Обзор

Пищевая промышленность напрямую зависит от природной среды в плане поставок сырья для производства экологически чистых продуктов для потребления человеком. Из-за обширной обработки большого объема материалов потенциальное воздействие на окружающую среду является значительным. Это относится и к индустрии напитков.

Забота об окружающей среде в отношении пищевой промышленности сосредоточена больше на нагрузке органических загрязнителей, чем на воздействии токсичных веществ. Если выбросы загрязняющих веществ не предотвращаются или контролируются неадекватно, они перегрузят инфраструктуру сообщества по контролю за загрязнением или окажут негативное воздействие на местные экосистемы. Технологии производства, которые контролируют потери продукции, выполняют двойную функцию повышения выхода и эффективности и в то же время уменьшают потенциальные проблемы с отходами и загрязнением.

В то время как наличие питьевой воды имеет важное значение, пищевая промышленность также требует очень больших объемов воды для самых разных целей, не связанных с потреблением, таких как начальная очистка сырья, флюсование, бланширование, пастеризация, очистка технологического оборудования. и охлаждение готового продукта. Виды использования воды идентифицируются по критериям качества для различных применений, при этом использование воды самого высокого качества часто требует отдельной обработки, чтобы гарантировать полное отсутствие запаха и вкуса и обеспечить однородные условия.

Переработка очень больших объемов материала создает потенциально серьезную проблему с твердыми отходами на этапе производства. Отходы упаковки вызывают все большую обеспокоенность в связи с постпотребительской фазой жизненного цикла продукта. В некоторых отраслях пищевой промышленности перерабатывающая деятельность также связана с потенциальными выбросами в атмосферу и проблемами контроля запаха.

Несмотря на значительные различия между конкретными подотраслями промышленности, подходы к предотвращению загрязнения и борьбе с ним имеют много общих характеристик.

Контроль загрязнения воды

Пищевая промышленность имеет неочищенные сточные воды перед очисткой, содержащие чрезвычайно высокое содержание растворимых органических веществ. Даже небольшие сезонные заводы, вероятно, будут иметь объем отходов, сравнимый с объемом отходов населения от 15,000 25,000 до XNUMX XNUMX человек, а объем отходов крупных заводов приближается к объему отходов, эквивалентному населению четверти миллиона человек. Если поток или водный путь, принимающий сточные воды, слишком мал, а органические отходы слишком велики по объему, органические отходы будут использовать растворенный кислород в процессе стабилизации и будут загрязнять или ухудшать состояние водного объекта, снижая уровень растворенного кислорода ниже требуемого. обычные водные организмы. В большинстве случаев отходы пищевых производств поддаются биологической очистке.

Концентрация сточных вод значительно варьируется в зависимости от завода, конкретного процесса и характеристик сырья. С экономической точки зрения обычно менее затратно перерабатывать высокопрочные малообъемные отходы, чем крупнообъемные разбавленные отходы. По этой причине сточные воды с высокой биологической потребностью в кислороде (БПК), такие как кровь цыплят или мясо, следует не допускать в канализационные трубы птицефабрик и мясоперерабатывающих заводов, чтобы уменьшить загрязняющую нагрузку, и хранить в контейнерах для отдельной утилизации в бытовых условиях. продукты или завод по переработке.

Потоки сточных вод с экстремальными значениями pH (кислотности) следует тщательно рассматривать из-за их влияния на биологическую очистку. Сочетание кислотных и щелочных потоков отходов может привести к нейтрализации, и, где это возможно, сотрудничество с соседними предприятиями может быть очень полезным.

Жидкая часть отходов пищевой промышленности обычно просеивается или отделяется после отстаивания в качестве предварительного этапа любого процесса обработки, чтобы эти отходы можно было утилизировать как мусор или объединить с другими твердыми веществами в рамках программы утилизации побочных продуктов.

Очистка сточных вод может осуществляться различными физическими, химическими и биологическими методами. Поскольку вторичные процессы являются более дорогостоящими, максимальное использование первичной обработки имеет решающее значение для снижения нагрузки. Первичная очистка включает такие процессы, как отстаивание или простое осаждение, фильтрация (простая, двойная и многослойная), флокуляция, флотация, центрифугирование, ионный обмен, обратный осмос, углеродная абсорбция и химическое осаждение. Отстойники варьируются от простых отстойников до сложных отстойников, разработанных специально для конкретных характеристик потоков отходов.

Использование вторичной биологической очистки после первичной очистки часто является необходимостью для достижения стандартов сточных вод. Поскольку большинство сточных вод пищевой промышленности и производства напитков содержат в основном биоразлагаемые органические загрязнители, биологические процессы, используемые в качестве вторичной очистки, направлены на снижение БПК потока отходов путем смешивания более высоких концентраций организмов и кислорода в потоке отходов, чтобы обеспечить быстрое окисление и стабилизацию потока отходов. до их сброса обратно в окружающую среду.

Методы и комбинации методов могут быть адаптированы для решения конкретных ситуаций с отходами. Например, для молочных отходов анаэробная очистка для удаления основной части загрязняющих веществ с последующей аэробной обработкой для дальнейшего снижения остаточной БПК и химической потребности в кислороде (ХПК) до низких значений и биологического удаления питательных веществ доказала свою эффективность. эффективный. Биогазовая смесь метана (CH₄) и CO₂ который производится в результате анаэробной обработки, может быть уловлен и использован в качестве альтернативы ископаемому топливу или в качестве источника для производства электроэнергии (обычно 0.30 м³ биогаза на кг удаленного ХПК).

Другие широко используемые вторичные методы включают процесс с активным илом, аэробные капельные фильтры, распыление и использование различных прудов и лагун. Неприятный запах был связан с прудами недостаточной глубины. Запахи от анаэробных процессов могут быть удалены с помощью почвенных фильтров, которые могут окислять нежелательные полярные газы.

Контроль загрязнения воздуха

Загрязнение воздуха пищевой промышленностью обычно связано с неприятными запахами, а не с токсичными выбросами в атмосферу, за некоторыми исключениями. По этой причине, например, во многих городах размещение скотобоен регулируется санитарными нормами. Изоляция — один из очевидных способов уменьшить жалобы населения на запахи. Однако это не убирает запах. Иногда могут потребоваться меры контроля запаха, такие как поглотители или скрубберы.

Одной из основных проблем со здоровьем в пищевой промышленности являются утечки газообразного аммиака из холодильных установок. Аммиак является сильным раздражителем глаз и дыхательных путей, а крупная утечка в окружающую среду может потребовать эвакуации местных жителей. Необходимы план контроля утечек и аварийные процедуры.

В пищевых процессах, в которых используются растворители (например, при переработке пищевого масла), пары растворителей могут выбрасываться в атмосферу. Закрытые системы и повторное использование растворителей – лучший метод контроля. Такие отрасли промышленности, как переработка сахарного тростника, в которых используется серная кислота и другие кислоты, могут выбрасывать в атмосферу оксиды серы и другие загрязняющие вещества. Следует использовать средства контроля, такие как скрубберы.

Управление твердыми отходами

Твердые отходы могут быть весьма значительными. Отходы помидоров для консервирования, например, могут составлять от 15 до 30% от общего количества перерабатываемого продукта; с горохом и кукурузой отходы превышают 75%. Путем выделения твердых отходов концентрация растворимых органических веществ в сточных водах может быть снижена, а более сухие твердые отходы легче использовать в качестве побочного продукта или корма, а также в качестве топлива.

Использование побочных продуктов процесса таким образом, чтобы обеспечить доход, снизит общую стоимость обработки отходов и, в конечном счете, стоимость конечного продукта. Твердые отходы следует рассматривать как источники пищи для растений и животных. Все большее внимание уделяется развитию рынков побочных продуктов или компоста, полученного путем преобразования отходов органических материалов в безвредный гумус. В таблице 1 приведены примеры использования побочных продуктов пищевой промышленности.

Таблица 1. Примеры использования побочных продуктов пищевой промышленности

Источник: адаптировано из Merlo and Rose 1992.

Повторное использование воды и сокращение сточных вод

Широкая зависимость предприятий пищевой промышленности от воды побудила к разработке программ сохранения и повторного использования, особенно в местах с нехваткой воды. Повторное использование технологической воды может привести к существенному сокращению как водопотребления, так и количества отходов, а также повторного использования во многих менее качественных применениях, не требующих биологической очистки. Однако следует избегать любой возможности анаэробной ферментации органических твердых веществ, чтобы коррозионные, пахучие продукты разложения не влияли на оборудование, рабочую среду или качество продукции. Бактериальный рост можно контролировать с помощью дезинфекции и изменения факторов окружающей среды, таких как pH и температура.

В таблице 2 представлены типичные коэффициенты повторного использования воды. Такие факторы, как расположение распылителей, температура и давление воды, являются ключевыми факторами, влияющими на объем воды, необходимый для технологических операций. Например, вода, используемая в качестве охлаждающей среды для охлаждения консервных банок и для кондиционирования воздуха, впоследствии может быть использована для первичной мойки овощей и других продуктов. Та же самая вода позже может быть использована для сброса отходов и, наконец, часть ее может быть использована для охлаждения золы в электростанции.

Таблица 2. Типичные коэффициенты повторного использования воды для различных подотраслей промышленности

Методы экономии воды и методы предотвращения образования отходов включают использование распылителей высокого давления для очистки, устранение чрезмерного перелива из моечных и замачивающих резервуаров, замену водоводов механическими конвейерами, использование автоматических запорных клапанов на водяных шлангах, разделение воды для охлаждения банок из композитного стока и рециркуляции воды для охлаждения банок.

Загрязняющая нагрузка на перерабатывающих предприятиях может быть снижена за счет модифицированных методов обработки. Например, большая часть загрязняющих веществ, возникающих при переработке фруктов и овощей, приходится на операции по очистке и бланшированию. Переход от обычного бланширования водой или паром к процессу бланширования горячим газом позволяет снизить загрязнение окружающей среды на целых 99.9%. Точно так же сухая щелочная очистка может снизить БПК более чем на 90% по сравнению с обычными процессами очистки.

Энергосбережение

Потребности в энергии возросли с ростом сложности пищевой промышленности. Энергия требуется для широкого спектра оборудования, такого как газовые печи; сушилки; паровые котлы; электрические двигатели; холодильные установки; и системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха.

Поскольку стоимость энергии выросла, появилась тенденция к установке оборудования для рекуперации тепла для экономии энергии и изучения возможности использования альтернативных источников энергии в различных ситуациях пищевой промышленности, таких как обработка сыра, обезвоживание пищевых продуктов и подогрев воды. Энергосбережение, минимизация отходов и водосбережение являются взаимодополняющими стратегиями.

Проблемы со здоровьем потребителей

Растущее отделение потребителя от сектора производства продуктов питания, которое сопровождало глобальную урбанизацию, привело к утрате традиционных средств, используемых потребителем для обеспечения качества и безопасности пищевых продуктов, что сделало потребителя зависимым от функциональных и ответственных пищевых продуктов. перерабатывающая промышленность. Возросшая зависимость от обработки пищевых продуктов создала возможность контакта с зараженными патогенами пищевыми продуктами с одного производственного предприятия. Чтобы обеспечить защиту от этой угрозы, были созданы обширные регулирующие структуры, особенно в промышленно развитых странах, для защиты здоровья населения и регулирования использования добавок и других химических веществ. Гармонизация правил и стандартов через границы становится проблемой для обеспечения свободного потока продуктов питания между всеми странами мира.

Очистка сточных вод молочной промышленности

Молочная промышленность состоит из большого количества относительно небольших предприятий, выпускающих такие продукты, как молоко, сыр, творог, сметана, мороженое, сухая сыворотка и лактоза.

Молочная промышленность давно выступает за аэробную биологическую очистку сточных вод. Многие молочные заводы вложили значительные средства в активный ил, биобашни, реакторы периодического действия и системы очистки упаковки. Интерес к экономии воды и энергии привел к тому, что многие молочные предприятия сократили потребление воды. Эта тенденция, наряду с наличием обычно мощных потоков сточных вод на молочных заводах, привела к разработке и строительству многочисленных систем анаэробной очистки сточных вод.

Назад