dell'industria alimentare. L'energia è necessaria per un'ampia varietà di apparecchiature come i forni a gas; asciugatrici; caldaie a vapore; motori elettrici; unità di refrigerazione; e impianti di riscaldamento, ventilazione e condizionamento.

Poiché il costo dell'energia è aumentato, c'è stata la tendenza a installare apparecchiature di recupero del calore per risparmiare energia e per studiare la fattibilità di fonti energetiche alternative in varie situazioni di trasformazione alimentare come la lavorazione del formaggio, la disidratazione degli alimenti e il riscaldamento dell'acqua. Il risparmio energetico, la minimizzazione dei rifiuti e la conservazione dell'acqua sono tutte strategie che si supportano a vicenda.

Problemi di salute dei consumatori

La crescente separazione del consumatore dal settore della produzione alimentare che ha accompagnato l'urbanizzazione a livello globale ha comportato una perdita dei mezzi tradizionali utilizzati dal consumatore per garantire la qualità e la sicurezza del cibo, rendendo il consumatore dipendente da un'alimentazione funzionale e responsabile. industria di trasformazione. La crescente dipendenza dalla lavorazione degli alimenti ha creato la possibilità di esposizione ad alimenti contaminati da agenti patogeni da un singolo impianto di produzione. Per fornire protezione da questa minaccia, sono state istituite ampie strutture normative, soprattutto nei paesi industrializzati, per proteggere la salute pubblica e regolamentare l'uso di additivi e altri prodotti chimici. L'armonizzazione delle normative e degli standard transfrontalieri sta emergendo come una questione per garantire il libero flusso di cibo tra tutti i paesi del mondo.

Trattamento delle acque reflue dell'industria lattiero-casearia

L'industria lattiero-casearia è costituita da un gran numero di stabilimenti relativamente piccoli che forniscono prodotti come latte, formaggio, fiocchi di latte, panna acida, gelato, siero di latte e lattosio.

L'industria lattiero-casearia è da tempo sostenitrice del trattamento aerobico biologico delle acque reflue. Molti stabilimenti lattiero-caseari hanno investito molto in fanghi attivi, biotorri, reattori batch di sequenziamento e sistemi di trattamento delle confezioni. L'interesse per il risparmio idrico ed energetico ha portato molti stabilimenti lattiero-caseari a ridurre il consumo di acqua. Questa tendenza, con la presenza di flussi di acque reflue normalmente ad alta resistenza negli impianti lattiero-caseari, ha portato alla progettazione e realizzazione di numerosi sistemi di trattamento anaerobico delle acque reflue.

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