4 Общие сведения о производстве продуктов питания, напитков
advertisement
Министерство природных ресурсов и охраны окружающей среды Республики Беларусь ПОСОБИЕ В ОБЛАСТИ ОХРАНЫ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ И ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЯ П-ООС 17.02-ХХ-2012 (02120) Постановление Министерства природных ресурсов и охраны окружающей среды Республики Беларусь от 08.06.2009 № 38 «Об утверждении инструкции о порядке сбора, накопления и распространения информации о наилучших доступных технических методах» «Охрана окружающей среды и природопользование. Наилучшие доступные технические методы для производства продуктов питания, напитков и молока» Минск П-ООС 17.02-03-2012 ________________________________________________________________________ УДК МКС 03.120; 13.020 КП 02 Ключевые слова: охрана окружающей среды, природопользование, наилучшие доступные технические методы, комплексная оценка технологий Предисловие Цели, основные принципы, положения по государственному регулированию и управлению в области технического нормирования и стандартизации установлены Законом Республики Беларусь «О техническом нормировании и стандартизации». Цели, основные принципы, положения по государственному регулированию и управлению техническим нормированием и стандартизацией в области охраны окружающей среды установлены Законом Республики Беларусь «Об охране окружающей среды». 1 РАЗРАБОТАНО и ВНЕСЕНО Республиканским унитарным предприятием «Центр международных экологических проектов, сертификации и аудита «Экологияинвест» 2 УТВЕРЖДЕНО И ВВЕДЕНО В ДЕЙСТВИЕ .... 3 ВВЕДЕНО ВПЕРВЫЕ Настоящее пособие не может быть воспроизведено, тиражировано и распространено в качестве официального издания без разрешения Министерства природных ресурсов и охраны окружающей среды Республики Беларусь ________________________________________________________________________ Издан на русском языке II П-ООС 17.02-03-2012 Содержание 1 2 3 4 5 6 7 8 Область применения 1 Нормативные ссылки 1 Термины и определения 2 Общие сведения о производстве продуктов питания, напитков и 2 молока Применяемые процессы, технологии и методы 5 Анализ выбросов загрязняющих веществ в атмосферный 1 воздух, сбросов загрязняющих веществ в составе отводимых 31 сточных вод в окружающую среду, образования отходов производства и потребления воды и энергии Методы, рассматриваемые при определении НДТМ в 2 производстве продуктов питания, напитков и молока 39 Наилучшие доступные технические методы в производстве 6 продуктов питания, напитков и молока 83 Библиография 7 05 III П-ООС 17.02-03-2012 (02120) ПОСОБИЕ В ОБЛАСТИ ОХРАНЫ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ И ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЯ Охрана окружающей среды и природопользование Постановление Министерства природных ресурсов и охраны окружающей среды Республики Беларусь от 08.06.2009 № 38 «Об утверждении инструкции о порядке сбора, накопления и распространения информации о наилучших доступных технических методах» «Охрана окружающей среды и природопользование. Наилучшие доступные технические методы для производства продуктов питания, напитков и молока» Срок действия с 201Х-ХХ-01 до 201Х-ХХ-01 1 Область применения Настоящее пособие в области охраны окружающей среды и природопользования (далее - пособие) устанавливает наилучшие доступные технические методы для производства продуктов питания, напитков и молока (далее - ППНМ). Область применения настоящего пособия включает: - технологическую обработку и переработку, предназначенную для производства пищевых продуктов из: а) сырья животного происхождения (кроме молока) с производственной мощностью более 75 тонн готовой продукции в день; б) сырья растительного происхождения с производственной мощностью более 300 тонн готовой продукции в день (среднее значение на квартальной основе). - технологическую обработку и переработку молока при получаемом количестве молока более 200 тонн в день (среднегодовое значение). Настоящее пособие не распространяется на объекты общественного питания, деятельность, в которой не используется сырье животного или растительного происхождения. В данном пособии не содержатся также требования к экономической деятельности, предшествующей производству ППНМ - сельскому хозяйству, охоте, убою животных, а также производству непищевой продукции, такой как мыло, свечи, косметика, фармацевтические препараты, производство желатина и клея из шкур, кожи и костей. Не включена упаковка, кроме упаковки продуктов питания, напитков и молока непосредственно на предприятиях. Положения настоящего пособия носят рекомендательный характер и служат для информирования природопользователей о применяющихся при производстве продуктов питания, напитков и молока технологиях и признанных среди них наилучшими, применение которых позводит снизить нагрузку на компоненты природной среды, получить информацию о возможности использования тех или иных технологий при выборе вариантов технического перевооружения предприятия. 2 Нормативные ссылки В настоящем пособии использованы ссылки на следующие государственные стандарты: СТБ 295-2008 Изделия колбасные сырокопченые и сыровяленые 1 П-ООС 17.02-03-2012 СТБ 735-94 Продукты из говядины СТБ 1747-2007 Продукты убоя скота. Термины и определения СТБ 1885-2008 Мясная промышленность. Производство пищевых продуктов. Термины и определения СТБ ИСО 14001-2005 Системы управления окружающей средой. Требования и руководство по применению 3 Термины и определения В настоящем пособии применяют термины, установленные СТБ 1747, СТБ 1885, а также следующие термины с соответствующими определениями: 3.1 комплексное природоохранное разрешение: Документ, выдаваемый специально уполномоченными государственными органами природопользователям, осуществляющим экологически опасную деятельность, удостоверяющий право на выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух, специальное водопользование, хранение и захоронение отходов производства, и иные виды вредного воздействия при соблюдении требований в области охраны окружающей среды, установленных законодательством. 3.2 наилучшие доступные технические методы; НДТМ: Технологические процессы, методы, порядок организации производства продукции и энергии, выполнения работ или оказания услуг, проектирования, строительства и эксплуатации сооружений и оборудования, обеспечивающие уменьшение и (или) предотвращение поступления загрязняющих веществ в окружающую среду, образования и (или) размещения отходов производства, по сравнению с применяемыми и являющиеся наиболее эффективными для обеспечения нормативов качества окружающей среды при условии экономической целесообразности и технической возможности их применения 4 Общие сведения о производстве продуктов питания, напитков и молока Сектор ППНМ производит как готовые продукты, предназначенные для потребления в пищу людьми, так и промежуточные продукты, предназначенные для дальнейшей переработки. Сравнительные характеристики сектора ППНМ в странах Европейского Союза приведены в таблице 4.1. Таблица 4.1 – Общие сведения о секторе продуктов питания, напитков и молока 1998 г. Австрия Бельгия Соединенное Королевство Чешская республика Дания Нидерланды Эстония Финляндия Франция Германия 2 Оборот (млн. евро) 8000 22700 Количество служащих, чел. Количество компаний, шт. Экспорт (млн. евро) – 10700 Импорт (млн. евро) – 9420 60579 86797 1386 6776 100500 490000 2412 14000 26100 – 142000 947 1000 1520 14000 34000 610 8160 122400 116600 81115 108000 21125 49000 403000 545000 312 887 138 713 4250 6134 – – 228 840 18000 19070 – – 400 1240 8300 23060 П-ООС 17.02-03-2012 Греция Венгрия Ирландия Италия Польша Португалия Испания Швеция Итого: 5000 8240 14000 – 19650 10000 52590 13510 549960 49000 131000 47000 350000 – 107000 398000 60841 3129457 524 4215 694 30000 – 2098 3200 830 65516 – 1846 – 10300 1180 – 4530 2110 83804 – 774 – 7200 1270 – 4700 4500 88484 Сравнительная характеристика по отраслям сектора ППНМ в Республике Беларусь приведена в таблице 4.2. Таблица 4.2 – Сравнительная характеристика по отраслям сектора ППНМ в Республике Беларусь Производство 2000 г. Переработанное мясо Рыбные продукты Переработанные фрукты и овощи Растительные масла и жиры Молочные продукты Мучные продукты и крахмал Корм для животных Напитки Другие пищевые продукты, напитки и молоко Итого: Добавленная стоимость млн. евро % 21000 15,8 3000 2,3 Служащие, кол-во чел. тыс % 588 22,1 91 3,4 млн. евро 113000 14000 % 19,1 2,4 36000 6,1 8000 6,0 174 6,5 23000 3,9 2000 1,5 38 1,4 95000 21000 16,0 3,5 14000 4000 10,5 3,0 271 61 10,2 2,3 37000 98000 156000 6,2 16,5 26,3 6000 28000 47000 4,5 21,1 35,3 90 316 1037 3,4 11,9 38,8 593000 100 133000 100 2666 100 Сведения об объемах и стоимости произведенной продукции в основных секторах отрасли ППНМ в 2009 году приведены в таблице 4.3. Таблица 4.3 - Сведения об объемах и стоимости произведенной в Евросоюзе продукции в основных секторах отрасли ППНМ в 2009 году Код NACE1 Код по ОКЭД РБ2 Расшифровка кода 15.11 1511 15.12 15.13 15.20 1512 15.31 1531 15.32 15.33 1532 1533 1520 Все страны в 1999 г. Общее Общая количество сумма (тыс. тонн) (млн. евро) Свежее и консервированное мясо, кроме 26026 40653 птицы Свежее и консервированное мясо птицы 6759 11690 Мясо и продукты из мяса птицы 11445 34236 Переработанная и консервированная рыба и 4908 12494 рыбные продукты Картофель, переработанный и 4054 4246 консервированный Фруктовые и овощные соки 7644 5445 Переработанные и консервированные 15485 16151 3 П-ООС 17.02-03-2012 фрукты и овощи, не отнесенные к другим категориям 15.40 1541 Животные и растительные масла и жиры 14922 4362 15.42 1542 Рафинированные масла и жиры 7466 5445 15.43 1543 Маргарин и аналогичные съедобные жиры 2041 3524 15.51 1551 Молочные продукты 74477 65267 15.52 1552 Мороженое и другой съедобный лед 1928 3956 15.61 1561 Зерновые молотые продукты 42587 15431 15.62 1562 Крахмалы и крахмальные продукты 11058 3764 15.71 1571 Готовые корма для сельскохозяйственных 215045 50091 животных2 15.72 1572 Готовый корм для животных 5115 4505 15.81 1581 Хлеб, свежие мучные кондитерские изделия 10620 21360 и пирожные 15.82 1582 Сухари и печенье; сухие мучные 3466 12377 кондитерские изделия и пирожные 15.83 1583 Сахар 16700 8924 15.84 1584 Какао, шоколад и кондитерские изделия на 5857 22105 сахаре 15.85 1585 Макаронные изделия, например, макароны, 4930 4934 лапша, кускус и аналогичные мучные продукты 15.86 1586 Кофе и чай 2102 9747 15.87 1587 Приправы и специи 2917 5024 15.88 1588 Гомогенизованные и диетические пищевые 624 2616 продукты 15.89 1589 Другие пищевые продукты, не отнесенные к 3784 8416 другим категориям 15.91 1591 Дистиллированные питьевые алкогольные 1087 5831 напитки 15.92 1592 Этиловый спирт из сброженных материалов 1367 773 15.93 1593 Вина 13184 20169 15.94 1594 Другие сброженные напитки, например, сидр, 379 408 грушевый сидр и мед, и плодово-ягодные напитки, содержащие алкоголь 15.95 1595 Вермут и другие ароматизированные вина из 330 449 свежего винограда 15.96 1596 Пиво из солода 28030 17256 15.97 1597 Солод 4516 1154 15.98 1598 Минеральные воды и безалкогольные 64407 26661 напитки Общая сумма 615260 449464 1 Код NACE – классификация экономической деятельности в Европейском Союзе, основанная на интерпретации Международной классификации промышленных стандартов (ISIC) [229]. 2 Код по ОКЭД РБ – общегосударственная классификация видов экономической деятельности в Республике Беларусь [2]. 3 Эти цифры включают как производство промышленностью кормов для животных (125 миллионов тонн), так и производство домашними смесителями. Это объясняет, почему оборот, указанный в таблице 1.2 для промышленности кормов для животных составляет 37000 миллионов евро, а не 50000 миллионов евро. Имеющиеся статистические данные говорят о том, что сектор ППНМ включает 26000 предприятий, большинство из которых имеют более 20 служащих. 4 П-ООС 17.02-03-2012 В связи с многообразием применяемого сырья, продуктов и процессов, а также месторасположения производств ППНМ, точные показатели по сектору получить проблематично. Сводные данные по экспорту продукции сектора ППНМ приведены в таблице 4.4. Таблица 4.4 - Сводные данные по экспорту продукции сектора ППНМ Назначение экспорта Соединенные Штаты Япония Швейцария Россия Канада Польша Норвегия Австралия Чешская Республика Южная Корея Алжир Израиль Турция Итого Млн. евро 9085 3716 2617 2569 1361 1157 1030 776 767 741 721 528 425 25493 5 Применяемые процессы, технологии и методы 5.1 Общие положения При производстве ППНМ используются многочисленные индивидуальные технологические процессы. В настоящем разделе представлено краткое описание технологий обработки и типовых процессов, использующихся в секторе ППНМ, включая их назначение и область применения. 5.2 Технологии обработки и типовые процедуры Наиболее распространенные способы обработки и типовые процедуры в секторе ППНМ приведены в таблице 5.1. Таблица 5.1 – Способы обработки и типовые процедуры в отраслях продуктов питания, напитков и молока 1. Получение и подготовка материалов 1.1 Перемещение и складирование материалов 1.2 Сортировка/ просеивание, классификация по качеству, лущение, удаление плооножек/ отделение стеблей и очистка 1.3 Очистка от кожуры 1.4 Промывание 1.5 Оттаивание 2. Измельчение, смешивание и формовка 2.2 Разделка, нарезание ломтиками, шинкование, измельчение с помощью мясорубки, протирание, выжимание 2.2 Смешивание/ купажирование, гомогенизация и конширование 2.3 Растирание/ помол и дробление 2.4 Формовка/ разливка по формам и прессование 3. Технологические методы сепарации 3.1 Экстракция 5 П-ООС 17.02-03-2012 3.2 Деионизация 3.3 Рафинирование 3.4 Центрифугирование и осаждение 3.5 Фильтрация Баро- и электоромембранные методы обработки жидкостей 3.6 3.7 Кристаллизация 3.8 Удаление свободных жирных кислот нейтрализацией 3.9 Отбеливание 3.10 Дезодорация отгонкой водяным паром 3.11 Обесцвечивание 3.12 Дистилляция 4. Технологии переработки пищевых продуктов 4.1 Вымачивание/замачивание 4.2 Растворение 4.3 Солюбилизация/ Ощелачивание 4.4 Брожение 4.5 Коагуляция 4.6 Проращивание 4.7 Соление/ вяление и маринование 4.8 Копчение 4.9 Гидрогенизация/затвердевание 4.10 Сульфитация 4.11 Карбонатизация 4.12 Карбонизация 4.13 Покрытие/ распыление/ глазирование/ агломерация/ инкапсулирование 4.14 Выдержка 5. Тепловая обработка 5.1 Роспуск (топление) 5.2 Бланширование 5.3 Варка и кипячение 5.4 Выпекание 5.5 Обжаривание 5.6 Жарение 5.7 Темперирование 5.8 Пастеризация, стерилизация и стерилизация при сверхвысоких температурах 6. Концентрирование под воздействием тепла 6.1 Выпаривание (жидкости в жидкость) 6.2 Сушка (жидкости в твердое вещество) 6.3 Сушка/дегидратация (твердого вещества в твердое вещество) 7. Обработка отведением тепла 7.1 Охлаждение и холодная стабилизация 7.2 Шоковая заморозка 7.3 Сублимационная сушка/ лиофилизация 8. Операции последующей обработки 8.1 Упаковка и наполнение 8.2 Заполнение упаковки газом и хранение в газовой среде 9. Технологические процессы 9.1 Очистка и дезинфекция 9.2 Производство и потребление электроэнергии 9.3 Использование воды 9.4 Создание вакуума 9.5 Охлаждение 9.6 Создание сжатого воздуха 6 П-ООС 17.02-03-2012 В качестве сырья в отраслях ППНМ используются натуральные продукты, которые могут меняться со временем. Поэтому должна быть предусмотрена адаптация технологических процессов для приспособления к изменениям характеристик сырья. В переработку сырья в продукт вовлечено использование множества технологий обработки, взаимосвязанных между собой в технологической линии. 5.5.2 Получение и подготовка материалов 5.5.2.1 Перемещение и складирование материалов 5.5.2.1.1 Назначение К перемещению материалов относится получение, распаковывание, складирование и внутренняя транспортировка сырья, промежуточных продуктов и остальной продукции, включая отходы. 5.5.2.1.2 Область применения Применяется во всех подготовительных работах в секторе ППНМ. 5.5.2.1.3 Описание технологий, методов и оборудования Твердое сырье (материалы) поставляются: - в пакетах, уложенных на паллетах; - в контейнерах; - замороженными, упакованными в стандартизированные блоки с картонной упаковкой. Твердое сырье транспортируется с помощью автопогрузчиков и размещается на складе. Большое количество твердого и порошкового сырьевого материала поставляется без упаковки, который сразу разгружается для обработки или складируется в бункерах для последующего использования. Твердое сырье можно транспортировать с помощью: - водной системы (например, для овощей, корнеплодов и клубней); - воздушной системы (для твердых частиц и порошка); - ленточных конвейеров, элеваторов, шнековых конвейеров и насосов. Жидкое сырье (материалы) обычно поставляются в крупногабаритных цистернах, после чего закачиваются в резервуары – хранилища. Внутренняя транспортировка жидкого сырья осуществляется с помощью перекачивания через системы трубопроводов, которые могут быть протяженными и сложными. Меньшее количество жидкого сырья также поставляется в небольших контейнерах или в баках. После этого оно транспортируется в складские помещения с помощью автопогрузчиков. Азот (N2), углекислый газ (CO2) и сернистый газ (SO2) поставляются и хранятся в специальных аэрозольных контейнерах. Их подача осуществляется через систему трубопровода с использованием разницы давлений. Примечание - сернистый газ используется в обработке сахара и вина, а азот и углекислый газ – при упаковке и при замораживании. 5.5.2.2 Сортировка, просеивание, классификация по качеству, лущение, удаление плодоножек, отделение стеблей и очистка 5.5.2.2.1 Назначение Большая часть сырьевых материалов содержит несъедобные или различные по физическим характеристикам компоненты. Такие технологии обработки, как сортировка или просеивание, классификация по качеству, лущение, удаление плодоножек или отделение стеблей, а также очистка, необходимы для получения нужной равномерности сырья для дальнейшей его обработки. Для обеспечения отсутствия металлических частиц в сырье используется детектор металлов. 5.5.2.2.2 Область применения 7 П-ООС 17.02-03-2012 Указанные технологии обработки используются на первом этапе обработки фруктов и овощей. Кроме того, они применяются для обработки мяса, яиц и рыбы. 5.5.2.2.3 Описание технологий, методов и оборудования Сухая и влажная сортировка или просеивание представляют собой сепарацию сырьевых материалов и/или суспензий на категории по форме, размеру, массе, схожести и цвету. Сухая сортировка применяется в отрасли солодоращения для отбора зерен одинакового размера. Влажная сортировка используется для суспензий, для разделения компонентов. Сортировка по размеру и сухое очищение сельскохозяйственного сырья разделяет твердые материалы на две или более части. Сортировка по размеру особенно важна для продуктов сектора ППНМ, которые должны быть нагреты или охлаждены, поскольку разница в размерах может привести к излишней или к недостаточной обработке продукта. Для сортировки по размеру можно использовать разные виды сита и решета, с фиксированными или разными размерами отверстий. Сито может быть неподвижным, вращающимся или вибрирующим. Сортировка по форме может выполняться вручную или механически, например, с помощью ременной или роликовой сортировочной машины. Сортировка по весу является очень точным способом и поэтому используется для более дорогих пищевых продуктов, например для яиц, тропических фруктов и некоторых овощей. Сортировка мяса осуществляется в зависимости от соотношения мышечной, соединительной и (или) жировой тканей. Говядину сортируют на высший, первый, второй сорт, жирную, колбасную, односортную. Свинину сортируют на нежирную, полужирную, жирную, колбасную, односортную. Сортировка по цвету поврежденных товаров с измененным цветом может применяться в большой степени с помощью сортировальных машин с контролем цвета посредством микропроцессоров. Сортировка позволяет также отделить нежелательные материалы на глаз, такие как листья и камни, или негодное сырье, например, незрелые и гнилые плоды, и предназначена для обеспечения того, чтобы заготавливались и проходили дальнейшую обработку только продукты хорошего качества. Классификация по качеству представляет собой оценку некоторых характеристик пищевых продуктов для получения представления об их общем качестве. Этот метод осуществляется обученными операторами. Например, мясо обследуется инспекторами по санитарно-гигиеническим, токсикологическим, физико-химическим показателям согласно [1]. В винодельческой промышленности классификация по качеству относится к необходимой сортировке собранного винограда в соответствии с тремя степенями зрелости, например, по содержанию сахара. Некоторые характеристики невозможно оценить автоматически, и для одновременного определения нескольких из них задействуются обученные операторы с целью заготовки продукта одинаково высокого качества. Классификация по качеству является более дорогостоящим способом, чем сортировка по причине высоких затрат на привлечение квалифицированного персонала. Лущение представляет собой удаление шелухи с овощей и корки с бобов какао. Чтобы удалить корку с бобов какао, бобы сначала дробятся между регулируемыми зубчатыми роликами. Затем раздробленные куски разделяются на части с помощью грохочения. Каждая часть очищается потоком воздуха, который увлекает за собой легкие части корки. Этот процесс дробления и обдувки воздухом также называется веянием. Лущение используется также в процессах дробления соевых бобов. Лущению соевых бобов всегда предшествует этап нагревания, который облегчает процесс удаления шелухи. Легкость лущения овощей зависит от толщины покрытия 8 П-ООС 17.02-03-2012 плодов и может достигаться посредством влажных и сухих способов. Влажный способ включает в себя вымачивание овощей в воде в течение нескольких часов, дренаж, сушку, измельчение, и затем – обдувку их воздухом для удаления покрытия плодов. При сухом способе масло смешивается с плодами с помощью перемещения их через ролики с наждачным покрытием, для очистки поверхности. Этот метод применяется для овощей с плотным покрытием плодов. Удаление плодоножек или отделение стеблей используется в основном в виноделии при подготовке винограда. Очистка используется для удаления либо несъедобных частей, либо частей с дефектами, или для обрезания сырьевого материала до размера, подходящего для дальнейшей обработки. Очистка может выполняться вручную или с помощью вращающихся ножей. Мясо подвергается жиловке – отделению от бескостного мяса части жировой и соединительной тканей, крупных кровеносных и лимфатических сосудов, кровяных сгустков и др. 5.5.2.3 Очистка от кожуры 5.5.2.3.1 Назначение Целью очистки от кожуры является удаление кожицы (цедры) с сырых фруктов и овощей. Это улучшает внешний вид и вкус конечного продукта. Во время очистки от кожуры необходимо минимизировать потери с помощью удаления как можно меньшего расположенного под кожурой продукта, оставляя при этом чистую поверхность. 5.5.2.3.2 Область применения Очистка от кожуры используется на крупных производствах для фруктов, овощей, корнеплодов, клубней и картофеля. 5.5.2.3.3 Описание технологий, методов и оборудования К методам очистки от кожуры относится: - паровое очищение (см. 7.7.3.4.1, 7.7.3.4.2); - абразивное очищение (см. 7.7.3.4.3); - очищение с помощью ножей (см. 7.7.3.4.4); - каустическое очищение (см. 7.7.3.4.5, 7.7.3.4.6); - очистка от кожуры обжигом (см. 7.7.3.4.7). 5.5.2.4 Промывание 5.5.2.4.1 Назначение Требования данного пункта распространяются на промывание материалов для сектора ППНМ, но не для очистки оборудования или технологических установок. Целью промывания является удаление и отделение нежелательных компонентов, для обеспечения соответствующего состояния поверхности продукта для дальнейшей обработки. К нежелательным компонентам относятся грязь, остаточная кожура, рассол, использующийся для консервации, почва, микроорганизмы, остаточные пестициды и соль. 5.5.2.4.2 Область применения Промывание широко используется в качестве первого технологического этапа для подготовки корнеплодов, картофеля, зерновых, фруктов и овощей. 5.5.2.4.3 Описание технологий, методов и оборудования Существует множество типов машин и систем, адаптированных для промывания материала. Промывание может выполняться либо с помощью сильного обрызгивания водой, либо с помощью погружения с использованием щеток, либо с помощью взбалтывания и смешивания. Иногда добавляются очищающие вещества. Использование для промывания теплой воды может ускорить химическое и микробиологическое повреждение, если не осуществляется тщательный контроль времени и процесса промывания. 9 П-ООС 17.02-03-2012 Грязь при отставании сильно отличается от продукта, так что фактическое разделение загрязнения и продукта происходит просто с помощью осаждения. Наполовину обработанные овощи могут подаваться к установке в сильном рассоле, в случае чего излишек соли необходимо удалить с помощью полоскания в проточной воде. 5.5.2.5 Оттаивание 5.5.2.5.1 Назначение При получении сырья, например мяса в замороженном виде, перед его дальнейшей обработкой необходимо выполнить размораживание. 5.5.2.5.2 Область применения Поскольку замораживание мяса очень распространено, размораживание широко используется в этом секторе. Кроме того, оно применяется в других секторах, например, в производстве готовой к употреблению пищи. 5.5.2.5.3 Описание технологий и методов оборудования Мясо в тушах, полутушах и четвертинах, направляемое на промышленную переработку, размораживают на подвесных путях в специальных камерах, предназначенных для размораживания. Камеры размораживания мяса оборудованы системами для оттаивания, увлажнения и циркуляции воздуха. Работу указанных систем рекомендуется осуществлять в автоматическом режиме [2]. 5.5.3 Измельчение, смешивание и формовка 5.5.3.1 Разделка, нарезание ломтиками, шинкование, измельчение с помощью мясорубки, протирание, прессование 5.5.3.1.1 Назначение Целью разделки, нарезания ломтиками, шинкования, измельчения с помощью мясорубки, протирания и прессования является измельчение материала либо для дальнейшей обработки, либо для повышения качества пищи или пригодности к непосредственному потреблению. 5.5.3.1.2 Область применения Указанные процедуры применяют в обработке мяса, рыбы, сыра, овощей, фруктов, картофеля и различных зерновых, например, сахарной свеклы. 5.5.3.1.3 Описание технологий, методов и оборудования Имеется большое разнообразие оборудования, подходящего для обработки продуктов. Оборудование может задействоваться механически или вручную, в зависимости от объема работ. Разделка применяется для измельчения материалов большого размера до среднего размера. Для разделки обычно используются ножи, лезвия, секачи или пилы. Процесс разделки мясных туш и полутуш предусматривает расчленение их на более мелкие части (отрубы) по анатомическому признаку, чтобы облегчить последующее отделение мяса от костей. В настоящее время в промышленности разработано около 30 схем разделки говяжьих и свиных полутуш. В зависимости от ассортимента вырабатываемой продукции их условно можно разделить на схемы разделки говядины и свинины для производства колбасных изделий, свинины - для производства копченостей, говядины и свинины - для изготовления натуральных крупнокусковых полуфабрикатов, фасованного мяса (говядины, свинины); схемы комбинированной разделки - для промышленной переработки и реализации мяса в торговую сеть; схемы промышленной разделки говядины и свинины с выделением мяса высшего сорта - для натуральных полуфабрикатов, копченостей и традиционных колбасных изделий. Полученные при разделке части подвергаются обвалке и жиловке [3]. При производстве колбасных изделий, продуктов из свинины и говядины (ветчинные изделия и др.) обваленное и жилованное мясо проходит дальнейшие 10 П-ООС 17.02-03-2012 процедуры переработки: посол, измельчение в мясорубке (волчке), эмульгирование. [Типовые технологические инструкции к СТБ 126-2004 «Изделия колбасные вареные», СТБ 295-2008 «Изделия колбасные сырокопченые и сыровяленые», СТБ 335-98 «Продукты из свинины», СТБ 735-94 «Продукты из говядины»]. Оборудование для разделки, используемое для обработки мяса включает в себя механизированные секачи, циркулярные или прямые пилы для разделения туш, а также ленточные пилы для дальнейшего измельчения туш. Для отделения кожи и жира от свинины используются специальные машины для срезания шкурок. В разделке картофеля для производства картофельных чипсов часто применяются гидравлические резаки, в которых картофель с помощью воды с высокой скоростью подается через неподвижные лезвия. С помощью нарезания ломтиками подготавливаются части материала равной толщины. Оборудование для нарезания ломтиками включает в себя вращающиеся или возвратно-поступательные лезвия, которые разрезают продукт, когда он проходит под ними. Материал прижимается к лезвиям за счет центробежной силы. Для нарезания мясных продуктов, материал крепится к тележке, которая проходит сквозь лезвия. Твердые фрукты, такие как яблоки, одновременно нарезаются и освобождаются от сердцевины, когда они проталкиваются над неподвижными ножами внутри трубы. В сахарной промышленности сахарная свекла разрезается на тонкие ломтики - стружкой. Разновидностью нарезания ломтиками является нарезание кубиками, которое используется для мяса, фруктов и овощей. При нарезании кубиками продукт сначала разрезается, затем нарезается на полоски с помощью вращающихся ножей. Полоски подаются ко второму набору вращающихся ножей, работающих под прямыми углами к первому набору, и полоски разрезаются на кубики. Шинкование разделяет сырьевые материалы на мелкие части. Шинкование в грубую массу используется для фруктов и овощей. При шинковании материал помещается в медленно вращающуюся чашу и подвергается воздействию набора ножей, вращающихся с большой скоростью. Степень размера измельчения может быть различной в зависимости от скорости ножей и времени нарезания. Примечание - Для мясных продуктов термин «шинкование» не употребляется. Измельчение в мясорубке используется, главным образом, для измельчения и гомогенизации мяса. При производстве колбас и аналогичных продуктов степень размера измельчений может быть различной в зависимости от скорости ножей и времени нарезания и в особых случаях материал при необходимости может измельчаться в эмульсию. Оборудование, используемое для этих целей включает: волчки (мясорубки), куттера, фаршемешалки, эмульситаторы (гомогенизаторы). [Типовые технологические инструкции к СТБ 126-2004 «Изделия колбасные вареные», СТБ 295-2008 «Изделия колбасные сырокопченые и сыровяленые», СТБ 335-98 «Продукты из свинины», СТБ 735-94 «Продукты из говядины»]. Протирание используется для измельчения и гомогенизации фруктов и овощей. Подвижная шероховатая поверхность разламывает фрукты или овощи и продавливает материал через зазор, в результате образуется однородная масса. Наиболее распространенными протирочными машинами являются барабанные и дисковые протирочные машины. Иногда процесс протирания используется для выжимания соков. Выжимание применяется для извлечения жидкой части винограда, другого сырья или выжимки после мацерации. Выжимание используется в виноделии, в производстве некоторых других алкогольных напитков и фруктовых и овощных соков. Существует два основных типа пресса: 11 П-ООС 17.02-03-2012 - горизонтальный пневматический пресс. Включает в себя накаченную пневматическую мембрану, расположенную в центре пресса. Ягоды медленно выжимаются, освобождая сок, обычно называемый суслом в вине, яблочном и грушевом сидре, в резервуар, в то время как твердая часть остается в прессе; - гидравлический компрессионный вертикальный пресс, в котором виноград помещается в сетку, в которой он остается во время выжимания. Горизонтальный лоток сжимает виноград в вертикальном направлении, и сок, вытекающий из сетки, собирается в резервуаре для дальнейшей обработки. Жмых винограда остается в сетке. Существуют также другие типы прессов, например, ленточные прессы и горизонтальные прессы. 5.5.3.2 Смешивание, купажирование, гомогенизация и конширование 5.5.3.2.1 Назначение Целью данной группы операций является получение однородной смеси двух или более компонентов или получение одинакового гранулометрического состава частиц в пищевом материале. Эти способы могут повышать характеристики и качество пищи. 5.5.3.2.2 Область применения Данные операции широко применяются почти во всех секторах ППНМ. 5.5.3.2.3 Описание технологий, методов и оборудования Смешивание или купажирование представляет собой соединение различных материалов. Пространственное распределение отдельных компонентов сокращается для получения определенной степени однородности. В секторе ППНМ используются различные процедуры смешивания. Смешивание твердых веществ с твердыми веществами выполняется во время производства кормов для скота, чайных и кофейных смесей, сухих супов, порошковых смесей для выпечки, сладкого крема, мороженного и солодового купажа. К наиболее распространенному оборудованию для смешивания относятся вращающиеся барабаны, роторные смешивающие машины, лопастные мешалки, смесители с ленточным рабочим органом и смесительные шнеки в цилиндрических или конусообразных сосудах, а также разнообразные винтовые мешалки с регулируемой скоростью. В качестве составляющей процесса используются циклонные уловители для извлечения пыли из отходящего воздуха. Затем извлеченные материалы перерабатываются. Смешивание твердого вещества с жидкостью выполняется, например, при производстве консервов и молочных продуктов. Такой тип смешивания используется также в производстве шоколада и кондитерских изделий, когда ингредиенты перемешиваются в более или менее жидком состоянии и затвердевают при охлаждении. Для вязких смесей используются тестомешалки. Для смесей малой вязкости применяются различные типы взбалтывающих машин, лопаточных машин и смесителей. Смешивание жидкости с жидкостью выполняется для производства таких эмульсий как майонез, маргарин и смесей растворов. Такой тип смешивания используется также для купажирования различных вин или минеральных вод друг с другом или с добавками и вспомогательными ингредиентами. Применяются различные типы взбалтывающих машин, лопаточных машин и смесителей. Смешивание жидкости с газом применяется при изготовлении мороженого, взбитых сливок и некоторых кондитерских изделий. Во время распылительной сушки жидкая фаза смешивается в потоке газа. Пульверизаторы используются для создания мелких капель жидкости, которые вводятся в контакт с потоком газа. При изготовлении мороженого, взбитых сливок или пены маленькие пузырьки газа подаются в жидкость. 12 П-ООС 17.02-03-2012 Целью гомогенизации является достижение частиц наиболее одинакового размера или более однородной смеси материалов. Этот способ применяется для уменьшения размера гранул жира в цельном молоке, чтобы они оставались равномерно распределенными в молоке, при этом предотвращая отделение жира и отстаивание сливок. Жидкость, то есть цельное молоко, под высоким давлением от 200 до 300 бар выдавливается через маленькое отверстие. Конширование представляет собой специальный метод смешивания, используемый в производстве шоколада. Расплавленная шоколадная масса помещается в специальный корытообразный сосуд и смешивается гранитным роликом, медленно перемещающимся назад и вперед. Целью конширования является уменьшение вязкости массы и улучшения вкуса и структуры. 5.5.3.3 Растирание (помол) и дробление 5.5.3.3.1 Назначение Растирание или помол используется для измельчения сухого твердого материала. Такой способ может также повышать качество пищи и/или пригодность материала для дальнейшей обработки. Это основной процесс в производстве зерновых и кормовых культур, также применяется для дробления тростникового сахара и облегчения добычи сахара на предприятиях по производству сахара и рома. Дробление относится, например, к разрушению кожуры ягод и винограда для освобождения сусла. 5.5.3.3.2 Область применения Растирание или помол применяется для обработки сухого твердого материала, например, в мукомольном производстве, для кормовых культур, для манной крупы, в пивоварении, в производстве сахара и молочной продукции. Дробление необходимо для облегчения размножения дрожжей, а также для проведения традиционной мацерации перед выжиманием, например, в виноделии. 5.5.3.3.3 Описание технологий, методов и оборудования Все технологии и оборудование растирания или помола используются для различных типов пищевых продуктов. Растирание или помол может выполняться сухим или влажным способом. С помощью влажного растирания или помола можно добиться более мелких частиц. Сухая технология часто комбинируется с просеиванием или воздушным делением, в результате чего частицы разделяются по размеру. Для извлечения пыли из отходящего воздуха используется газоочистное оборудование, например, циклонные уловители. После чего извлекаемый материал перерабатывается. В секторе ППНМ применяются молотковые, шаровые, вальцовые и дисковые мельницы. Молотковая мельница состоит из горизонтальной и вертикальной цилиндрической камеры, расположенный по линии со стальным диском дробилки, и включает в себя высокоскоростной ротор, оснащенный молотками по всей его длине. Материал дробится на части силой ударов, когда молотки подталкивают его к диску дробилки. Шаровая мельница состоит из медленно вращающегося стального цилиндра, заполненного наполовину стальными шарами диаметром от 2,5 до 15 см. Конечный размер частиц зависит от скорости вращения и от размера шаров. Вальцовая мельница состоит из двух или более стальных вальцов, которые вращаются навстречу друг другу и протягивают частицы пищевого материала через промежуток между вальцами (прижим). Размер прижима регулируется в зависимости от пищевых материалов. Дисковая мельница состоит либо из одного вращающегося диска в неподвижном корпусе, либо из двух дисков, вращающихся в противоположных направлениях. Пищевой материал проходит через регулируемый зазор между диском и корпусом 13 П-ООС 17.02-03-2012 или между дисками. Дисковые мельницы оснащены перекрещивающимися штифтами, закрепленными на дисках и корпусе, что повышает эффективность помола. 5.5.3.4 Формовка, разливка по формам и прессование 5.5.3.4.1 Назначение Формовка, разливка по формам и прессование представляют собой операции, используемые для получения определенной формы твердых материалов. 5.5.3.4.2 Область применения Формовка или разливка по формам представляет собой процедуру, широко применяемую в производстве шоколада, хлеба, печенья, конфет и тортов. Кроме того, это важный технологический этап в производстве сыра. Прессование широко используется в производстве мясных продуктов, кондитерских изделий и крахмалосодержащих закусок. Кроме того, это важный технологический этап в производстве сыра и мясных продуктов. 5.5.3.4.3 Описание технологий, методов и оборудования При формовке или разливке по формам материал находится в вязком состоянии и подается в соответствующую форму. В течение процесса разливки по формам материал становится прочнее и затвердевает до того момента, когда он принимает застывшую форму. Прессование представляет собой непрерывный процесс придания формы. Материал замешивается под высоким давлением и непрерывно выжимается через отверстия нужной формы. В экструдере с пропариванием материал также проходит тепловую обработку или проваривается для того, чтобы сделать растворимым крахмал. Экструдеры могут включать в себя один или два шнека. Вращение шнеков перемещает и смешивает материал и создает увеличение давления. 5.5.4 Технологические методы сепарации 5.5.4.1 Экстракция 5.5.4.1.1 Назначение Целью экстракции является извлечение полезных растворимых компонентов из сырьевых материалов сначала с помощью растворения их в жидком растворителе, чтобы компоненты можно было разделить и извлечь позднее из жидкости. Не всегда задача состоит в извлечении одного определенного соединения в чистом виде из сырья, то есть иногда экстракция предназначена для выделения всех растворимых компонентов из остатка; примером этого является экстракция кофе. 5.5.4.1.2 Область применения Экстракция широко применяется в отраслях ППНМ. Например, для экстракции сахара из сахарной свеклы или сахарного тростника, масла - из масличных семян и неочищенного жмыха масличных растений, экстракта кофе из кофейных зерен, кофеина из кофейных зерен и различных других компонентов, таких как протеины, пектины, витамины, пигменты, эфирных масел, ароматических соединений и вкусовых веществ из множества различных материалов. 5.5.4.1.3 Описание технологий, методов и оборудования Экстракция действует в соответствии с принципом, состоящим в том, что растворимые компоненты могут выделяться из нерастворимых или малорастворимых компонентов с помощью растворения их в соответствующем растворителе. Сырьевые материалы, пригодные для экстракции, могут содержать либо только твердые вещества, либо твердые вещества и раствор, либо твердые вещества и жидкость. Экстракция твердого вещества/жидкости иногда называется выщелачивание. Когда растворимый компонент входит в состав жидкости, экстракция может применяться для извлечения полезного растворимого компонента. Как правило, экстракт представляет собой конечный или промежуточный продукт, а 14 П-ООС 17.02-03-2012 осадок является отходом или побочным продуктом. Эффективность процесса экстракции зависит от выбранного растворителя. К наиболее распространенным растворителям относится вода, органические растворители, такие как гексан, метиленхлорид, этилацетат и спирт. Для экстракции кофе используется сверхкритический углекислый газ, CO2. Для обеспечения эффективности экстракции нужных компонентов сырьевые материалы обычно проходят предварительную обработку. Например, сахарная свекла и сахарный тростник нарезаются на тонкие ломтики, орехи и семена растираются или лущатся, кофейные зерна обжариваются и размалываются, чайные листья просушиваются и растираются. Наиболее простым способом экстракции является повторяющаяся экстракция с использованием свежего растворителя, называемая экстракцией поперечным потоком. Однако он используется редко по причине больших затрат на растворитель, и поскольку в результате этого способа получается экстракт очень высокой концентрации. Наиболее распространенным методом является противоточная экстракция либо периодического, либо непрерывного действия. Периодическая противоточная экстракция используется только для обработки небольших объемов сырья. В непрерывно действующих экстракторах потоки твердого материала и растворителя перемещаются в противоположных направлениях. Единственной трудностью при экстракции является извлечение вытянутого материала из раствора. Это осуществляется с помощью выпаривания, кристаллизации, дистилляции или отгонки водяным паром. Для транспортировки потоков материала и жидкости могут применяться различные методы: - перфорированные лотки, соединенные в нераздельный конвейер или образующие петлю, перемещающиеся горизонтально или вертикально; - шнековые конвейеры, перемещающие твердый материал в потоке с противоположным направлением, вертикально или вверх под наклоном, в шнеках просверлены отверстия для создания равномерного потока жидкости; - нераздельная перфорированная лента, где растворитель циркулирует под действием насоса и распыляется поверх твердого материала. 5.5.4.2 Деионизация 5.5.4.2.1 Назначение Деионизация или ионный обмен используется для обработки сыворотки. Для применения сухой сыворотки в пищевых продуктах для взрослых и в детском питании необходим низкий уровень содержания минеральных составляющих. Кроме того, деионизация широко используется в отраслях ППНМ для очищения питательной воды для бойлеров для выработки электроэнергии и пара и для получения деионизированной технологической воды. Деионизация применяется также для устранения второстепенных ионизированных органических веществ. 5.5.4.2.2 Описание технологий, методов и оборудования Деионизация осуществляется с помощью пропускания продукта через колонну, содержащую смоляные шарики для обмена ионами. Шарики содержат большое количество активных узлов, способных удерживать множество различных металлов, неметаллических неорганических молекул и ионизированных органических компонентов. Колонны действуют периодически и должны восстанавливаться, когда шарики полностью расходуются или насыщаются. Обычно это выполняется с помощью обработки колонн и шариков различными химикатами, которые удаляют загрязнения и восстанавливают активные узлы. 5.5.4.3 Оклейка 5.5.4.3.1 Назначение 15 П-ООС 17.02-03-2012 Оклейка представляет собой процесс осветления жидкостей, то есть удаления взвешенных частиц, которые придают жидкости мутный внешний вид. 5.5.4.3.2 Область применения Производство игристых вин и пива. 5.5.3.3.3 Описание технологий, методов и оборудования Вводимое оклеивающее вещество стимулирует выпадение хлопьями и выделение из раствора мутных сверхмалых частиц. Такими частицами являются протеины, полиоксиды, полифенолы, комплексные соединения железа или меди. Для того, чтобы произошло действие оклейки, электрические заряды между оклеивающим веществом и частицами должны быть противоположными, это значит, что необходимо тщательно выбирать оклеивающее вещество в соответствии с требующимся результатом. Природу и дозировку оклеивающего вещества можно установить с помощью лабораторных испытаний. Кроме того, некоторые другие виды очистки можно технически классифицировать как примеры процесса оклейки, например, удаление железа с помощью ферроцианиза калия. Используемые оклеивающие вещества можно разделить на две основные группы; органические и минеральные оклеивающие вещества. К органическим оклеивающим веществам относятся желатин, ихтиоколь, яичный альбумин, кровяной альбумин, альгеин, казеины и казеинаты. К минеральным оклеивающим веществам относятся бентониты, силикагель и энологические танины. 5.5.4.4 Центрифугирование и осаждение 5.5.4.4.1 Назначение Центрифугирование и осаждение используются для отделения несмешивающихся жидкостей и твердых веществ и жидкостей. Отделение осуществляется с применением центробежных сил или посредством естественной гравитации. 5.5.4.4.2 Область применения Обычно эти способы применяются в молочной промышленности для кларификации молока, сепарирования (обезжиривания) молока и сыворотки, для концентрирования сливок, получение и извлечение казеина, в производстве сыра и для обработки лактозы и белка сыворотки. Кроме того, они используются в технологии производства напитков, для изготовления овощных и фруктовых соков, обработки/ получения кофе, чая, пива, вина, соевого молока, масла и жира, для изготовления какао масла, сахара, а также для очистки сточных вод. 5.5.4.4.3 Описание технологий, методов и оборудования Когда разница в плотности велика, и время не является ограничивающим фактором, используется естественная гравитация. Этот процесс называется осаждением, и может быть либо периодическим, либо непрерывным. Периодический процесс выполняется в сосуде, содержащем дисперсионную систему твердых частиц с более высокой плотностью, чем плотность жидкости. Со временем эти более тяжелые частицы оседают на дно сосуда. Если уменьшить высоту сосуда, и увеличить площадь, можно сократить время осаждения. При непрерывном процессе жидкость, содержащая суспендированные частицы, вводится с одной стороны и проходит по направлению к переливу. Способность сосуда к осаждению можно увеличить с помощью добавления горизонтальных или наклонных листов водоотделителя. Центрифугирование используется для выделения смесей из двух или более фаз, одна из которых является непрерывной. Существует два основных способа задействовать центрифуги. Непрерывные системы и системы с отключениями для очищения. В непрерывных системах осадок можно разгружать во время процесса. Движущей силой после сепарации является разница плотности между этапами. Процесс сепарации ускоряется с помощью центробежных сил. Необходимые 16 П-ООС 17.02-03-2012 центробежные силы генерируются вращением материалов. Генерируемая сила зависит от скорости и радиуса вращения. Для сырого молока, например, снятое молоко является непрерывной фазой, фаза жира является прерывающейся фазой, состоящей из шариков жира диаметром в несколько микрон, а третья фаза состоит из твердых частиц. В производстве пива кларификация горячего сусла выполняется для устранения горячих частиц траба для получения прозрачного сусла. Наиболее распространенным оборудованием, используемым для кларификации сусла, является гидроциклон, где частицы траба сусла отделяются в тангенциальном потоке. Центрифуги классифицируются по четырем группам: - центрифуги с трубчатыми и дисковыми чашами; - центрифуги с монолитной чашей и с выгрузкой осадка через сопло или с помощью вентиля; конвейерные чашечные, возвратно-поступательные конвейерные и корзиночные центрифуги; - гидроциклоны или вихри. Центрифуга с трубчатой чашей состоит из вертикального цилиндра, который вращается со скоростью от 15000 до 50000 об/мин, внутри стационарного корпуса. Она используется для отделения несмешивающихся жидкостей, например, растительного масла и воды или твердых веществ из жидкости. Два компонента разделяются на кольцевые прослойки, при этом более плотная жидкость или твердое вещество располагается ближе к стенке чаши. После этого два слоя по отдельности откачиваются. Как правило, в отраслях ППНМ чаще используется центрифуга с дисковой чашей, поскольку она позволяет добиваться лучшей сепарации в результате формирования более тонких прослоек жидкости. Цилиндрическая чаша оснащена обратными конусами или дисками, и для достижения сепарации жидкость должна пройти очень небольшое расстояние. Такие центрифуги работают со скоростью от 2000 до 7000 об/мин и обладают мощностью до 150000 л/ч. Центрифуги с дисковыми чашами используются для отделения сливок от молока, для осветления масел, экстрактов кофе и соков или для выделения крахмала из суспензии. Центрифуга с монолитной чашей представляют собой простейшую центрифугу для разделения твердых веществ и жидкости и используются в случаях, когда из больших объемов жидкости требуется извлечь небольшое количество твердых веществ. Она состоит из вращающейся цилиндрической чаши. Раствор подается в чашу; твердые вещества осаждаются на стенки чаши, в то время как жидкость перетекает к верху чаши. Осадок можно удалить, не останавливая центрифугу. Растворы с более высоким содержанием твердых веществ, то есть более 3 % по весу, можно разделять с помощью центрифуг с выгрузкой осадка через сопло или с помощью вентиля. Эти центрифуги представляют собой модифицированную центрифугу с дисковой чашей, с двойной конической чашей, позволяющей автоматическую выгрузку твердых веществ. Такие типы центрифуг применяются для очистки масел, соков, пива и крахмала, для извлечения твердых составляющих, например, дрожжевых клеток. Их производительность составляет до 300000 л/в. Специальным типом является бактофугация, представляющая собой высокоскоростной центробежный процесс, при котором отделяются бактериальные клетки и споры от молока. Конвейерные чашечные или декантирующие, возвратно-поступательные конвейерные и корзиночные центрифуги используются в случаях, когда в сырье содержится большое количество твердых веществ или осадков. Они применяются для извлечения животного белка, например, осажденного казеина из снятого молока, растительных белков, для отделения суспензий кофе, какао и чая и для устранения 17 П-ООС 17.02-03-2012 осадков из масел. В конвейерной чашечной центрифуге монолитная чаша вращается быстрее на 25 об/мин, чем шнековый конвейер. В результате чего твердые вещества перемещаются в один конец центрифуги, а жидкая часть перемещается в другой конец большего диаметра. Возвратно-поступательная конвейерная центрифуга используется для выделения непрочных твердых частиц, например, кристаллов из раствора. Сырье вводится во вращающуюся корзину через воронку, которая вращается с такой же скоростью. Это постепенно ускоряет жидкость до скорости чаши и тем самым минимизирует поперечные силы. Жидкость проходит через отверстия в стенке чаши. Когда образуется слой твердых частиц, он проталкивается вперед возвратно-поступательной лопастью. Корзиночная центрифуга включает в себя корзину с просверленными отверстиями, облицованную фильтрующим материалом, которая вращается со скоростью 2000 об/мин. Разделение происходит в циклах, каждый из которых продолжается от 5 до 30 минут. В трех этапах цикла сначала сырьевая жидкость вводится в медленно вращающуюся чашу, затем скорость увеличивается и происходит разделение, наконец, скорость чаши уменьшается, и осадок выгружается через основание. Производительность может составлять до 90000 л/ч. Типичный гидроциклон состоит из конической секции, переходящей в цилиндрическую секцию. Гидроциклон оснащен тангенциальным впуском и закрывается торцевой пластиной, с установленной по оси переливной трубой или вихревым визиром. Край конической части завершается округлым отверстием на вершине. Во время работы суспензия под давлением насоса продвигается через тангенциальный впуск, и это создает сильное вихревое движение. Часть суспензии содержит более легкие частицы, выгружаемые через переливное отверстие, остальная суспензия и твердые вещества выгружаются через отверстие для нижнего продукта. 5.5.4.5 Фильтрация 5.5.4.5.1 Назначение Фильтрование представляет собой процесс отделения твердой фазы суспензии, эмульсии или выделение компонентов растворов при помощи пористой полупроницаемой среды, сита или фильтровальной ткани, обладающей селективной проницаемостью по отношению к компонентам разделяемой. Фильтрация газов описана в 7.4.3.7.1, 7.4.3.7.2 и 7.4.3.7.3. 5.5.4.5.2 Область применения В отрасли ППНМ фильтрование используется для осветления жидких продуктов путем удаления незначительного количества твердых включений, например, при производстве вина, пива, масел и сиропов с последующим использованием фильтрата, например, для производства вина, пива, масел и сиропов, а также для отделения жидкости от большого объема твердого материала с целью получения фильтрата или жмыха, или того и другого, например, для производства фруктовых соков или пива. 5.5.4.5.3 Описание технологий, методов и оборудования Эта процедура может осуществляться либо с помощью фильтрации под давлением, то есть повышенное давления со стороны сырья, либо с помощью вакуумной фильтрации, то есть пониженное давление со стороны фильтрата. Двумя основными типами оборудования для фильтрации под давлением являются фильтр – пресс и листовой фильтр. Фильтр – пресс состоит из пластин и рамок, расположенных попеременно и на направляющих. Полая рамка отделяется от пластины фильтровальной тканью. Суспензия нагнетается через проход в каждой рамке, и фильтрат проходит через ткань и собирается в канавках, находящихся на поверхностях пластин и выводится 18 П-ООС 17.02-03-2012 из аппарата через выпускной канал, расположенный в основании каждой пластины. Фильтр работает под давлением от 250 до 800 кПа. Фильтр – пресс работает периодически; оптимальное время цикла зависит от сопротивления, оказываемого осадком на фильтре, от времени, затрачиваемого на разборку и сборку пресса. Иногда для ускорения фильтрации в качестве намывных слоев или загрузки корпуса применяются вспомогательные фильтрующие материалы, такие как перлит или кизельгур. Оборудование надежно и удобно в обслуживании и широко используется, в частности для производства яблочного сока и сидра и в рафинации пищевых масел. Специальным типом фильтр – пресса является мембранный фильтр – пресс. Мембрана устанавливается на пластину, которая может подвергаться давлению воздуха или воды. Благодаря более высокому давлению на фильтрацию (до 20 бар), отделяется больше жидкости, в результате чего образуется более сухой осадок на поверхности фильтра. Необходимость разработки устройств с более высокой производительностью привела к внедрению листовых фильтров. Они состоят из ячеистых листов, покрытых фильтрующим материалом и закрепленным на полой рамке, которая образует выпускной канал для фильтрата. Листы можно располагать горизонтально или вертикально. Обрабатываемая жидкость нагнетается в корпус под давлением приблизительно 400 кПа. Когда фильтрация завершается, осадок твердых частиц удаляется продувкой или смывом. Вакуумные фильтры, как правило, работают непрерывно. Жидкость всасывается через пластину фильтра или фильтровальную ткань, при этом твердые включения оседают на ткани. Как правило, оборудование работает при атмосферном давлении, поэтому разница давлений над и под фильтровальным материалом, ограничивается 100 кПа. Двумя распространенными типами вакуумного фильтра является барабанный вращающийся фильтр и вращающийся вакуумный дисковый фильтр. Барабанный вращающийся фильтр состоит из медленно вращающегося цилиндра, разделенного на два или более продольных отсека, которые накрыты фильтровальной тканью. При вращении нижняя часть барабана погружается в фильтруемую жидкость. В это время в нижнем отсеке создается пониженное давление. Фильтрат проходит через фильтровальную ткань погруженного отсека. Когда отсек поднимается над поверхностью жидкости, с осадка на фильтре отсасывается жидкость, и он промывается и осушается. При дальнейшем вращении в отсек подают воздух с повышенным давлением, что приводит к отделению осадка от фильтровальной ткани, окончательное удаление твердой фазы производится с помощью грязесъемника. После этого отсек снова погружается в жидкость и цикл повторяется. Вращающиеся вакуумные дисковые фильтры состоят из ряда вертикальных дисков, которые медленно вращаются в ванне с жидкостью. Принцип их действия аналогичен работе барабанных фильтров. Каждый диск разделен на сегменты, в каждом сегменте имеется выход к центральному валу. Диски оснащены скребками, благодаря этому твердый осадок непрерывно устраняется. 5.5.4.6 Баро- и электромембранные методы обработки жидкостей 5.5.4.6.1 Назначение Мембранная фильтрация предназначена для выборочного выделения воды, растворенных веществ и/или взвешенного материала из раствора с помощью полупроницаемых мембран. 5.5.4.6.2 Область применения Мембранная фильтрация также применяется для концентрирования жидкостей, например, подсырной сыворотки, для удаления солей из сыворотки или воды, выделения белковой фракции сыворотки, а также очистки воды. 5.5.4.6.3 Описание технологий, методов и оборудования 19 П-ООС 17.02-03-2012 Существует два технологических метода мембранного разделения сред, используемых в секторе ППНМ, а именно: боромембранная фильтрация и электродиализ. Баромембранная фильтрация представляет собой способ фильтрации под давлением, при котором раствор нагнетается через пористую мембрану. Часть растворенных твердых веществ задерживается, так как их размер слишком велик для их прохождения через мембрану. Селективность процесса (минимальный размер задерживаемых частиц) зависит от типа используемой мембраны. В ходе процесса жидкость разделяется на две части, то, что остается над мембраной, называется концентратом или ретенатом. Более мелкие молекулы проходят через мембрану с потоком фильтруемой жидкости. Эта часть раствора называется фильтратом или пермеатом. Различные технологии мембранной сепарации можно характеризовать по размеру пор мембран. Тангенциальная микрофильтрация может применяться для удаления бактерий из обезжиренного молока или для разделения обезжиренного молока на ретенат, богатый казеином, и молочную сыворотку (так называемая «идеальная сыворотка») без казеина; размеры пор мембраны составляют от 0,1 до 5 нм. Ультрафильтрация применяется и для обезжиренного молока, и для сыворотки, с целью концентрирования соответствующих белковых фракций; размер пор мембраны составляет от 10 до 10 нм. Мембраны для нанофильтрации обладают селективной проницаемостью для минералов и некоторых низкомолекулярных органических и неорганических соединений. Нанофильтрация используется преимущественно для концентрирования и предварительной деминерализации (обессоливания) сыворотки; размеры пор мембран для нанофильтрации составляют приблизительно от 1 до 10 нм. Мембраны для фильтрации обратного осмоса являются проницаемыми для воды, но не для минералов, и поэтому используются для обезвоживания, концентрирования сыворотки или обезжиренного молока или для финишной очистки фильтрата, полученного при нанофильтрации или конденсата соковых паров, полученных при вакуумном сгущении пищевых сред, а также в очистке воды, например, для умягчения и обессоливания. Размер пор мембраны составляет приблизительно от 0,1 до 1 нм. Электродиализ представляет собой электромембранный процесс, протекающий под действием постоянного электрического поля. Ионы с малой молекулярной массой перемещаются в электрическое поле через катионные и анионные мембраны. Эти мембраны располагаются поочередно между катодом и анодом в блоке. В молочной промышленности этот способ применяется для обессоливания сыворотки. 5.5.4.7 Кристаллизация 5.5.4.7.1 Назначение Задачей кристаллизации является выделение растворенного вещества из раствора. 5.5.4.7.2 Область применения Кристаллизация используется в молочной промышленности, при производстве лактозы (молочного сахара) из подсырной или казеиновой сыворотки, а также в сахарной промышленности. Кроме того, эта технология применяется в производстве пищевого масла, для изменения свойств пищевых масел и жиров, в данном случае она называется рафинация. 5.5.4.7.3 Описание технологии, методов и оборудования Кристаллизация представляет собой процесс образования твердых кристаллов из раствора. Кристаллы затвердевают в определенной геометрической форме, характерной для данного вещества. Их рост обычно инициируется с помощью введения затравки (центров кристаллизации) в перенасыщенный раствор. Как 20 П-ООС 17.02-03-2012 правило, примеси в жидкости не включаются в структуру кристаллической решетки. Таким образом, кристаллизация является также процессом очистки. 5.5.4.8 Удаление свободных жирных кислот (ffa) нейтрализацией 5.5.4.8.1 Назначение Задача процесса химической нейтрализации состоит в удалении свободных жирных кислот и фосфатидов из растительных масел, с использованием каустической соды и фосфорной кислоты или, в некоторых случаях лимонной кислоты. 5.5.4.8.2 Область применения Химическая нейтрализация используется в процессе рафинирования растительных масел, таких как соевое, подсолнечное, рапсовое, или животных жиров, таких как сало или рыбий жир. 5.5.4.8.3 Описание технологий, методов и оборудования Масло подогревается с помощью пара, после чего с ним смешивается фосфорная или лимонная кислота, чтобы повысить растворимость фосфатидов в воде. Затем этого подкисленное масло, с содержанием гидратирующего агента от 0,05 до 0,5 % от массы сырого масла [4], смешивается с каустическим раствором, который нейтрализует и свободные жирные кислоты, и фосфорную или лимонную кислоту, и дополнительно повышает растворимость фосфатидов в воде. Водная смесь мыла и фосфатидов, называемая соапстоком, отделяется от масла с помощью центрифугирования. Масло смешивается с водой с целью вымывания остатка мыла. После этого вода снова удаляется из масла с помощью центрифугирования. Окончательное удаление влаги может быть проведено в условиях вакуума. Как правило, процесс осуществляется непрерывно, как показано на рисунке 1, однако он может проводиться полунепрерывным или периодическим способом, с использованием оборудования перемешивания и отстаивания [4]. 1- Емкость для нерафинированного масла; 2 - Смеситель для перемешивания масла с фосфорной кислотой; 3 - Миксер для нейтрализации; 4 - Сепаратор (центрифуга); 5 - Миксер для рафинации; 6 - Смеситель для промывки водой. 7- Вакуум-сушильный аппарат. Рисунок 5.1 - Схема последовательности технологических операций непрерывной нейтрализации темных и высококислотных масел и жиров Отделяемая в сепараторе промывная вода и соапстоки объединяются и обрабатываются далее в системе расщепления соапстока. Для выделения 21 П-ООС 17.02-03-2012 свободных жирных кислот используется процесс подкисления концентрированной кислотой, как правило, серной кислотой или иногда соляной кислотой, и нагревания паром. После этого выделенные свободные жирные кислоты извлекаются в декантирующей центрифуге. Кислый жир (масло) откачивается в сборную емкость и далее передается на мыловарение или используется для других технических целей. Кислые воды после отстаивания направляются на повторное использование для разбавления соапстока и концентрированной серной кислоты [4]. Фосфолипидную эмульсию, образовавшуюся в результате обработки масла фосфорной кислотой, сушат под вакуумом (5,5 кПА) при температуре от 80 до 90 °С для получения фосфатидных концентратов, которые широко применяются в различных отраслях пищевой, медицинской и комбикормовой промышленности [5]. 5.5.4.9 Отбеливание 5.5.4.9.1 Назначение Задачей отбеливания является извлечение из масла или жира пигментов, металлов, например, никеля или железа, остатков мыла и фосфолипидов [5]. 5.5.4.9.2 Область применения Отбеливание применяется в рафинации пищевых масел и жиров. 5.5.4.9.3 Описание технологий, методов и оборудования Пищевые масла и жиры смешиваются с отбеливающей землей, имеющей свойство адсорбирования выше указанных нежелательных компонентов. Масло смешивается в условиях вакуума с (0,1 – 3) % отбеливающей земли. Это глинистый минерал, такой как бентонит или монтмориллонит, который был активирован с помощью термической и/ или кислотной или другой обработки. Такая земля, иногда смешанная с небольшим количеством активированного угля, обладает высокой адсорбирующей способностью. После отбеливания в течение (30 – 90) мин масло отделяется от отбеливающей земли с помощью фильтров. Отработавшая земля содержит большой объем масла, до 30 %. Часть масла или жира можно выделить с помощью процесса отгонки паром. Использованную отбеливающую землю можно добавлять к муке, которая образуется при дроблении побочных продуктов, или использовать в производстве бетона или биогаза. К оборудованию, применяемому для отбеливания, относятся смешивающие сосуды, генераторы вакуума и фильтры. 5.5.4.10 Дезодорация отгонкой паром 5.5.4.10.1 Назначение Задачей дезодорации является удаление из масел и жиров одорирующих и других летучих веществ путем отгонки под вакуумом с перегретым паром. 5.5.4.10.2 Область применения Дезодорация применяется в рафинации пищевых масел и жиров. 5.5.4.10.3 Описание технологий, методов и оборудования Дезодорация представляет собой применение паровой дистилляции для десорбции свободных жирных кислот и других летучих веществ, в условиях вакуума, из масел и жиров. К оборудованию, используемому для дезодорации, относится колонна паровой дистилляции (дезодоратор), пароэжекторный вакуумный насос, состоящий из пароэжекторов, барометрических конденсаторов смешения и барометрической емкости, скруббер для сбора паролетучей смеси. Пар вводится в 22 П-ООС 17.02-03-2012 масло, нагретое до температуры свыше 200 C, в нижней части колонны дистилляции, в условиях вакуума. Пар десорбирует свободные жирные кислоты и другие летучие вещества масел и жиров. После этого пар конденсируется с помощью барометрического конденсатора либо прямоточной конструкции, либо замкнутого цикла (см. 5.2.9.4). Сепарацию испаряющихся компонентов из этого пара можно улучшить с помощью одноступенчатой или двухступенчатой системы газоочистки конденсата и с помощью туманоуловителей. Дезодорация может проводиться в сосудах непрерывного или периодического действия. 5.5.4.11 Обесцвечивание 5.5.4.11.1 Назначение Обесцвечивание выполняется для улучшения цвета, чистоты, выдержки, микробиологической стойкости и увеличения срока хранения ряда пищевых продуктов. 5.5.4.11.2 Область применения Обесцвечивание используется в производстве сахара, глюкозы и ферментации. 5.5.4.11.3 Описание технологий, методов и оборудования Обесцвечивание может осуществляться с помощью добавления активного порошка, например, порошкообразного активированного угля, к продукту в водном растворе, которые затем перемешиваются в регулируемых условиях. После этого порошок удаляется посредством фильтрации, с помощью неподвижных фильтров или вращающихся вакуумных фильтров, тогда как обесцвеченный продукт проходит дальнейшую обработку. Этот процесс часто выполняется в несколько этапов, с повторным использованием активного материала до его полного истощения, нередко с применением противоточной системы. Процесс может выполняться также с помощью пропускания продукта в водном растворе через колонну с активным материалом, например, с применением гранулированного активированного угля или смоляных шариков ионного обмена. При этом необходима минимальная фильтрация после процесса, поскольку активный материал удерживается на месте. Активный материал извлекается из колонны через определенные интервалы времени и заменяется новым или реактивированным материалом. Основной целью этих двух операций является устранение цветных молекул из продукта, а также продуктов предшествующей стадии обработки, которые могут вызывать образование цвета при хранении, это называется выдержкам. Большая часть удаляемых примесей по своей природе является органическими веществами. Прохождение через активированный уголь может быть полезным также для устранения фенольных веществ, которые могут издавать неприятные запахи, остаточных пестицидов и некоторых тяжелых металлов. 5.5.4.12 Дистилляция 5.5.4.12.1 Назначение Дистилляция представляет собой разделение компонентов жидкой смеси с помощью отдельного сбора частичного выпаривания смеси и отдельного сбора конденсата и остатка. Более летучие компоненты исходной смеси оказываются при более высокой концентрации в конденсате, менее летучие – c более высокой концентрацией в остатке. 23 П-ООС 17.02-03-2012 5.5.4.12.2 Область применения Дистилляция позволяет осуществлять разделение и очистку испаряющихся пищевых продуктов от водных смесей. Дистилляция может использоваться для отделения запахов или эфирных масел, но применяется, главным образом, либо для производства питьевого спирта или спиртных напитков или для промышленного производства спирта из сельскохозяйственного сырья, например, фруктов и зерна, который может затем использоваться в алкогольных напитках или лекарствах. Обычно дистилляция сопровождается спиртовым брожением. 5.5.4.12.3 Описание технологий, методов и оборудования Процесс осуществляется с использование двух основных типов оборудования; перегонного куба и перегонного куба с ректификационной колонной. Перегонные кубы можно задействовать по одному или в группах. Подвод тепла позволяет провести разделение водных растворов спиртов и сивушных масел исходной жидкости, загружаемой в куб. Конденсированный спирт на водной основе собирается из верхней части куба, а остаток выгружается из основания. Перегонный куб может работать периодически или непрерывно. В первом случае в перегонный куб загружается партия сырья, начинается кипение. В ходе процесса пары отводятся на конденсацию и сбор, пока среднее образовавшееся количество не достигнет требуемого значения. При работе непрерывным способом сырье постоянно поступает в перегонный куб, испаряющаяся часть и жидкость непрерывно отводятся. При ректификации в колонне спиртовая жидкость или пиво подается в колонну ректификации. В каждом контактирующем устройстве, как правило, в тарелке колонны, создается равновесие между испарениями, обогащенными летучими компонентами, и конденсирующейся жидкостью. Спирт – сырец извлекается из верхней части колонный, затем проходит ректификацию в другой колонне, где от более тяжелых спиртов отделяется 95 % этилового спирта. Водная смесь или остатки перегонки разгружаются из днища первой колонны. Конденсированная вода или вода, остающаяся при перегонке, незначительно загрязненная органическими веществами, извлекается из днища второй колонны после того, как спирт обезвоживается. 95 % этилового спирта может быть превращено в безводный спирт с использованием ряда специальных технологических приемов. Эти технологии могут включать в себя азеотропную перегонку с помощью третьего компонента, адсорбцию с помощью молекулярного сита или обезвоживание мембранным способом. 5.5.5 Технология переработки пищевых продуктов 5.5.5.1 Замачивание 5.5.5.1.1 Назначение Задачей замачивания, например, растительных семян, таких как чечевица, является увлажнение и смягчение семян, для сокращения времени приготовления или способствованию удаления шелухи. В процессе производства солода цель замачивания состоит в пропитке водой для активизации процесса прорастания. 5.5.5.1.2 Область применения Преимущественно замачивание используется при обработке растительных семян. Оно применяется также для зерновых, когда зерно замачивается в процессе солодоращения перед прорастанием. 24 П-ООС 17.02-03-2012 5.5.5.1.3 Описание технологий, методов и оборудования Замачивание осуществляется при помощи помещения растительных семян в воду на определенное время. Необходимое время варьируется в зависимости от типов и разновидности семян и от продолжительности и условий хранения. Обычно сухие бобы замачиваются в течение 8 – 16 часов в холодной воде с соответствующей жесткостью. Замачивание при высокой температуре ускоряет гидратацию. Чтобы замочить зерно, его погружают в воду с температурой около 16 ºC, с колебанием от 10 ºC до 25 ºC, в зависимости от оборудования, параметров процесса, сырья и готового солода, который необходимо получить. При замачивании содержание влаги увеличивается с (12 – 15) % до (30 – 50) %, в зависимости от выше перечисленных условий. Во время замачивания вода в замочных чанах меняется от одного до трех раз. Этапы увлажнения и сушки применяются поочередно. В течение этапа увлажнения зерно аэрируется непрерывно или через определенные периоды времени. В течение этапа сушки можно аэрировать зерно или извлекать углекислый газ, CO2. Процесс замачивания занимает от одного до трех дней. На рисунке 5.2 показан пример процедуры замачивания. сушка сушка Рисунок 5.2 - Пример процедуры замачивания 5.5.5.2 Растворение 5.5.5.2.1 Назначение Растворение представляет собой процесс образования гомогенной смеси не менее чем из двух веществ, одно, из которых называется растворитель, другое – растворимое вещество. 5.5.5.2.2 Область применения 25 П-ООС 17.02-03-2012 Этот процесс применяется для восстановления разнообразных продуктов, например, молока в молочной промышленности. 5.5.5.2.3 Описание технологий, методов и оборудования Для этих целей используются разнообразные методы и оборудование. Для приготовления растворов используют как простые резервуары с эффективными перемешивающими устройствами в системах периодического действия, так и системы приготовления растворов в потоке с механическим дозированием растворимых веществ в поток растворителя. В зависимости от продукта температура жидкости может либо соответствовать температуре окружающей среды, либо быть повышенной. Основными типами систем растворения являются: - насос смешения, который подает порошок в раствор. Применяется для приготовления растворов с концентрацией сухих веществ до 25 %; - струйное растворение, в котором используется принцип Вентури (эжекция), для подачи порошка в раствор. Применяется для приготовления растворов с концентрацией сухих веществ до 30 %; - резервуар для растворения с высокоинтенсивным колесом смешения. Применяется для общего содержания твердых веществ до 70 %; - резервуар для растворения в вакууме с высокоинтенсивным рабочим колесом. Применяется для общего содержания твердых веществ до 30 %. 5.5.5.3 Солюбилизация (ощелачивание) 5.5.5.3.1 Назначение Солюбилизация (ощелачивание) представляет собой нейтрализацию зерен какао или сиропа какао щелочным раствором, в результате чего они приобретают более темный цвет и более мягкий вкус. Более мягкий вкус является, главным образом, результатом нейтрализации невысокой кислотности привкуса брожения. 5.5.5.3.2 Область применения Солюбилизация применяется в основном для обработки какао. 5.5.5.3.3 Описание технологий, методов и оборудования Процесс происходит с помощью добавления к какао щелочного раствора, как правило, карбоната калия (K2CO3). Можно использовать два различных метода - жидкую обработку или ощелачивание зерен какао. В жидкой обработке участвует жидкий сироп какао. Это позволяет изменить аромат. К сиропу добавляется калиевый раствор до достижения водородного показателя, pH, значения 7 или 8. Требуемая растворимость получается в результате повышения температуры от 45 до 130 °C. На стадии нагревания водяной пар и ненужные испаряющиеся компоненты освобождаются в воздух. При подщелачивании зерен какао обрабатываются зеленые или предварительно высушенные бобы какао. Преимущество такой обработки заключается в комбинировании высушивания с обжариванием зерен, и неудобство ее состоит в наличии масла какао в зернах, что может привести к небольшому ухудшению жира. Применяются периодические и непрерывные процессы. Периодические обработки проводятся в резервуаре для солюбилизации при атмосферном давлении с высокоинтенсивным рабочим колесом. Непрерывные обработки осуществляются в реакторе, после которого идет чан смешения, обычно в условиях вакуума. Стандартный периодический процесс подщелачивания состоит из двух этапов. 26 П-ООС 17.02-03-2012 Сначала бобы какао проходят нейтрализацию с помощью добавления щелочного раствора в реакционный сосуд при атмосферном давлении. Реакция происходит при температуре в пределах от 80 до 105 °C. На втором этапе в сушилке с псевдосжиженным слоем происходит испарение воды и обжарка зерен. 5.5.5.4 Брожение 5.5.5.4.1 Назначение Брожение представляет собой процесс контролируемого метаболического воздействия микроорганизмов на питательную среду (сырье) с целью изменения ее структуры. В процессе брожения происходит накопление органических кислот, аромато- и вкусообразующих веществ или спирта. Кроме того, этот процесс предохраняет продукты от развития патогенных микроорганизмов путем понижения кислотности продукта. 5.5.5.4.2 Область применения Брожение является важнейшим этапом обработки множества продуктов в отраслях ППНМ. Этот процесс применяется при производстве пива, вина, различных молочных продуктов, овощей, мяса и рыбы. Спиртовое брожение используется в производстве пива, в виноделии и для изготовления спиртов, в основном, с применением в качестве сырья зерновых, виноградного сусла, сахарного сиропа и мелассы. Молочнокислое брожение применяется для изготовления йогурта и других сброженных молочных продуктов, овощей, например, кислой капусты. Молочнокислые закваски используются при производстве сыровяленых колбас (в соответствии с СТБ 295) и продуктов из говядины (в соответствии с СТБ 735). 5.5.5.4.3 Описание технологий, методов и оборудования Существует два типа процесса брожения, а именно: спиртовое брожение и молочнокислое брожение. Распад простого сахара на спирт обычно называется спиртовым брожением. Для получения этанола из углеводородов и небольшого количества других органических компонентов обычно используются дрожжи, как правило, вида Сахаромицетов, например, cerevisae или bayanus. Такое преобразование можно представить с помощью следующего уравнения: C6H12O6 = 2C2H5OH + 2CO2, (1) где C6H12O6 – глюкоза; 2C2H5OH – этиловый спирт; 2CO2 – углекислый газ. Это анаэробный процесс, то есть не требуется наличие кислорода. Температура брожения, как правило, варьируется от 8 ºC до 30 ºC. Температура влияет на скорость брожения, эффективность преобразования и на вкус и аромат конечного продукта. Можно регулировать также водородный показатель pH. Это обеспечивает эффективность брожения и получение требуемого вкуса. Тип используемых видов дрожжей влияет на скорость, эффективность, вкус и аромат, поэтому необходимо тщательно подбирать их для получения требуемых результатов. Часто выбранные штаммы дрожжей используются для оптимизации извлечения спирта и получения ароматических соединений в качестве вторичных компонентов. В качестве питательных веществ для дрожжей добавляются азотсодержащие вещества, витамины и микроэлементы. Обычно в производстве пива и в виноделии брожение 27 П-ООС 17.02-03-2012 должно осуществляться в открытых бродильных сосудах. Некоторые следует заменять цилиндрическими закрытыми ферментерами, обеспечивающими отвод выделяющегося углекислого газа, CO2. При молочнокислом брожении лактоза или другие виды сахара преобразовываются в молочную кислоту и небольшое количество других компонентов. Образование молочной кислоты сопровождается понижением водородного показателя pH, что очень важно для вкуса, аромата и хранения продукта. Существует несколько видов бактерий, способных образовывать молочную кислоту. Каждый вид является источником своего собственного вкуса и аромата. Молочнокислое брожение представляет собой анаэробный процесс. Молочнокислое брожение выполняется при температуре от 20 ºC до 40 ºC. Чтобы процесс начался, в сбраживаемое сырье добавляются культуры бактерий, называемые закваской. Подготовка культур заквасок представляет собой важный процесс, поэтому риск передающихся по воздуху инфекций следует сократить до абсолютного минимума. Закваска должна готовиться в отдельной комнате, оснащенной приточной вентиляцией с обязательной фильтрацией подаваемого воздуха. В помещении должно поддерживаться значительное положительное давление относительно нормального атмосферного давления. Система мойки и дезинфекции оборудования также должна быть тщательно разработана, для исключения попадания остатков моющих средств и дезинфектантов в контакт с культурами и их ингибирования. Соблюдение строгих гигиенических требований и соответствующих режимов температурной (термической) обработки, пастеризации или стерилизации субстрата, а затем его охлаждения, требуют большого количества воды для мойки и ополаскания и значительного расхода энергии. 5.5.5.5 Коагуляция 5.5.5.5.1 Назначение Коагуляция представляет собой агломерацию взвешенных частиц коллоидных растворов и выпадение их в хлопьевидный осадок. 5.5.5.5.2 Область применения Коагуляция применяется при производстве сыра и извлечении казеина из молока. Часто она используется в обработке молока для отделения творога от сыворотки, и называется также створаживание. 5.5.5.5.3 Описание технологии, методов и оборудования Одним из ключевых факторов, наряду с кислотностью среды, влияющих на коагуляцию белков молока, является температура. Необходимую температуру получают с помощью либо теплообменников, либо прямого введения пара в чан для створаживания. Температура должна составлять 30 – 40 °C. В молоко добавляются закваски и другие ингредиенты. Эти ингредиенты обеспечивают особые качества конечного продукта. Коагуляция осуществляется в соответствующих резервуарах, с помощью либо ферментативных коагулянтов, то есть животного или микробного фермента, либо кислотообразующих заквасок. При этом образуется казеиновый сгусток содержащий жир. Характеристики сгустка определяются методом коагуляции. Отделяемая от сгустка сыворотка собирается и направляется на дальнейшую переработку. Для более полного отделения сыворотки от сгустка используют явление синерезиса – сжатие казеинового сгустка при повышенной температуре. Это используют для получения твердого или полутвердого сыра, свернувшееся молоко проходит тепловую обработку при перемешивании и при температуре от 40 °C до 53 °C. Для 28 П-ООС 17.02-03-2012 других видов сыра, например, моцарелла или проволон, а также для свернувшегося молока, нагреваемого при более высоких температурах, кроме этого может выполняться механическая обработка для получения волокнистой структуры. 5.5.5.6 Проращивание 5.5.5.6.1 Назначение Задачей проращивания является активизация и развитие ферментативной системы в сердцевине зерна. Такая активизированная ферментативная система необходима для инициации разделения крахмала и протеина на стадии затирания перед последующим процессом пивоварения. 5.5.5.6.2 Область применения Проращивание является важным этапом обработки в процессе солодоращения из зерен. Осолаживаемые зерновые, в основном, ячмень, используются для производства пива и напитков процессом перегонки, например, виски. Солод используется также в изготовлении пищевых приправ. 5.5.5.6.3 Описание технологий, методов и оборудования Для того, чтобы начать проращивание, зерно замачивается для достижения необходимого содержания влаги (см. 5.5.5.1). После этого замоченное зерно перемещается в сосуды для проращивания с перфорированным дном из стального листа для воздушного солодоращения или на настил для проращивания – для токового солодоращения. Зерна укладываются слоем толщиной около 70 – 150 см для воздушного солодоращения и около 5 – 15 см для токового солодоращения. Этап проращивания продолжается, в основном, от 96 до 200 ч. В зависимости от оборудования, параметров процесса, сырья и получаемого готового солода, процесс проращивания может быть длиннее или короче. Кондиционированный воздух, то есть, охлажденный или подогретый и увлажненный, продувается через слой зерен в воздушном солодоращении, или над слоем в токовом солодоращении, для регулирования температуры и содержания влаги во время проращивания. Для предотвращения склеивания или сваливания сердцевины зерен, слой зерен время от времени переворачивается, во время этого можно использовать разбрызгивание воды. Процесс проращивания завершается сушкой. 5.5.5.7 Соление (вяление) и маринование 5.5.5.7.1 Назначение Соление или вяление представляет собой процесс, при котором продукт обрабатывается обычной солью (NaCl) и солями для консервации, которые служат для сохранения продуктов с помощью понижения активности воды, aw, ниже микробных допустимых пределов. Маринование представляет собой консервацию продуктов с помощью понижения водородного показателя pH, главным образом, для овощей. Цель этих технологий состоит в длительном сохранении контроля над ростом спорообразующих микроорганизмов, понижении энергии, необходимой для тепловой обработки и в добавлении вкуса продукта. 5.5.5.7.2 Область применения Соление или вяление применяется в производстве некоторых типов сыра, мяса, рыбы, овощей и грибов. Количество соли в продукте может составлять от 1 до 5 %. Маринование применяется при переработке фруктов и овощей. 29 П-ООС 17.02-03-2012 5.5.5.7.3 Описание технологий, методов и оборудования При посоле или вялении продукт обрабатывается поваренной солью, рассолом или посолочной смесью для придания ему требуемых свойств. Посол является одной из основных и определяющих операций технологического процесса производства мясных продуктов, в результате чего у сырья и готовых изделий происходит формирование необходимых технологических (водосвязывающая, гелеобразующая, эмульсионная и адгезионная способность) и потребительских (вкус, аромат, нежность, цвет, консистенция) свойств. Для придания мясным продуктам в процессе их технологической обработки цвета, близкого к естественному цвету мяса, в посолочную смесь добавляют нитрит натрия, который применяется в мясной промышленности как цветостабилизирующая и консервирующая добавка. Покраснение мяса в процессе посола обусловлено продуктом восстановления нитрита – окисью азота. Окись азота, реагируя с миоглобином мяса, превращает его в NO-миоглобин (нитрозомиоглобин), который и является красящим веществом соленого мяса. Для получения мясных продуктов с устойчивой окраской в качестве восстановителей применяют аскорбинат или изоаскорбинат натрия. Аскорбинат натрия способствует лучшему образованию NO-миоглобина и предотвращает обесцвечивание поверхности солено-вареного или копченого мяса даже в присутствии кислорода. Перспективным ингредиентом для интенсификации технологии производства мясных продуктов является посолочно-нитритная смесь. Посолочно-нитритная смесь представляет собой смесь соли поваренной пищевой выварочной экстра (например - «Полесье») и пищевых добавок: калия йодноватокислого и натрия азотистокислого. Смесь посолочно-нитритная используется в технологии производства мясных продуктов взамен раздельного применения нитрита натрия и соли поваренной пищевой йодированной. Остаточное содержание нитрита в мясных продуктах не должно превышать 3 - 10мг% в зависимости от вида мясного продукта [3]. Сухое соление (вяление) применяется для мяса и сыра. При изготовлении вяленых мясных продуктов соль и другие консервирующие ингредиенты наносятся на поверхность мяса и впитываются с помощью диффузии, на протяжении дней или недель. В это же время сок выделяется из мяса в количестве, равном приблизительно 10 % первоначальной массы продукта. При производстве некоторых типов сыра, например, шедар, сухая соль добавляется в свернувшееся молоко. Соление (вяление) шприцеванием применяется в обработке мяса, например, бекона и ветчины. Подготовленный раствор, то есть, рассол, содержащий необходимые ингредиенты вводится иглой (иглами) в мясо, либо вручную, либо при помощи станка, для достижения быстрого проникновения солей для консервирования и обычной соли по всему продукту. После впрыскивания мясо можно обрабатывать далее, упаковывать в вакуумный пакет на несколько дней, или же погружать в рассол, идентичный или сходный по составу с впрыскиваемым рассолом. Соление (вяление) погружением используется для сыра, мяса и овощей. Во время погружения соль постепенно проникает в продукт, в то время как содержащие воду растворимые компоненты продукта вытягиваются из продукта. Рассол, в который погружается продукт, можно выбрасывать после каждого применения, или же его можно постоянно подкреплять и использовать повторно, сливая только лишнюю жидкость. Вытягивание воды при солении может составлять от 5 до 15 % массы продукта. Содержание соли в рассоле может составлять от 5 до 20 %. Барабанное (массированное) соление (вяление) применяется, главным образом, для мяса. При этом процессе проникновение рассола в мясо ускоряется 30 П-ООС 17.02-03-2012 механическим действием. Перед обработкой можно выполнить шприцевания мяса, или его можно обработать только механически, возможно, с использованием вакуума для ускорения поглощения рассола. Этот способ используется обычно, когда мясо должно пройти в дальнейшем варку или консервирование. Маринование овощей может осуществляться с помощью добавления органических кислот до достижения водородного показателя рН менее 4,3. В процессе изготовления кислой капусты соль добавляется для стимуляции роста молочнокислотных бактерий, с целью улучшения вкуса и для консервации. 5.5.5.8 Копчение 5.5.5.8.1 Назначение Целью копчения является сохранение пищевых продуктов с помощью воздействия дыма, обладающего бактерицидным эффектом. Сохранность продуктов достигается также с помощью высушивания поверхностных слоев и теплового воздействия. Кроме того, копчение привносит особый вкус и в некоторых случаях процесс копчения используется для приготовления пищевых продуктов. 5.5.5.8.2 Область применения Обычно копчение используется в обработке рыбы, сыра, мяса и мясных продуктов. 5.5.5.8.3 Описание технологий, методов и оборудования Существует два вида копчения – горячее и холодное копчение (см. 6.2.28). 5.5.5.9 Гидрогенизация (затвердевание) 5.5.5.9.1 Назначение Задачей гидрогенизации (затвердевания) является изменение глицеридного состава и свойств масел и жиров с целью получения продуктов с необходимыми технологическими характеристиками, консистенцией, и повышенной устойчивостью к окислению [5]. 5.5.5.9.2 Область применения Гидрогенизация применяется в обработке пищевых масел для производства маргарина и других пищевых жиров. 5.5.5.9.3 Описание технологий, методов и оборудования Затвердевание или гидрогенизация масел представляет собой процесс насыщения моно- или полиненасыщенных жирных кислот ионами водорода. Молекулы водорода, при наличии никеля и в особых условиях обработки, насыщают ненасыщенные связи жирных кислот пищевых масел. Нейтральное или отбеленное масло нагревается до температуры 150 – 250 °C при наличии никелевого катализатора, максимум 10 кг катализатора на тонну продукта. Затем в реактор, оборудованный мешалкой, смешения добавляется водород для достижения затвердевания, то есть трансформации масла в жир. Гидрогенизация представляет собой экзотермический процесс. После реакции жиры отделяются от никеля с помощью фильтр – пресса или других систем фильтрации. В небольшом ряде случаев никелевый катализатор можно использовать повторно несколько раз до его полной дезактивации. Отработанную никелевую насадку направляют на переработку. Остаточная концентрация никеля в жирах удаляется с помощью отбеливания, в результате чего получается отбеливающая земля, загрязненная 31 П-ООС 17.02-03-2012 никелем. К оборудованию, используемому для затвердевания, относятся сосуды смешения, реакционные резервуары, автоклавы и фильтры. 5.5.5.10 Сульфитация 5.5.5.10.1 Назначение Цель сульфитации состоит: в предотвращении микробиологической нежелательного цвета; - в регулировании водородного показателя, pH. деструкции, образования 5.5.5.10.2 Область применения Сульфитация применяется в виноделии, обработке картофеля и в обработке моллюсков. Иногда она используется в производстве сахара для регулирования водородного показателя, pH. 5.5.5.10.3 Описание технологий, методов и оборудования Сульфитация представляет собой введение сернистого газа (SO2) в жидкость; количество сернистого газа, которое можно добавлять, следует контролировать. Его можно вводить в различных формах: - в газообразном виде; - в сгенерированном виде; - с помощью сжигания серы или из сжиженного газа; - прямого расширения. В первом случае сернистый газ подается с помощью вентилятора в абсорбционную колонну, через которую протекает жидкость. Во втором случае, газ подается в жидком виде, из сжиженного газа или в растворе бисульфита натрия или калия. Сернистый газ также можно использовать в качестве жидкости, под давлением приблизительно 5 бар, в горизонтальных цилиндрических резервуарах емкостью от 25 до 50 м3, из которого его можно затем вводить в нужный технологический поток. В третьем случае, газ подается в твердом виде, как метабисульфит натрия или калия, растворяемый в обрабатываемой жидкости. Альтернативным источником сульфита является бисульфит аммония. Также можно использовать бисульфит натрия. 5.5.5.11 Карбонатизация 5.5.5.11.1 Назначение Цель карбонатизации состоит в удалении примесей из раствора. 5.5.5.11.2 Область применения Используется в сахарной промышленности. 5.5.5.11.3 Описание технологий, методов и оборудования Карбонатизация представляет собой введение известкового молока, гидроксида кальция и углекислого газа (CO2) в жидкость для образования карбоната кальция и для выделения и удаления примесей. Результатом действия извести и углекислого газа является выпадение в осадок нерастворимых солей кальция, флокуляция коллоидных компонентов, химический распад других молекул, таких как инвертный сахар и амиды, и абсорбция не сахаров в выделенном карбонате кальция. Известь и 32 П-ООС 17.02-03-2012 углекислый газ, как правило, получают в печах для обжига извести посредством термической диссоциации известняка. Любые, не содержащие сахаров компоненты в составе сырого сахарного сиропа после экстракции из свеклы, делают невозможными выполнение последующих этапов в обработке сахара. Поэтому для обеспечения возможности дальнейшей обработки сырой сироп необходимо очищать. Это осуществляется с помощью непрерывного добавления известкового молока и углекислого газа из печи для обжига извести для выпадения в осадок не сахаров. После фильтрации продукт содержит карбонат кальция и не сахаров и используется в сельском хозяйстве в качестве материала удобрения известью для улучшения структуры пахотной почвы и для регулирования кислотности почвы. 5.5.5.12 Карбонизация 5.5.5.12.1 Назначение Целью карбонизации процесса является растворение части углеродистого газа на различные продукты для получения газифицированного или карбонизированного конечного продукта. При растворении в воде углекислый газ (CO2) является трудно растворимым, и поэтому медленно освобождается, образуя пузырьки, создающие характерное ощущение во рту и уникальный вкус при употреблении. В дополнение к органолептической характеристике в определенных условиях углекислый газ обладает консервирующим свойством в результате замедления процесса развития вредных аэробных микроорганизмов. Тем не менее, этот процесс не заменяет остальные способы, используемые для обеспечения микробиологической безопасности. 5.5.5.12.2 Область применения Карбонизация является важным технологическим этапом в подготовке многих безалкогольных напитков и некоторых видом минеральной воды. Она используется также в винодельческой и в пивоваренной промышленности. В изготовлении не шипучих вин карбонизация применяется для сохранения цвета и усиления аромата. 5.5.5.12.3 Описание технологий, методов и оборудования Карбонизация является результатом насыщения жидкости углекислым газом (CO2) для образования угольной кислоты. Ранее углекислый газ традиционно получали из печей для обжига извести, с помощью нагревания карбоната кальция, однако в настоящее время в секторе безалкогольных напитков это было повсеместно заменено хранением большого объема жидкого газа, предоставляемого внешним поставщиком углекислого газа. Газ хранится в герметизированных резервуарах под давлением, поддерживаемых при очень низких температурах. В обычной практике газ генерируется как Сопутствующий продукт брожения или химических процессов в компаниях, не относящихся к сектору безалкогольных напитков. Карбонизатор смешивает углекислый газ с карбонизируемой жидкостью. Современные карбонизаторы можно распределить на две категории; установки, которые карбонизируют только воду, и установки, карбонизирующие смесь сиропа и воды конечного продукта. Иногда они соединяются с охладителями, часто называемыми карбокулерами. Основными имеющимися конструкциями являются карбонаторы со встроенными охладителями, дренажом боковых теплообменников и инжекторами углекислого газа. В комбинации с данным процессом необходимо выполнение деаэрация, то есть удаление воздуха, обычно она применяется для водных компонентов на первом 33 П-ООС 17.02-03-2012 этапе. Наличие воздуха может создавать проблемы порчи продуктов. Для выгона воздуха иногда используется углекислый газ, однако в последние годы более популярным становится применение механически деаэрированной воды. Степень карбонизации может различаться для каждой рецептуры безалкогольных напитков, от 4 г/л во фруктовых напитках до 9 г/л в смешанных напитках и 12 г/л в газированной воде. Содержание углекислого газа составляет один из наименьших частей по массе, но, возможно, наиболее важную, в отношении аппетитности продукта. Углекислый газ является одним из немногих газов, пригодных для создания шипучести безалкогольных напитков; он не токсичен, инертен и фактически безвкусен, а также подходит для удобной транспортировки и хранения в больших количествах. 5.5.5.13 Покрытие, инкапсулирование распыление, глазирование, агломерация, 5.5.5.13.1 Назначение Задачей данной группы технологических операций является нанесение на продукт слоя материала для улучшения пищевых характеристик с целью создания препятствия перемещения влаги и газов или в качестве защиты от механических повреждений. 5.5.5.13.2 Область применения Покрытие, с помощью одной из выше перечисленных технологий, применяется в производстве кондитерских изделий, мороженого, выпечки, закусок, в обработке рыбы, птицы и картофеля. 5.5.5.13.3 Описание технологий, методов и оборудования Кондитерские изделия, мороженое и выпечка часто покрываются шоколадом или сложными покрытиями, содержащими шоколад. Основными ингредиентами в таких покрытиях является жир и сахар. Жир размягчается и поддерживается при температуре 31 – 32 °C, превращаясь в результате в жидкую массу для покрытия. Это покрытие наносится на пищевые продукты в виде одинарного или двойного покрытия поливом, через который проходят продукты по проволочному конвейеру из нержавеющей стали. В поддоне под конвейером собирается излишек покрытия, который затем повторно используется. Такие продукты, как рыба, птица и картофель часто покрываются жидким тестом (кляром). В суспензию муки в воде добавляется сахар, соль, загустители, специи и красящие вещества, чтобы добиться необходимых характеристик жидкого теста. Продукт проходит через жидкое тесто между двумя погружными сетчатыми конвейерами. Можно выполнять покрытие панировочными сухарями. Другие методы покрытия заключаются в распылении материала для покрытия на продукт, агломерации продуктов и инкапсулировании пищевых частиц. 5.5.5.14 Выдержка 5.5.5.14.1 Назначение Цель этого технологического процесса состоит в созревании продукта, главным образом, продуктов, выдерживаемых в деревянных бочках, которые позволяют определенный обмен газов между продуктом в бочке и окружающей средой. Этот метод является также частью законодательных требований по изготовлению некоторых продуктов. 34 П-ООС 17.02-03-2012 5.5.5.14.2 Область применения Выдержка применяется, в основном, для винных и коричневых спиртов. 5.5.5.14.3 Описание технологий, методов и оборудования Выдержка состоит из заполнения деревянных сосудов, обычно дубовых бочек, и хранения этих сосудов при умеренной температуре в течение периода времени, соответствующего требованиям к продукту и нормативным условиям по данному продукту. Емкость дубовых бочек может составлять от 200 до 600 л. 5.5.6 Тепловая обработка 5.5.6.1 Роспуск (топление) 5.5.6.1.1 Назначение Задача топления состоит в получении фазы перехода из твердого состояния в жидкость, для подготовки материала к дальнейшей обработке. Например, при топлении (вытопке) жира происходит выделение топленого жира из жира-сырца, кости (костного остатка) путем тепловой обработки. 5.5.6.1.2 Область применения Основным применением процесса топления в отраслях ППНМ является отливка по формам шоколада, изготовление перерабатываемого сыра, обработка масел и жиров и извлечение животного жира из остаточных мясных продуктов. 5.5.6.1.3 Описание технологий, методов и оборудования Для топления используются технологические котлы. Они могут быть периодического или непрерывного действия. Нагревание можно осуществлять с помощью прямой инжекции пара или косвенно, с использованием паровой рубашки. Технологические котлы могут иметь различные размеры и форму. При непрерывной обработке применяются теплообменники с очищаемой поверхностью. 5.5.6.2 Бланширование 5.5.6.2.1 Назначение Бланширование предназначено для обработки продукта целиком воздействию высоких температур в течение короткого периода времени. Главной функцией этой операции является подавление или замедление активности бактерий и ферментов, которая в противном случае может привести к быстрой порче продукта или изменению его характеристик. Два остальных положительных воздействия бланширования состоят в удалении воздуха и газов из продукта и уменьшение объема продукта. 5.5.6.2.2 Область применения Бланширование является важным этапом в обработке фруктов и зеленых овощей. Бланширование используется для обработки мясного сырья при производстве консервов для питания детей раннего возраста. 5.5.6.2.3 Описание технологий, методов и оборудования Перед бланшированием пищевые продукты подогреваются. Бланширование может сопровождаться использованием систем прямого или косвенного нагрева. Это может зависеть от продукта. Прямой нагрев, как правило, выполняется с помощью 35 П-ООС 17.02-03-2012 погружения в горячую воду, при температуре от 80°C до 100°C или с помощью воздействия острого пара. Процесс происходит обычно в горизонтальных камерах. Время пребывания в бланширователе может варьироваться приблизительно от 1 до 5 минут, в зависимости от бланшируемых фруктов или овощей. Прямого контакта с водой некоторых продуктов следует избегать, так что в таких случаях применяются теплообменники, работающие на горячей воде или на пару. Косвенный нагрев описан в 5.2.5.8. После бланширования продукт охлаждается с помощью либо воды, либо воздуха. 5.5.6.3 Варка и кипячение 5.5.6.3.1 Назначение Варка и кипячение представляют собой технологии тепловой обработки, применяемые для продуктов питания, главным образом, для приготовления их к употреблению в пищу. Эти методы изменяют также структуру, цвет и содержание влаги продуктов и могут облегчать последующие виды обработки. 5.5.6.3.2 Область применения Варка и кипячение применяется на крупных производствах для получения готовой к употреблению пищи, при приготовлении обедов и для пищевых ингредиентов, например, различных мясных продуктов. Эти методы используются также для подогрева пищевых продуктов перед конечной обработкой. 5.5.6.3.3 Описание технологий, методов и оборудования В настоящем разделе варка отличается от жарения, которое описано в 5.5.6.6. Варка может осуществляться в следующих средах: водяная ванна, варка в распыленной воде, паровая варка, обработка горячим воздухом и микроволновая. Варка с погружением в кипящую воду позволяет получить лучшую однородность нагревания. Погружение в горячую воду приводит к потере массы и к выделению протеинов и жиров в воду. Кипячение представляет собой варку жидких сред путем доведения их до температуры кипения. Распылительные среды обеспечивают хорошую равномерность нагревания. Их работа состоит в одновременном воздействии воды, проходящей через распылители и насыщенного пара, который поднимается из коллектора накопления, в нижней части котла, нагреваемого змеевиками или ТЭНами. В паровых котлах распылитель воды отсутствует и нагревание происходит только в результате образующегося в коллекторе накопления пара. Печи обработки горячим воздухом оснащены, когда это требуется для контроля влажности поверхности, впуском пара и рециркуляцией горячего воздуха, образующегося в результате прохождения через теплообменники. В микроволновой печи продукт нагревается при прохождении через него микроволн, в результате чего генерируемое изнутри продукта тепло обеспечивает быструю варку. 5.5.6.4 Выпекание 5.5.6.4.1 Назначение Выпекание представляет собой тепловую обработк пищевых продуктов, в основном, для окончательно приготовления к употреблению в пищу. Во время такой обработки может изменяться вкус и структура. Другой задачей выпекания является сохранение продуктов с помощью инактивации микроорганизмов и снижение активности воды, aw, на поверхности продукта. Однако срок хранения большинства 36 П-ООС 17.02-03-2012 выпеченных продуктов ограничен, если продукты не замораживаются или не упаковываются. 5.5.6.4.2 Область применения Выпекание используется для получения готовых к употреблению продуктов, таких как хлеб, торты и пирожные. Выпекание можно также применять для фруктов и овощей. Запеченные овощи могут использоваться в качестве начинок или выкладываемых сверху компонентов во многих пищевых продуктах, например, пироги, пицца и закуски. 5.5.6.4.3 Описание технологий, методов и оборудования В печах для выпекания пищевой продукт подвергается воздействию горячего воздуха с температурой 110 – 240 °C или инфракрасному излучению. Влага испаряется с поверхности и выводится горячим воздухом. Когда степень потери влаги на поверхности превышает степень проникания влаги изнутри продукта к поверхности, поверхность подсыхает и образуется корочка. Распространенной проблемой продуктов с начинкой является то, что содержание влаги в компонентах начинки, как правило, свежих овощей, неблагоприятно влияет на оболочку или основание продукта при хранении, в результате проникания влаги в оболочку или основу. Использование вместо свежих овощей обезвоженных традиционным способом овощей, поскольку они не обладают приемлемыми вкусовыми и структурными качествами, перед применением требуется выполнение восстановления влагосодержания. При использовании запеченные овощей такие недостатки отсутствуют. Пригодными овощами для данной обработки являются кабачки, перцы, грибы, картофель, цветная капуста, лук, артишоки и баклажаны. Существует четыре типа печей для выпечки: прямого нагрева, косвенного нагрева, электрические печи и печи инфракрасного излучения. Все типы печей могут задействовать непрерывно или периодически. В печах периодического действия нагреваются стенки и дно. В печах непрерывного действия радиаторы расположены сверху, вдоль стенок и под лентой конвейера. Печи периодического действия требуют более высоких рабочих затрат, чем печи непрерывного действия. Другим недостатком может быть неравномерное нагревание во время выпекания, вызванное задержкой при загрузке и разгрузке печи. В печах прямого нагрева воздух и газообразные продукты сгорания циркулируют с помощью естественной конвекции или вентиляторов вокруг выпекаемого продукта. Температура в печи контролируется с помощью регулирования интенсивности подачи воздуха и топлива в горелку. К обычно используемым видам топлива относится природный газ, пропан и бутан. Газ сжигается в линейных горелках над или иногда под лентой конвейера и продуктом. Преимуществами печей прямого нагрева является небольшая продолжительность выпекания в них, высокий тепловой кпд, быстрое включение и удобный контроль температуры. Необходимо правильное управление и уход для предотвращения загрязнения пищевых продуктов нежелательными продуктами сгорания. В печах косвенного нагрева воздух в пекарной камере нагревается теплообменником, с использованием пара или с помощью сжигания топлива. Воздух в пекарной камере обычно циркулирует по камере и теплообменнику. К другим способам относится прохождение газообразных продуктов сгорания через трубы радиатора в пекарной камере или сжигания топлива между двойной стенкой, с вытяжкой газообразных продуктов сгорания из верхней части печи. Электрические печи нагреваются с помощью индукции, пластин или теплонагревательных элементов. 37 П-ООС 17.02-03-2012 В печах инфракрасного излучения для запекания овощей сырье промывается и режется на пластины или нарезается в форме кубиков. После этого кусочки овощей быстро бланшируются в течение 60 – 80 секунд, в 100% насыщенном пару при температуре от 200 до 300°C. Пар подается в печь со скоростью приблизительно 500 – 540 кг/час. Скорость потока в печи составляет 17 – 25 м/с. Далее продукт перемещается во второй контур нагрева, где обрабатывается при температуре от 270 до 300 °C в 50 % насыщенном пару в течение 65 – 85 секунд, без изменения условий скорости пара и воздуха. Затем продукт подается в печь для инфракрасного выпекания в течение 3,5 – 5 минут. Температура воздуха в печи повышается от 240 до 350°C по мере прохождения продукта через печь по ленте конвейера. В этом процессе овощи утрачивают приблизительно (30 – 60) % содержащейся в них влаги, в зависимости от овощей. 5.5.6.5 Обжаривание 5.5.6.5.1 Назначение Целью этого процесса является приготовление продукта к употреблению в пищу, для получения сушеных продуктов и/ или усиления структуры сырых продуктов. 5.5.6.5.2 Область применения К подвергающимся обжариванию ингредиентам относится кофе, орехи, какао, цикорий, фрукты, зерновые и проходящие предварительную обработку зерновые. 5.5.6.5.3 Описание технологий, методов и оборудования Сырой продукт обычно подвергается обработке горячим воздухом с температурой выше 100 °C. Иногда сырой продукт предварительно высушивается. В процессе высушивания сначала из продукта выпаривается вода, чтобы понизить содержание 8 – 20 % влаги менее чем до 1 %. Если продукт нагревается до достаточно высокой температуры, то есть свыше 120 °C, в продукте происходят реакции. Эти так называемые реакции Мэйларда имеют большое значение в формировании аромата кофе и какао. Продолжительность такого процесса обжарки зависит от продукта и особого аромата, которого необходимо добиться. Время обжарки кофе может составлять от 1 до 20 минут, тогда как для какао и других продуктов оно может доходить до 180 минут. Когда температура воздуха достигает нужного уровня, реакции Мэйларда прекращаются либо с помощью охлаждения продукта воздухом, либо с помощью охлаждения продукта водой, после чего доохлаждение на воздухе. Обжаривание может проходить периодически или непрерывно. К стандартному оборудованию для периодической обжарки относится барабанный обжарочный аппарат, вращающийся дисковый обжарочный аппарат, обжарочный аппарат с псевдосжиженным слоем и обжарочный аппарат с фонтанирующим слоем. Общим для всего оборудования является то, что продукт одновременно нагревается и перемешивается. Продукт может находиться в непосредственном контакте с горячим воздухом, это называется конвективным теплообменом, или в контакте с нагреваемой поверхностью, это называется кондуктивным теплообменом. Как правило, комбинируются оба этих способа. Охлаждение выполняется в отдельном оборудовании. Это может быть либо решето для охлаждения, когда через него пропускается воздух, либо охладитель с фонтанирующим слоем, либо любое другое оборудование, в котором сырье находится в контакте со свежим воздухом. Можно выполнять охлаждение водой в пекарной камере и иногда в охлаждающем оборудовании. Циклоны используются как составляющая часть процесса для удаления пыли, которая состоит в основном из остатков продуктов и кожуры 38 П-ООС 17.02-03-2012 (мякины), содержащейся в отходящем потоке теплоносителя. После этого извлеченный материал перерабатывается. Охлажденный воздух удаляется в окружающую среду. 5.5.6.6 Жарение 5.5.6.6.1 Назначение Задачей жарения является приготовление продукта в пищевом масле при температурах около 200 °C. Обычно используется растительное масло или смесь животного жира и растительного масла. 5.5.6.6.2 Область применения Сырье, такое как рыба, картофель и курица, можно жарить, например, при изготовлении рыбных палочек, картофельных чипсов и куриных кусочков. 5.5.6.6.3 Описание технологий, методов и оборудования Продукт подается в жарочный аппарат на пластинчатой ленте. Жарочный аппарат представляет собой горизонтальную камеру, наполненную маслом. Продукт забрасывается в масло, и если он покрыт кляром, последний расширяется и поднимает продукт к поверхности масла. Пластинчатая лента подает продукт под основной лентой жарочного аппарата, которая проводит продукт через жарочный аппарат и контролирует время жарения. Выводящая лента в конце жарочного аппарата вынимает продукт из масла, обеспечивает дренаж и перемещает продукт на ленты осмотра и упаковки. Жарочные аппараты оснащены вентилятором отвода газов для исключения утечки дыма. Температура и время жарения варьируются в соответствии с перерабатываемым продуктом. Она может составлять от 190 до 205°C, а время пребывания в жарочном аппарате, как правило, составляет 35 секунд, но может достигать 6 минут. 5.5.6.7 Темперирование 5.5.6.7.1 Назначение Задачи темперирования состоят в получении приемлемого качества и внешнего вида продукта, обеспечение обработки жидкого шоколада для различных целей, например, отливка по формам, и контроль вязкости и соблюдение требований по массе нетто. Темперирование является также контролируемым показателем оттаивания мяса. 5.5.6.7.2 Область применения Темперирование применяется в изготовлении шоколада и продуктов, содержащих шоколад. Шоколад, в состав которого входят масло какао или эквиваленты масла какао, перед использованием необходимо темперировать. Шоколад может быть темперирован по нижнему пределу, достаточно темперирован или темперирован по верхнему пределу, в зависимости от конкретного использования. Темперирование применяется в связи с тем, что масло какао может быть в различных кристаллических формах, которые, без темперирования, преобразовываются в нестабильные формы, серьезно влияющие на производительность и качество продукта. Этот процесс обеспечивает кристаллизацию жира в стабильные формы и позволяет получить продукт с хорошим глянцем и твердостью, и, если требуется, хрустящие свойства продукта. 39 П-ООС 17.02-03-2012 Кроме того, он приостанавливает образование на поверхности серо-белых пятен, называемых цветением жира. 5.5.6.7.3 Описание технологий, методов и оборудования Процесс темперирования включает в себя топление всех имеющихся кристаллов жира с помощью нагревания минимум до 40°C или выше, и последующего охлаждения массы, как правило, до 30 °C, эта температура называется температурой затравки. Это обеспечивает формирование стабильных кристаллических форм, что при фиксации позволяет дальнейшее необходимое преобразование. В завершение масса слегка подогревается для вытапливания всех оставшихся нестабильных кристаллических форм и укрепления дополнительной кристаллизации стабильных форм. В зависимости от конкретного рецепта или состава температура и время выдержки будет варьироваться в соответствии с обеспечением оптимального качества продукта. При одноструйном темперировании используется стандартная технология стимулирования кристаллизации стабильных форм из жидкости, сопровождаемой изменениями температуры. Продукт перемещается с помощью подачи шнекового конвейера в трубу темперирования, где он темперируется в три этапа. Для двухструйного темперирования требуется введение уже затравленного потока в поток растопленного нетемперированного шоколада. Многоэтапное темперирование основывается на мягком охлаждении для образования затравочных кристаллов, сопровождающемся мягким повторным подогревом, обеспечивающим формирование стабильных кристаллических форм. Зоны охлаждения и повторного подогрева состоят из нескольких стадий, поддерживаемых в необходимых температурных пределах посредством системы рециркуляции с водной рубашкой. Существует множество машин темперирования, действующих на основе этого принципа и широко используемых в промышленности для различных целей. 5.5.6.8 Пастеризация, стерилизация и стерилизация при сверхвысоких температурах 5.5.6.8.1 Назначение Консервирование пищевых и кормовых продуктов достигается с помощью уничтожения имеющихся микроорганизмов. Тепловая обработка для консервирования продуктов является одной из основных технологий, используемых в отраслях ППНМ. Тепловая обработка прекращает бактериальную и ферментативную деятельность, и таким образом, предотвращает ухудшение качества и быструю порчу продуктов. В процессах тепловой обработки можно применять различные температурно-временные комбинации в зависимости от свойств продукта и требований к сроку хранения. Пастеризация представляет собой регулируемый процесс нагрева, используемый для уничтожения жизнеспособных видов каких-либо микроорганизмов, то есть, болезнетворных или вызывающих гниение, которые могут быть в молоке, напитках на основе фруктов, в некоторых мясных продуктах и в других пищевых продуктов, или же для продления срока хранения, как в случае пива. Идентичный регулируемый процесс нагрева, называемый бланшированием, применяется для переработки фруктов и овощей. И пастеризация, и бланширование основано на нагреве продукта до минимально возможной температуры обеспечивающей дезактивацию определенных видов микроорганизмов или ферментов, тем самым, сводя к минимуму изменения качества самих пищевых 40 П-ООС 17.02-03-2012 продуктов [87]. В процессе пастеризации, как правило, применяется температура нагрева ниже 100 °C. Стерилизация представляет собой регулируемый процесс нагрева, используемый для уничтожения активных и споровых форм микроорганизмов, то есть, болезнетворных или вызывающих гниение, которые могут иметься в консервированных продуктах. Это достигается с применением влажного нагревания, сухого нагревания, фильтрации, облучения или химическими способами. В сравнении с пастеризацией, используется тепловая обработка при температуре выше 100 °C в течение достаточно продолжительного периода времени, чтобы добиться стабильного срока хранения продукта. Стерилизация при сверхвысоких температурах представляет собой тепловую обработку при температуре выше 100 °C в течение короткого интервала времени. 5.5.6.8.2 Область применения Пастеризация и стерилизация используется для обработки всех типов продуктов в отраслях ППНМ; к ним относится молоко, соки и пиво. Стерилизация при сверхвысоких температурах применяется для жидких продуктов с низкой вязкостью. 5.5.6.8.3 Описание технологий, методов и оборудования Температура пастеризации может составлять от 62 до 95 °C, время пастеризации варьируется от секунд до минут. При периодической пастеризации применяется температура от 62 до 65 °C в течение максимум 30 мин. При кратковременной высокотемпературной пастеризации применяется температура от 72 до 75 °C в течение (15 – 240) с. При кратковременной пастеризации с высокой степенью нагрева применяется температура от 85 до 95 °C в течение 1 – 25 с. Периодическая пастеризация выполняется в сосудах с мешалкой. Иногда продукт, то есть пиво и фруктовые соки пастеризуются после розлива в бутылки или изготовления консервов. При этом продукты в контейнерах погружаются в горячую воду или проходят через паровой туннель. Для непрерывной пастеризации используются прямоточные теплообменники, например, трубчатые, или пластинчатые. Они включают в себя участки нагрева, выдержки и охлаждения. В таблице 5.2 показаны примеры комбинаций тепловых обработок, используемых в отраслях ППНМ. Таблица 5.2 - Примеры комбинаций тепловых обработок, используемых в отраслях ППНМ Процесс Пастеризация больших объемов жидкости Высокотемпературная кратковременная пастеризация Тепловая обработка для приготовления мясных продуктов Бланширование овощей Пастеризация в бутылках Температура нагревания/ время выдержки Применение 63°C / 30 мин Пастеризация емкостях 72°C / 15 с Непрерывная пастеризация молока внутренняя 65°C – 75°C Варьируется, 75°C / 5 мин 60°C / 10 мин температура например, молока в Готовые к употреблению продукты, например, ветчина, мясные колбасы и сосиски Инактивация ферментов и смягчение тканей Продление срока хранения пива * эта характеристика может меняться в зависимости от вида пива 41 П-ООС 17.02-03-2012 Как правило, для стерилизации продукт консервируется в таре или разливается в бутылки и затем проходит тепловую обработку в стерилизаторе (автоклаве) паром или горячей водой. Стерилизаторы могут быть периодического или непрерывного действия. При стерилизации влажным нагревом температура составляет обычно от 110 °C до 130 °C со временем стерилизации от 20 до 40 мин. Например, законсервированные пищевые продукты стерилизуются в автоклаве при температуре около 121 °C в течение 20 мин. Такой же эффект может иметь стерилизация при более высоких температурах в течение меньшего времени, например, 134 °C в течение 3 мин. Однако если условия не благоприятствуют росту спор, можно применять более низкие температуры в течение более коротких периодов времени. Например, для кислых фруктовых соков, джемов или десертов, как правило, достаточно нагревания до 80 – 100 °C в течение 10 мин. Для уничтожения эндоспор бактерий с помощью сухого нагрева необходимо более длительная обработка при более высоких температурах, чем при влажном нагреве, например, при температуре (160 – 180) °C в течение до 2 ч. Растворы, содержащие термолабильные соединения, можно стерилизовать с помощью фильтрации используя, нитроцеллюлозные или керамические мембраны, кизельгур и фарфор. Для поддержания частичной стерильности помещений используется ультрафиолетовое излучение. Бактерии и их споры быстро уничтожаются, однако грибковые споры обладают умеренной чувствительностью к излучению. Для стерилизации пищевых продуктов и других плотных материалов используется ионизирующее излучение, например, рентгеновское и гамма – излучение. Можно также применять химические средства. Для стерилизации пищевых продуктов, пластмасс, стеклянных изделий и другого оборудования можно использовать этилен оксид [87]. Стерилизация при сверхвысоких температурах представляет собой сверхкратковременную тепловую обработку при температурах 135 – 150 °C в течение нескольких секунд. Результатом этого процесса является стерилизованный продукт с минимальным снижением в результате нагрева качеств продукта. Выполнение стерилизации при сверхвысоких температурах возможно только в поточном оборудовании. Поэтому продукт стерилизуется перед тем, как помещается в предварительно стерилизованные контейнеры в стерильной среде. Для этого требуется асептическая обработка. Для стерилизации при сверхвысоких температурах используется косвенный нагрев в пластинчатых или трубчатых теплообменниках. Можно также применять прямую инжекцию или нагнетание пара. 5.5.7 Концентрирование под воздействием тепла 5.5.7.1 Выпаривание (жидкости в жидкость) 5.5.7.1.1 Назначение Выпаривание представляет собой частичное обезвоживание жидких пищевых продуктов с помощью кипения жидкости при атмосферном или пониженном давлении. Например, жидкие продукты можно концентрировать с 5 % содержания сухих веществ до 72 %, или даже больше, в зависимости от вязкости концентратов. Выпаривание применяется для предварительно концентрированных пищевых продуктов с целью увеличения содержания сухих веществ в продукте, изменения цвета продукта и уменьшения содержания воды в жидком продукте почти полностью, например, как в обезвоживании пищевого масла. 5.5.7.1.2 Область применения 42 П-ООС 17.02-03-2012 Выпаривание применяется во многих секторах ППНМ. Оно используется, например, для переработки молока, производных крахмала, кофе, фруктовых соков, овощных паст и концентратов, приправ, соусов, сахара и пищевого масла. 5.5.7.1.3 Описание технологий, методов и оборудования В качестве теплоносителей обычно используются пар, соковые пары или отходящие газы, получаемые в результате других технологических операций. Поскольку пищевые продукты являются термочувствительными, часто процесс проводят при пониженных температурах, что обеспечивается выпариванием под вакуумом. Как правило, выпаривание происходит при температурах от 50 °C до 100 °C, хотя в сахарной промышленности они могут доходить до 130 °C. В своем простейшем виде выпаривание осуществляется посредством испарения воды в воздух в результате кипячения. Однако на практике наиболее распространенным оборудованием являются многоступенчатые кожухо-трубные пластинчатые испарители. Кожухо-трубные испарители могут относиться к типам с естественной или искусственной циркуляцией, с поднимающейся пленкой жидкости или с падающей пленкой жидкости. Центротермические испарители, пленочные испарители, тонкопленочные испарители и вакуумные выпарные аппараты специально разработаны для выпаривания высоковязких продуктов. Стандартные общие концентрации сухих веществ для различных типов испарителей указаны в таблице 5.3. Уровень общего содержания твердых веществ на выходе зависит от состава концентрируемого продукта [1]. Таблица 5.3 - Стандартные общие концентрации сухих веществ для различных типов испарителей Тип испарителя Кожухо-трубный, многоступенчатый Пластинчатый, многоступенчатый Вакуумный выпарной аппарат Центротермический, одноступенчатый Пленочный, одноступенчатый Общее содержание сухих веществ на входе, % 5 – 25 5 – 25 60 – 70 Общее содержание сухих веществ на выходе, % 40 – 75 40 – 75 80 – 85 5 – 25 40 – 60 40 – 50 70 – 90 Когда для выпаривания требуется большое количество энергии, например, при переработке сахарной свеклы, производстве крахмала и сгущения молока и сыворотки, применяются многокорпусные испарители. В таких испарителях используется свежий пар или отходящие газы из других процессов, только на первой ступени испарения. Испарившаяся вода – соковые пары обладает достаточной энергией для того, чтобы служить источником нагрева на следующих ступенях испарения. Это достигается путем повторного ее сжатия в термическом паровом компрессоре или в механическом компрессоре. Таким образом, одна массовая единица пара, нагнетаемого в первый испаритель, может испарять от трех до шести единиц воды из продукта. На последнем этапе соковые пары могут конденсироваться водой. Частично соковые пары можно использовать в качестве источников тепла в технологических целях. Конденсат может иметь такое качество, что его можно использовать в других процессах в качестве технологической воды. Во время обработки компоненты продукта постепенно осаждаются на поверхностях теплообменников. Это снижает эффективность теплообмена и приводит к потерям тепла в системе. Поэтому необходимо выполнять периодическую чистку или мойку установки для предотвращения чрезмерных потерь тепла, снижения качества продукта. 43 П-ООС 17.02-03-2012 5.5.7.2 Сушка (жидкости в твердое вещество) 5.5.7.2.1 Назначение Сушка – намеренное удаление влаги, имеющейся в жидких пищевых продуктах. С помощью сушки получают твердые продукты с влажностью (2 – 5) %. Основной целью высушивания является продление срока хранения пищевых продуктов путем снижения активности воды, aw. 5.5.7.2.2 Область применения К наиболее распространенным видам применения сушки является производство молочных продуктов, например молока сухого цельного, молока сухого обезжиренного, сыворотки, а также кофе, кофейных суррогатов, чая, ароматизаторов, растворимых напитков в порошках и пищевых продуктов на основе зерновых. 5.5.7.2.3 Описание технологий, методов и оборудования Для высушивания могут применяться два различных принципа: высушивание горячим воздухом и поверхностное высушивание (кондуктивное) посредством передачи тепла через системы теплообмена. При высушивании горячим воздухом в качестве теплоносителя используется нагретый воздух, находящийся в прямом контакте с обрабатываемым продуктом. Тепло, передаваемое от горячего воздуха в продукт, приводит к снижению содержания влаги в последнем. При кондуктивном высушивании передача тепла происходит не непосредственно от теплоносителя, а через поверхность. Этот метод имеет два основных преимущества, по сравнению с сушилками в потоке горячего воздуха: требуется меньшее количество воздуха и, следовательно, повышается термический кпд, и процесс может осуществляться при отсутствии кислорода. Применяются распылительные, вальцовые сушилки, а также вакуумные ленточные и вакуумные стеллажные сушилки. При распылительной сушке высушиваемый материал взвешивается в воздухе, то есть жидкость превращается в туманообразное или в мелкокапельное состояние, при этом образуется большая поверхность испарения. Жидкость в мелкокапельном состоянии подвергается воздействию потока горячего воздуха в сушильной камере. Влага быстро испаряется, и сухие вещества выделяются в виде порошка, состоящего из мелких, полых, сферических частиц. Температура воздуха на входе в сушилку достигает 250 °C и более, в зависимости от типа продукта. В результате испарения влаги температура воздуха понижается очень быстро до температуры около 95 °C на выходе. Температура продукта составляет на (20 – 30) °C ниже температуры воздуха на выходе. Нагревание воздуха для высушивания может выполняться с помощью паровых нагревателей, газовых нагревателей прямого нагрева воздуха или нагревателей косвенного нагрева, работающих на газу, жидких или твердых видах топлива. Распылительная сушка находит широкое применение в молочной промышленности и для сушки кофе. Как правило, в качестве вспомогательного процесса, исходящий воздух проходит через циклоны и/или рукавные фильтры для извлечения твердых частиц или пыли, которые остаются в отработавшем воздухе. Извлеченный материал снова вводится в продукт. Принцип вальцовой сушки состоит в том, что тонкая пленка материала наносится на гладкую поверхность непрерывно вращающегося изнутри нагреваемого паром металлического барабана. Пленка высушенного материала постоянно соскребается 44 П-ООС 17.02-03-2012 неподвижным ножом, расположенным напротив точки нанесения жидкого материала. Сушка состоит из одного или двух барабанов со вспомогательными вальцами или без них. Применяемое давление пара в барабанах может составлять от 4 до 8 бар, в зависимости от продукта. Вальцовая сушка используется, например, для молока, крахмала и картофельных хлопьев. В вакуумных ленточных и вакуумных стеллажных сушилках суспензия пищевого продукта рассеивается или распыляется на стальную ленту, проходящую по двум полым барабанам в вакуумной камере. Продукт сначала высушивается нагревающимся паром барабаном, затем нагреваемыми паром змеевиками или лучистыми нагревателями, расположенными над лентой. Высушенный продукт остывает на втором барабане с водяным охлаждением и отделяется от лент при помощи скребкового ножа. Быстрая сушка и незначительное повреждение продуктов в результате теплового воздействия делает этот метод применимым для теплочувствительных пищевых продуктов. 5.5.7.3 Сушка (твердого вещества в твердое вещество) 5.5.7.3.1 Назначение Сушка - намеренное удаление влаги, имеющейся в твердых пищевых продуктах или побочных продуктах переработки сельскохозяйственного сырья с применением тепла, с целью получения твердых продуктов. Основной целью высушивания является продление срока хранения пищевых продуктов путем снижения активности воды, aw. 5.5.7.3.2 Область применения Характерным примером подобных сухих продуктов является сушеный картофель, казеин, производные крахмала, жом (стружка сахарной свеклы), мука, паста, бобы, фрукты, орехи, зерновые, мука из масличных семян, чайные листья, овощи и специи. Обезвоживание зерна после влажного проращивания применяется в производстве солода, это называется также печной сушкой. Для процесса солодоращения этап высушивания имеет большое значение и необходим для создания нужного цвета и аромата. 5.5.7.3.3 Описание технологий, методов и оборудования Сушка оказывает влияние на структуру и цвет продукта и приводит к потере летучих компонентов, все виды которых отрицательно влияют на качество и пищевую ценность продуктов. В конструкции оборудования для сушки предусматривается минимизация этих воздействий путем подбора соответствующих режимов сушки конкретных пищевых продуктов. Для сушки используются два различных принципа: высушивание горячим воздухом и контактное (кондуктивное) высушивание с помощью проведения тепла через теплопередающую систему. Эти методы подробно описаны в 5.5.7.2. Применяются разнообразные типы сушилок: с псевдосжиженным слоем, сушильные камеры или лотковые сушилки, конвейерные или ленточные сушилки, пневматические, сушилки с мгновенным парообразованием и/ или кольцевые, барабанные, туннельные, паровые пучковые, паровые сушилки, сушильные печи и вакуумные сушилки. Сушилки с псевдосжиженным слоем состоят из металлических лотков с решетчатыми или перфорированными основаниями, в которых находится слой продукта глубиной до 15 см. Горячий воздух продувается через слой, в результате чего продукт сжижается в потоке воздуха, что приводит к интенсивному перемешиванию. Воздух служит в качестве средства высушивания и 45 П-ООС 17.02-03-2012 псевдосжижения, одновременно. Эти сушилки могут быть периодического или непрерывного действия. Сушилки с псевдосжиженным слоем компактны и обеспечивают оптимальный контроль условий высушивания, относительно высокий тепловой кпд и высокую степень высушивания. Такие сушилки обладают большой интенсивностью теплопередачи и массообмена и, следовательно, обеспечивают короткое время сушки. Высушивание может выполняться при температуре воздуха ниже 100 °C, а также при температуре до 170 °C или выше, в зависимости от продукта/ технологического процесса. Сушилки с псевдосжиженным слоем часто используются в качестве последнего этапа сушки после распылительного высушивания (см. 5.5.7.2) в молочной промышленности. Сушильные камеры или лотковые сушилки состоят из изолированного шкафа, оснащенного неглубокой сеткой или перфорированными лотками, в каждом из которых размещается тонкий слой продукта. В камере циркулирует горячий воздух. Для направления воздуха над каждым лотком и/или сквозь каждый лоток, с целью равномерного распределения воздуха, используется система каналов и направляющих перегородок. Такие сушки применяются в небольших производствах и не требуют больших затрат и технического обслуживания. Вместе с тем, с их помощью достаточно сложно обеспечивать качество различных продуктов и осуществлять контроль качества. Конвейерные или ленточные сушилки непрерывного действия могут быть до 20 м длиной и 3 м шириной. Продукты высушиваются на сетчатой ленте. Поток воздуха сначала направляется вверх сквозь слой продукта, затем, на заключительных этапах сушки, вниз, чтобы предотвратить выдувание высушенного продукта из слоя. В пневматических сушилках, с мгновенным парообразованием и/или кольцевых сушилках порошки или твердые продукты непрерывно высушиваются в вертикальных или горизонтальных металлических каналах. Для извлечения высушенных продуктов используется циклонный сепаратор или рукавный фильтр. Влажный продукт распределяется по каналам и взвешивается в горячем воздухе. Такие сушилки требуют относительно небольших финансовых вложений, обладают высокой интенсивностью сушки и высоким тепловым кпд и обеспечивают оптимальный контроль условий процесса. Барабанные сушилки представляют собой вращающиеся металлические цилиндры с небольшим наклоном, оснащенные изнутри порогами рассева, которые создают каскадирование продукта через поток горячего воздуха и его перемещение в сушилке. Поток воздуха может быть прямоточным или противоточным. Перемешивание продуктов и большая площадь продукта, подвергающаяся воздействию воздуха, обеспечивает высокую интенсивность и равномерность сушки продуктов. В особенности этот метод подходит для продуктов, которые склоны к агломерации в ленточных или лотковых сушилках. Он применяется на крупных производствах в сахарной промышленности для сушки сахара и свекольной стружки. В случае стружки в качестве источника тепла можно использовать отходящие газы топочных устройств если это позволяет сделать конструкция топки и температура топочных газов. Температура топочных газов в некоторых установках сжигания может составлять около 120 °C. В туннельных сушилках тонкие слои продуктов сушатся на лотках, которые расставлены на ленте транспортера движущегося через изолированный туннель, в котором циркулирует горячий воздух. Паровая сушка представляет собой специальную сушку, использующую перегретый пар, образующийся с помощью теплообменника. Сушилка состоит из сосуда высокого давления, в котором удаляется вода из продукта, превращаясь в пар, а затем используется для сушки дополнительного количества продукта. Такая система применяется в сахарной промышленности, на производствах среднего 46 П-ООС 17.02-03-2012 размера, для сушки свекольной стружки. Преимущество такого способа сушки состоит в низком потреблении энергии. Высушивание в печах применяется для солодоращения и описано в 7.2.9 Вакуумное высушивание применяется для термочувствительных продуктов. Внешнее давление понижается, чтобы избежать высушивания при высокой температуре. Одним из простых способов вакуумного высушивания является использование вакуумного вальцового высушивания. При таком методе в вакуумном корпусе устанавливается один или два вальца. Формирующиеся в результате пары попадают в конденсатор, расположенный между вакуумной камерой и насосом. Продукт извлекается с помощью шнекового конвейера. 5.5.8 Обработка отведением тепла 5.5.8.1 Охлаждение и холодная стабилизация 5.5.8.1.1 Назначение Охлаждение используется для понижения температуры пищевых продуктов с одной температуры до другой или до требуемой температуры хранения. Охлаждение представляет собой технологию обработки, при которой температура продукта снижается и поддерживается в интервале от минус 1 до плюс 8 °C. Задачей охлаждения является снижение интенсивности биохимических и микробиологических изменений в продуктах, продление срока хранения свежих и переработанных продуктов или поддержание определенной температуры при обработке продуктов, например, во время брожения и очищения пива. Охлаждение используется также для стимулирования изменения агрегатного состояния, например, кристаллизации. 5.5.8.1.2 Область применения Остужение, охлаждение и холодная стабилизация широко используются в отраслях ППНМ. Охлаждение применяется для обеспечения сохранности некоторых скоропортящихся продуктов. В винном производстве охлаждение применяется для осветления свежеотжатого сусла перед брожением. Холодная стабилизация используется в производстве пива, вина и спирта. Пиво проходит холодную стабилизацию для выделения протеин – полифенол продукта. Температура пива поддерживается при минус 2 °C и минус 3 °C в течение минимум 12 ч. 5.5.8.1.3 Описание технологий, методов и оборудования Охлаждение жидких продуктов обычно выполняется с помощью прохождения продукта через проточный теплообменник или с помощью емкостных охладителей оснащенных рубашкой охлаждения. Хладагентом в охладителе могут быть подземные воды, вода, циркулирующая через градирню, соляной раствор или раствор гликоля в воде, который циркулирует в системе компрессорной холодильной машины или ледяная вода в водно-ледяной системе компрессорной холодильной машины. При криогенном охлаждении продукт находится в непосредственном контакте с хладагентом, которым может быть твердый или жидкий углекислый газ, или жидкий азот. По мере испарения или сублимации хладагента он поглощает тепло из продукта, тем самым, обеспечивая охлаждение. Оба вида хладагентов – и жидкий азот, и углекислый газ без цвета, без запаха и инертны. Для снабжения потребителей охлажденными пищевыми продуктами требуется сложная система распределения, включающая в себя охлаждаемые хранилища, 47 П-ООС 17.02-03-2012 транспортные средства с рефрижераторами и охлаждаемые витрины для розничной торговли. Охлажденные пищевые продукты можно разделить на три категории, в соответствии с температурой хранения [225]. К четвертой категории относится виноделие. - от минус 1 °C до плюс 1 °C для свежей рыбы, мяса, колбасных изделий, разделанного мяса, копченого мяса и рыбы; - от 0 °C до плюс 5 °C для пастеризованных мясных консервов, молока и молочных продуктов, готовых салатов, выпечки, пиццы, свежего теста и кондитерских изделий; - от 0°C до плюс 8 °C для готовых мясных и рыбных пирогов, приготовленного или сырого вяленого мяса, масла, маргарина, сыра и безалкогольных напитков; - от плюс 8 °C до плюс 12 °C для производства вина. Свежеотжатое сусло хранится при такой температуре в течение 6 – 24 ч. Для охлаждения можно использовать также оборудование для шоковой заморозки (см. 5.5.8.2, 7.2.11). Холодная стабилизация представляет собой технологию остужения вин перед розливом в бутылки для выпадения в осадок виннокислых кристаллов. Для спиртов эта технология заключается в доведении спирта до температуры между минус 1 °C и минус 7 °C, в зависимости от операторов, и, возможно, выполнение стабуляции, то есть, хранения при низкой температуре, в резервуарах при постоянной температуре в течение 24 – 48 ч. Холодная фильтрация, при температуре около минус 1 °C, позволяет сохранять эфиры жирных кислот. Для вин можно применять три технологии: холодная стабилизация с помощью одноразовой загрузки и стабуляции, непрерывная холодная стабилизация и холодная стабилизация с помощью затравки кристаллов. Две последние технологии используются чаще всего. Может существовать множество вариантов этих основных схем. Холодная стабилизация с помощью одноразовой загрузки и стабуляции является старейшей технологией. Она состоит в доведении вина до температуры ниже нуля, около точки замерзания, и затем стабуляции его в изотермическом резервуаре в течение пяти – восьми дней. Точка замерзания (°C) = –(спирт (процент по объему) / 2) + 1 При непрерывной холодной стабилизации стабуляционный резервуар заменяется цилиндрическим – коническим кристаллизатором и смесителем, в котором вино будет выдерживаться только в течение 30 – 90 минут. Холодная стабилизация выполняется с помощью затравливания кристаллов, состоящего из охлаждения при температуре между минус 1 °C и минус 2 °C и затравливания с 4 г/ л винных кристаллов с перемешиванием в течение 2 – 4 ч и последующим хранением в резервуарах, после чего выполняется сцеживание по истечении 12 – 48 ч. 5.5.8.2 Шоковая заморозка 5.5.8.2.1 Назначение Шоковая заморозка представляет собой метод консервирования. При шоковой заморозке температура пищевых продуктов уменьшается ниже точки замерзания и часть содержащейся в продукте воды переходит в твердое состояние. Вторым видом шоковой заморозки пищевых продуктов является понижение температуры приблизительно до минус 18 °C. 5.5.8.2.2 Область применения 48 П-ООС 17.02-03-2012 Шоковой заморозке можно подвергать некоторые типы пищевых продуктов, например: фрукты, овощи, рыба, мясо, выпечка и готовые продукты питания, такие как мороженое и пицца. 5.5.8.2.3 Описание технологий, методов и оборудования Во время шоковой заморозки сначала отводится тепло, с целью снижения температуры продукта до точки замерзания. Сюда также входит отведение тепла, порождаемое респирацией, как в свежих продуктах. После этого выделяется латентное тепло кристаллизации, и формируются кристаллы. В таблице 5.4 показаны типичные точки замерзания различных продуктов, относящихся к сектору ППНМ [37]. Таблица 5.4 - Типичные точки замерзания различных продуктов, относящихся к сектору ППНМ Продукт отраслей ППНМ Мясо, домашняя птица и рыба Точка замерзания от – 0,6 °C до – 2,0 °C Овощи, например, горох, цветная капуста, лук, морковь и помидоры Фрукты, например, груша, слива и абрикосы Ягоды, например, клубника и малина Молоко Мороженое от –0,9 °C до –1,4 °C от –1,8 °C до –2,5 °C от –0,8 °C до –1,2 °C –0,5 °C от –4,0 °C до –6,0 °C Существует большое разнообразие методов и оборудования для шоковой заморозки продуктов питания. К наиболее распространенным морозильным установкам относятся воздуходувные, ленточные, с псевдосжиженным слоем, с поверхностным охлаждением, погружные и криогенные морозилки. Используется также низкотемпературная экстракция и концентрирование под воздействием холода. В периодических воздуходувных морозилках холодный воздух с температурой от минус 30 °C до минус 40 °C циркулирует вокруг продуктов со скоростью 1,5 – 6 м/с. В таких морозилках продукты укладываются на поддонах в помещениях или камерах. В непрерывно действующих морозильных установках поддоны, на которых укладываются продукты, размещаются на тележках или продукты перемещаются по туннелю замораживания с помощью конвейерных лент. Иногда используются многофазные туннели с несколькими лентами. Во время перемещения продуктов с ленты на ленту происходит разделение слипшихся продуктов. Толщина слоя продуктов на лентах может составлять от 25 до 125 мм. В воздуходувных морозилках циркулируют большие объемы воздуха, однако это может привести к окислительным изменениям неупакованных продуктов. Влага из продуктов конденсируется на змеевиках системы охлаждения, это делает необходимым частое размораживание. Кроме этого, применяется заморозка в потоке воздуха с температурой ниже минус 50 °C движущегося со скоростью до 45 м/с. Принцип действия противоточной морозильной установки (например: ленточной морозилки или винтовой морозилки), идентичен принципу действия воздуходувной морозилки, за исключением того, что замораживаемые продукты перемещаются через противоток холодного воздуха или жидкого азота. Это уменьшает испарение воды из продуктов. В морозилках с псевдосжиженным слоем пищевые продукты псевдоожижаются воздухом с температурой от минус 25 °C до минус 40 °C проходящим вертикально вверх через перфорированный лоток или конвейерную ленту и через слой продуктов 49 П-ООС 17.02-03-2012 толщиной от 2 до 20 см. Форма и размер кусочков продукта определяется толщиной псевдосжиженного слоя и скорости воздуха для псевдоожижения. В такой системе продукты имеют большую площадь соприкосновения с воздухом, чем в воздуходувных морозилках, так что все поверхности замораживаются одновременно и равномерно. В результате происходит быстрая заморозка и меньшее обезвоживание, благодаря этому требуется менее частое размораживание. Заморозка в псевдосжиженном слое ограничивается несколькими конкретными пищевыми продуктами, например, горох, зерна сладкой кукурузы, креветки и клубника. В морозильных установках с поверхностным охлаждением вертикальные или горизонтальные полые пластины охлаждаются хладагентом с температурой около минус 40 °C. Продукты размещаются на поверхности тонкими слоями. Иногда пластины немного прижимаются друг к другу. Это усиливает контакт между продуктами и охлаждающими пластинами. Преимущество таких морозилок состоит в том, что происходит незначительное обезвоживание продуктов, что сокращает частоту выполнения размораживания. Особым видом является скребковая поверхностная морозилка (фризер). Она состоит из охлаждающего цилиндра, оснащенного вращающимися ножами, которые удаляют замороженный материал с охлаждающей поверхности. Такой тип оборудования используется, например, в производстве мороженого. В погружных морозильных установках упакованные продукты проходят через ванну с охлажденным гликолевым, соляным, глицериновым раствором или с раствором хлорида кальция на погружном сетчатом конвейере. С помощью этого метода достигается высокая интенсивность заморозки. Он применяется, например, для заморозки концентрированных апельсиновых соков в консервах и для предварительной заморозки, завернутой в пленку домашней птицы перед воздуходувной заморозкой. При криогенном замораживании пищевые продукты находятся в непосредственном контакте с хладагентом, в качестве которого может использоваться твердый или жидкий углекислый газ или жидкий азот. Хладагент испаряется и сублимируется, забирая тепло из продуктов, в результате происходит быстрое замораживание. Хладагенты на основе жидкого азота и углекислого газа без цвета, без запаха и инертны. Низкотемпературная экстракция представляет собой метод криоконцентрации, который состоит в извлечении воды из виноградных гроздьев с целью увеличения содержания сахара в свежеотжатом сусле. Задачей низкотемпературной экстракции является уменьшения некоторого количества воды, имеющейся в сырье, с помощью селективной заморозки. Виноград помещается в холодильную камеру с температурой промежуточной между температурами замерзания наиболее сочного винограда и наименее сочного винограда. Продолжительность обработки винограда составляет от 12 до 20 ч при температуре между минус 3 °C и минус 6 °C. Эта технология используется только для винограда, собираемого вручную, и выполняется в низкой таре с отверстиями для достижения медленного и равномерного понижения температуры для всех ягод винограда. С помощью отжима можно получать наиболее свежий сок, то есть, тот, который вытекает в первую очередь. Максимальное давление, используемое для отжима, составляет 4 бара. Наконец, концентрирование под воздействием холода представляет собой технологию, используемую только для вин. Она состоит в сокращении содержания воды в вине для повышения крепости алкоголя. Эта технология регулируется. Вино охлаждается до температуры, ниже которой формируются кристаллы льда, но спирт не замерзает. Смерзание кристаллов между собой не допускается с помощью постоянного перемешивания. Когда таким образом затвердевает достаточное 50 П-ООС 17.02-03-2012 количество воды, жидкость отделяется от кристаллов в центрифугах или в экстракторах, работающих под давлением. 5.5.8.3 Сублимационная сушка (лиофилизация) 5.5.8.3.1 Назначение Сублимационная сушка или лиофилизация представляет собой процесс извлечения воды из продукта основанный на сублимации и десорбции. Цель этого процесса заключается в сохранности чувствительного материала, который невозможно высушивать испарением жидкость-жидкость. Этот метод применяется в случае существования риска распада отдельных компонентов при высоких температурах, что может привести к потере вкуса или других аспектов качества. 5.5.8.3.2 Область применения Эта технология используется, например, для сушки экстрактов кофе, специй, овощей для супов, растворимых порошков, рыбы и мяса. 5.5.8.3.3 Описание технологий, методов и оборудования К оборудованию для сублимационной сушки относится сушильная камера с полками с регулируемой температурой. Это может быть камера периодического действия, когда лотки остаются неподвижными на нагревательных пластинах в течение операции высушивания, или полунепрерывного типа, когда лотки перемещаются через вакуумный шлюз в сушильный канал. Оборудование включает в себя также конденсатор, для задержания воды, извлекаемой из продукта в сушильной камере и для упрощения процесса сушки; систему охлаждения, для доставки хладагента к полкам и конденсатору; и вакуумную систему, для понижения давления в камере. Если подаваемым продуктом является жидкость, например, экстракт кофе, она замораживается в два этапа, с двумя температурами замерзания и периодами времени, а затем измельчается. После этого твердый материал подается вручную или механически на лотки в сушильной камере. Температура сушильной камеры составляет значительно ниже 0 °C. Точная температура зависит от характера продукта. В камере обеспечивается пониженное давление близкое к вакууму. В таких условиях лед испаряется минуя жидкую фазу. Это испарение вызывает дальнейшее понижение температуры продукта, которое компенсируется подводом тепла в продукт с помощью нагревательных пластин через лотки с регулируемой температурой. Испаряющаяся вода снова замораживается на поверхности конденсатора, температура которого намного ниже температуры сублимации в существующих в камере условиях. Время от времени конденсатор освобождается ото льда с помощью нагрева поверхности конденсатора. При этом вода частично размораживается и дренируется. Вакуум поддерживается с помощью вакуумного насоса. Для предотвращения попадания твердых частиц и повреждения вакуумного насоса, на всасывающем патрубке используется фильтр. 5.5.9 Операции последующей обработки 5.5.9.1 Упаковка и наполнение 5.5.9.1.1 Назначение Упаковка — комплекс средств по подготовке продуктов к перемещению и хранению, для обеспечения их сохранности, а также материалы, использующиеся для этих целей (тара). 51 П-ООС 17.02-03-2012 В упаковке применяются смягчающие (амортизирующие) материалы, вспомогательные упаковочные средства. Упаковка необходима для сохранения свойств продуктов после их изготовления, а также придания им компактности для удобства транспортировки. На упаковке обязательно отображается информация о содержимом. Индивидуальная упаковка может быть объединена с устройствами дозирования и нанесения (дозаторы, кисточки, спонжики), средствами ограничения доступа детям. Упаковка может содержать элементы контроля вскрытия. Различают внешнюю и внутреннюю, единичную и групповую, жёсткую и мягкую, одноразовую и не одноразовую упаковки продуктов. 5.5.9.1.2 Область применения Большая часть продуктов упаковывается на заключительной стадии технологического процесса производства продукции, перед поставкой его в торговую сеть или потребителю. В некоторых случаях упаковка является составной частью процесса производства, это значит, что упакованные продукты проходят дополнительную обработку. Примером этого служит консервация и розлив в бутылки пищевых продуктов и последующая термическая стерилизация. 5.5.9.1.3 Описание технологий, методов и оборудования Большая часть товаров отраслей ППНМ проходит процессы первичной, вторичной и третичной упаковки на протяжении всего цикла изготовления и распределения. К упаковочным материалам, используемым в отраслях ППНМ, относится текстиль, дерево, металл, стекло, жесткая или полужесткая пластмасса, эластичная пластиковая пленка, бумага и картон. Текстиль обладает недостаточными защитными свойствами. Тканевые мешки попрежнему используются для транспортировки больших количеств таких продуктов, как зерно, мука, сахар и соль. Деревянная транспортная тара обычно использовалась для ряда продуктов, таких как фрукты, овощи, чай, вина, алкогольные напитки и пиво. Деревянные контейнеры в некоторых производствах уже давно заменены, и сейчас повсеместно все больше и больше заменяются пластиковыми коробками и ящиками. Герметично запаянные металлические консервные банки обладают высокими защитными свойствами и могут выдерживать высокие и низкие температуры. Материалами, используемыми для металлических консервных банок, является сталь (луженая или нелуженая) и алюминий, но они могут иметь жестяное покрытие или лакированное покрытие для предотвращения взаимодействия с пищевыми продуктами в консервной банке. Металлические консервные банки широко используются для безалкогольных напитков и пива. Кроме того, они используются для консервации стерилизованных пищевых продуктов, например, фруктов, овощей, сгущенного молока и мясных продуктов. Металлические консервные банки могут перерабатываться. Алюминиевая фольга также широко используется для упаковывания некоторых видов пищевых продуктов. Стекло обладает высокими защитными свойствами, инертно и может проходить тепловую и микроволновую обработку. Однако оно имеет два недостатка: вес и риск разбивания. Стеклянные бутылки и банки широко используются для молока, пива, вин и крепких алкогольных напитков, пресервов, паст и пюре, а также для некоторых других пищевых продуктов и растворимых напитков. Стеклянные бутылки и банки могут повторно использоваться и перерабатываться. К жесткой и полужесткой пластиковой таре относятся бутылки, банки, крышки, лотки и коробки, изготавливаемые из одноэлементных или коэкструзионных 52 П-ООС 17.02-03-2012 полимеров. Они имеют небольшой вес, прочные и не ломкие, легко запечатываются, обладают достаточно высокими защитными свойствами и высокой стойкостью к химическому воздействию. Для производства такой тары существует несколько технологических методов, например, термическое формование, выдувное формование, выдувное формование под давлением, выдувное формование методом экструзии и формование с раздувом и вытяжкой. К используемым материалам относится поливинилхлорид (PVC), полистирол (PS), полипропилен (PP), пенополипропилен (XPP) для термического формования, полиэтилен высокой плотности (HDPE), полиэтилентерефталат (PET) и поликарбонат. Часто контейнеры изготавливаются на месте. Некоторые виды такой тары могут использоваться повторно, например бутылки для молока из поликарбоната. Жесткая и полужесткая пластмассовая тара чаще всего используется для молока, безалкогольных напитков, молочных продуктов, маргарина, обезвоженных пищевых продуктов и мороженого. Эластичная пленка изготавливается из не волокнистых пластиковых полимеров, как правило, с толщиной менее 0,25 мм. Для эластичных пленок обычно используются такие материалы, как полиэтилен (PE), полиэтилен низкой плотности (LDPE), полипропилен (PP), полиэтилентерефталат (PET), полиэтилен высокой плотности (HDPE), полистирол (PS) и поливинилхлорид (PVC). В целом эластичная пленка относительно недорогая; ее можно изготавливать с различными защитными свойствами; она подходит для термосклеивания, имеет небольшой вес; ее можно наслаивать на бумагу, алюминий и другие пластмассы; кроме того, она проста в обращении. Эластичные пленки используются для упаковки множества влажных и сухих пищевых продуктов. Наконец, бумага и картон может быть различных сортов и множества видов. Этот материал может перерабатываться, является биоразлагающимся и может легко комбинироваться с другими материалами. Ламинированные картонные упаковки используются в крупных производствах для молока и фруктовых соков. Кроме того, бумага и картон широко используются для упаковки пищевых продуктов и часто – в качестве вторичной упаковки. Важным этапом в процессе упаковки является герметизация контейнера или пакета. Сохранение качества пищевого продукта в большой степени зависит от правильного запечатывания упаковки. Швы, как правило, являются наиболее слабой частью упаковок и чаще всего являются причиной дефектов во время производства, например, когда продукт попадает в шов, при неверной температуре запайки или неверные настройке закаточной машины для консервных банок. Консервные банки закатываются, стеклянные бутылки и банки запечатываются металлическими крышками, пластиковыми крышками или пробками. Сегодня широко распространена технология формовочно-фасовочно-укупорочного запечатывания. При этом процессе контейнер формируется и частично запечатывается, наполняется, и затем окончательно герметично закрывается. При наполнении упаковки требуется соблюдать аккуратность, точность дозирования, соблюдать гигиенические требования и температурный режим фасовки, что гарантирует сохранность высокого качества продукта и обеспечивает максимальный срок хранения. Выбор соответствующей технологии наполнения зависит от природы продукта и требуемой производительности. Наполнение может выполняться по уровню, объему или весу. Наполнение по уровню чаще всего используется в производстве напитков, в особенности пива. Наполнение по объему применяется для жидкостей, паст и порошков. Наиболее распространенным является поршневой наполнитель. Наконец, наполнение по весу применяется для крупных развесных материалов, например, кондитерских изделий. Такие материалы наполняются в контейнеры с помощью фотоэлектрических устройств для поштучного подсчета. Кроме того, 53 П-ООС 17.02-03-2012 разрабатываются многоэлементные весы, предназначенные для взвешивания нескольких продуктов одновременно перед наполнением в один контейнер. Тару следует наполнять аккуратно, без рассыпания, не загрязняя шов запечатывания. Наполнение жидких пищевых продуктов, типа молока и фруктовых (овощных) соков можно разделить на категории по температуре продуктов в течение определенного времени наполнения, например, горячее наполнение, наполнение при температуре окружающей среды, холодное наполнение, или асептическое наполнение. Пределы температур, применяемых в процессе наполнения, лучше всего иллюстрируются с помощью сравнения процессов горячего наполнения и холодного наполнения. Горячее наполнение проводится при температурах до 95 ºC, для инактивации некоторых микроорганизмов, однако многие питьевые продукты имеют в своем составе ингредиенты, которые не должны подвергаться тепловой обработке с целью микробиологической безопасности, поэтому для них выполняется холодное наполнение при температуре между 0 и 5 ºC. Для асептической упаковки необходимы заранее стерилизованные, например, перекисью водорода, контейнеры, и наполнение должно проводиться в стерильной зоне. 5.5.9.2 Заполнение упаковки газом и хранение в газовой среде 5.5.9.2.1 Назначение Заполнение упаковки газом представляет собой процесс, при котором продукты хранятся в искусственно созданной атмосфере, как правило, в пластиковых контейнерах, герметически запечатанных лотках или мешках. Процесс называется также модифицированной атмосферной упаковкой и используется для улучшения сохранения цвета, например, свежего мяса или вяленого мяса – бекона и вареного окорока, особенно в нарезанном ломтиками виде. Модифицированная атмосферная упаковка используется также для продления срока хранения. Действие упаковки зависит от комбинации продукта, упаковочных материалов и газового соединения. Хранение в газовой среде используется для вин. Для вин в резервуарах применяется инертный газ, вместо сернистого газа (SO2). Это делается для сохранения надлежащего содержания углекислого газа (CO 2) и органолептических характеристик вина, для предохранения его от окисления и предотвращения развития бактерий. Кроме того, такая технология позволяет избегать замены резервуаров, которые опорожняются, например, в случае продаж большого объема продукта. Наконец, он позволяет проводить консервирование стерильных фруктовых соков. 5.5.9.2.2 Область применения Заполнение упаковки газом применяется, главным образом, для мяса и мясных продуктов. Кроме того, он используется для хлебных изделий. Хранение в газовой среде, прежде всего, применяется для белых, розовых и красных вин. 5.5.9.2.3 Описание технологий, методов и оборудования При заполнении упаковки газом могут использоваться различные газовые смеси, в зависимости от того, свежее или вяленое мясо необходимо упаковать. Требуемый светло-красный цвет свежего мяса можно дольше сохранять с помощью хранения в атмосфере с некоторым количеством кислорода, тогда как пурпурно-розовый цвет сырого вяленого мяса и розовый цвет вареного вяленого мяса лучше сохраняется в атмосфере, абсолютно не содержащей кислорода. Для любых видом мяса или мясных продуктов используются газовые смеси, которые содержат также углекислых газ (CO2). Это препятствует росту бактерий в мясе и немного продлевает срок хранения. В обычном воздухе содержится 78 % азота, 21 % кислорода и менее 1 % 54 П-ООС 17.02-03-2012 углекислого газа. По сравнению с этим типичные газовые смеси для применения с мясом и мясными продуктами показаны в таблице 5.5 [1]. Таблица 5.5 - Состав типичных газовых смесей для заполнения упаковки газом Свежее мясо Вяленое мясо Азот 20% 80% Кислород 60% 0% Углекислый газ 20% 20% В мясо во время измельчения можно добавлять твердый углекислый газ, как правило, в виде гранул. Это создает эффект быстрого понижения температуры смеси и образования слоя инертного газа на поверхности мяса, что улучшает сохранение цвета. Вокруг оборудования происходит временное повышение содержания углекислого газа в воздухе, но он быстро рассеивается. Иногда используется жидкий азот или твердый углекислый газ для частичной заморозки мяса перед нарезанием на ломтики. Для этого нарезаемые куски мяса проходят через туннель, где на них распыляется сжиженный газ с целью понижения их температуры приблизительно до минус 8ºC. В таких случаях у выходов туннеля расположены вытяжные вентиляторы, для отведения излишков газа в воздух. Неблагоприятных воздействий такой обработки не было выявлено. Хранение в газовой среде заключается в помещении газа, который может быть либо азотом или смесью азота и углекислого газа с качеством пищевого продукта, в резервуар с небольшим избыточным давлением 0,1 – 0,2 бара. Азот используется в сжатом состоянии в стальных баллонах. Углекислый газ используется в сжиженном виде под давлением. 5.5.10 Технологические процессы 5.5.10.1 Санитарная обработка и дезинфекция 5.5.10.1.1 Назначение Технологическое оборудование и производственные установки периодически подвергаются санитарной обработке (мойке, очистке) и дезинфекции, в соответствии с требованиями законодательства к производственной гигиене. Периодичность может значительно варьироваться, в зависимости от продуктов и технологических процессов. Цель санитарной обработки и дезинфекции заключается в устранении остатков пищевых продуктов, иных загрязнений и микроорганизмов. 5.5.10.1.2 Область применения Применяется во всех отраслях ППНМ. 5.5.10.1.3 Описание технологий, методов и оборудования Перед началом процесса санитарной обработки оборудование полностью опорожняется. Существует много вариантов проведения санитарной обработки и дезинфекции. Раньше санитарная обработка осуществлялась вручную. Безразборная санитарная обработка оборудования, безразборная мойка оборудования и очистка демонтированного оборудования – выражения, применяемые для различных способов санитарной обработки. Очищающие средства могут поставляться в различных формах, например, в мешках – порошкообразные моющие средства, в цилиндрических цистернах или крупногабаритных баках. Многие моющие средства являются потенциально опасными для здоровья 55 П-ООС 17.02-03-2012 персонала, поэтому необходимо разрабатывать систему мер для снижения риска во время их хранения, обращения, применения и утилизации. Безразборная санитарная обработка применяется для закрытого технологического оборудования и резервуаров, стационарных или малоподвижных технологических единиц. Моющий раствор закачивается в оборудование и распределяется с помощью распылителей в сосудах, резервуарах и реакторах. Обычно программа обработки действует автоматически и включает в себя следующие этапы: предварительное ополаскивание водой, циркуляцию моющего раствора, промежуточное ополаскивание, дезинфекцию и завершающее ополаскивание водой. В автоматических системах безразборной мойки оборудования вода завершающего ополаскивания используется повторно для предварительного ополаскивания, или может пройти очистку и повторно использоваться в технологическом процессе. При таком способе мойки применяются высокие температуры до 90 ºC, а также концентрированные моющие средства. Процесс безразборной мойки оборудования для открытых систем типа морозильных установок практически полностью автоматизирован, за исключением сухой чистки и открывания люков. Температура для систем среднего давления, как правило, составляет ниже 50 ºC, давление составляет 10 – 15 бар. Санитарная обработка с частичной или полной разборкой оборудования обычно применяется перед началом ручной или автоматической чисткой машины или агрегата. Демонтируемые компоненты очищаются отдельно от машины. Примером являются формовочные машины. Шнеки, поршни, клапаны, формовочные пластины и уплотнения перед чисткой машины следует демонтировать. Очистку струей высокого давления, с использованием гелей и пены, можно выполнять вручную или автоматически. Применимым способом санитарной обработки является комбинирование параметров процесса, таких как подача воды, температура моющего раствора, моющих средств – химикатов и механических усилий. Для выполняемой вручную мойки можно использовать только мягкие температурные режимы и низкоактивные моющие средства. Мойку струей высокого давления и мойку пеной используют, главным образом, для внешних поверхностей оборудования, стен и полов. Вода распыляется по очищаемой поверхности обычно под давлением 40 – 65 бар. В воду впрыскиваются моющие средства со средней температурой до 60 ºC. Важной частью процесса мойки являются механические усилия. При пенной мойке по очищаемой поверхности распределяется пенообразующий моющий раствор, который, остается на поверхности на 10 – 20 мин, а затем смывается водой. Очистка пеной выполняется и вручную, и автоматически. Мойка гелем происходит так же, как пенная мойка. В некоторых случаях проводится мойка только с использованием горячей воды, но это зависит от природы продукта и от технологического процесса, однако в отраслях ППНМ применение моющих средств является обычной практикой. В качестве моющих средств, как правило, используются щелочи, а именно – гидроксид натрия и калия, метасиликат и карбонат натрия; кислоты, а именно – азотная кислота, фосфорная кислота, лимонная кислота и глюконовая кислота; сложные очищающие средства, содержащие хелатные добавки, а именно – этилендиаминтетрауксусная кислота, нитрилтриацетат, фосфаты, полифосфаты, а также фосфонаты, поверхностно-активные вещества и/или ферменты. Можно использовать дезинфицирующие средства, такие как гипохлориды, иодофоры, перекись водорода, перуксусную кислоту и четверичные аммониевые соединения. 5.5.10.2 Производство и потребление электроэнергии 56 П-ООС 17.02-03-2012 5.5.10.2.1 Назначение В производстве ППНМ практически на каждом этапе технологической обработки необходима электрическая и/или тепловая энергия. Электричество требуется для освещения, для технического управления установками, для обогрева, охлаждения и приведения в действие оборудования. Как правило, оно производится и поставляется коммунальными организациями. Если пар и электричество производится на предприятии, экономическая эффективность производства может быть значительно выше. 5.5.10.2.2 Область применения Требуется для всех технологических процессов. 5.5.10.2.3 Описание технологий, методов и оборудования Тепловая энергия требуется для линий тепловой обработки и для обогрева помещений. Тепло, получаемое при сжигании ископаемого топлива, поставляется потребителям с помощью теплоносителей, которыми в зависимости от конкретных условий является пар, горячая вода, воздух или масло. Термические кпд генераторов тепла в значительной степени зависят от используемого типа топлива. Коэффициенты полезного действия, рассчитываемые на основе меньшей теплотворной способности, составляют от 75 % до 90 %. Некоторые продукты нагреваются прямым огневым нагревом т.е. топочными газами. В таком случае в качестве топлива допускается использовать природный газ или сверхлегкое жидкое топливо. Собственные системы комбинированного генерирования тепла и электроэнергии являются полноценной альтернативой для технологических процессов производства ППНМ, для которых сбалансированы тепловые и электрические нагрузки. В отраслях ППНМ применяются следующие типы комбинированного генерирования тепловой и электрической энергии: паровые котлы высокого давления/ паровая турбина, газовые турбины или газовые двигатели или дизельные генераторы с извлечением отходного тепла для получения пара или горячей воды. Общий коэффициент использования топлива систем комбинированного генерирования тепла и электроэнергии превышает 70 %, но, как правило, составляет 85 %. Эффективность использования энергии может достигать 90 % или 95 %, когда отходящие топочные газы, используются для сушки продуктов. Эффективность преобразования топлива значительно превышает эффективность любых конструкций промышленных электростанций, даже последнего поколения с газовыми турбинами комбинированных циклов, которые могут достигать эффективности преобразования 55 %. Иногда избыточная электроэнергия продается другим пользователям. Природный газ и жидкое топливо являются наиболее подходящими видами топлива. Однако некоторые установки по-прежнему используют твердое топливо, например, уголь или производственные отходы. Утилизация производственных отходов может быть удобным и экономически выгодным источником энергии, кроме того, способствует снижению расходов на ликвидацию отходов за пределами производства. 5.5.10.3 Использование воды 5.5.10.3.1 Назначение Большая часть отраслей ППНМ не функционирует без большого количества воды определенного качества. При этом важным является рациональное использование и охрана водных ресурсов. 57 П-ООС 17.02-03-2012 Требуемое качество воды определяется из цели ее использования. В отраслях ППНМ требования к качеству воды зависят от того, возможен или нет контакт между водой и пищевым продуктом. Вода, которая контактирует со свежеотжатым суслом, за некоторыми исключениями, как минимум должна соответствовать требованиям, предъявляемым к питьевой воде. При этом должны учитываться как химические, так и микробиологические показатели качества питьевой воды. Целесообразно проводить регулярную проверку микробиологических параметров воды в критических точках, то есть в пунктах применения. Обычно сюда входят критические контрольные точки анализа безопасности (HACCP). Стандарты качества для питьевой воды установлены в Директиве совета 98/83/EC [66]. Технология водоподготовки, необходимая для получения воды нужного качества, зависит во многом от источника водоснабжения и результатов ее анализа. Это не является общим правилом. Технология минимальной очистки включает в себя фильтрацию, дезинфекцию и хранение воды, но в зависимости от требований к воде может охватывать также обезжелезивание, десиликацию или фильтрацию через активированный уголь или другой фильтрующий материал. Подготовленная питьевая вода перекачивается из резервуара – хранилища и распределяется по сети трубопроводов потребителям. При использовании воды в некоторых процессах переработки пищевых продуктов требуется ее дополнительная водоподготовка, такая как умягчение, снижение щелочности, обессоливание или хлорирование. Наиболее распространенными методами, используемыми для этих целей, являются ионообменные процессы или мембранная фильтрация. Сокращение объемов образующихся производственных сточных вод, а также снижения в них количества загрязняющих веществ можно осуществлять с помощью внутрипроцессных технологий, таких как устранение или снижение концентрации некоторых загрязняющих веществ, например, вредных веществ; очистка и повторное использование воды или технологии «на конце трубы», то есть очистка сточных вод на локальных очистных сооружениях или комбинации таких технологий. В отраслях ППНМ используются следующие источники воды: коммунальный (или иной) водопровод, подземный водозабор (скважины), поверхностный водозабор, атмосферные осадки, вода, получаемая из сырья и технологической воды. За качество и контроль воды, получаемой из сетей коммунального (и/или иного) водопровода, как правило на договорной основе ответственность обычно несет поставщик. Состав подземных вод в основном достаточно стабилен и количество микроорганизмов обычно низкое, в особенности в глубоких скважинах. Чаще всего необходима минимальная подготовка перед тем, как подземные воды можно будет использовать в качестве технологической воды или воды для охлаждения. В большинстве стран для добычи подземных вод необходима лицензия (разрешение). Контроль за качеством добытой воды осуществляет водопользователь. Иногда органы государственного управления требуют уведомления о результатах регулярных анализов качества воды. Поверхностные воды нельзя использовать в качестве технологической воды без предварительной водоподготовки. Если в распоряжении имеются поверхностные воды, они часто применяются в качестве воды для охлаждения. На такое использование может также требоваться лицензия (разрешение). В зависимости от региона источником воды могут быть атмосферные осадки. Для этого требуется искусственный водоем для хранения. После соответствующей очистки и контроля воду можно применять в качестве технологической воды в открытых системах охлаждения. 58 П-ООС 17.02-03-2012 Некоторые виды сырья, которые перерабатываются в отраслях ППНМ, содержат большое количество воды в жидкой фазе, которую можно отделять от сухого остатка и использовать на технологические нужды. Такое отделение можно выполнять, например, с помощью отжима, центрифугирования, выпаривания или с использованием мембранных технологий. Примером такого сырья является фруктовый сок, картофельный сок, сок сахарной свеклы, молоко и молочная сыворотка. Безусловно, извлечение воды из этого сырья целесообразно, если эти продукты подвергаются в ходе переработки концентрированию. Иногда они могут применяться без дополнительной очистки, например, конденсат первых этапов выпарных аппаратов в качестве питательной воды для бойлеров, но в остальных случаях требуется соответствующая дополнительная очистка. Можно использовать технологические воды, например, воду камеры охлаждения, гидравлического уплотнения насоса, извлекаемый конденсат, вода на завершающем этапе ополаскивания при мойке оборудования. 5.5.10.3.2 Область применения Вода используется в отраслях ППНМ в следующих целях: - переработка пищевых продуктов, когда вода либо контактирует с продуктом, либо добавляется в продукт; - санитарная обработка технологического оборудования и помещений; - мойка сырья; - вода, которая не контактирует с продуктом, например, в бойлерах, охлаждающие цепи, замораживание, охладители, кондиционирование и нагревание воздуха; - пожаротушения. В основном, вода в отраслях ППНМ может использоваться в качестве технологической воды, воды для охлаждения или питательной воды для бойлеров (см. 7.2.9.3.3 - 7.2.9.3.5). 5.5.10.3.3 Технологическая вода В отраслях ППНМ вода применяется для непосредственного изготовления продуктов или других жидкостей, которые напрямую контактируют с продуктами, регенерации систем водоподготовки, санитарной обработки и дезинфекции и иных технических целей. Вода, которая контактирует со свежеотжатым суслом, за некоторыми исключениями, как минимум должна соответствовать требованиям, предъявляемым к питьевой воде. Для производства безалкогольных напитков и пива часто требуются особые параметры качества, которые часто выше параметров качества питьевой воды. При переработке фруктов и овощей распространенной практикой является повторное использование воды, после предварительной очистки фильтрацией, во время типовых операций перед бланшированием. Примерами технологической воды, которая используется для непосредственного приготовления продуктов или других элементов, напрямую контактирующих с продуктами, являются: - запуск линий непрерывной переработки, например, для пастеризации и выпаривания; - вымывание продукта из технологического оборудования в конце производственного цикла; - промывание сырьевых материалов и продуктов; - влажная транспортировка, например, в открытом водоводе; - растворение ингредиентов; - производство напитков. В целях обработки и дезинфекции может использоваться вода различного качества. К основным этапам этих процессов относится предварительное ополаскивание водой, обработки моющими средствами, последующее 59 П-ООС 17.02-03-2012 ополаскивание водой и дезинфекция. Вода требуется также для мойки внешней части оборудования, стен и пола. В этом случае контакт с пищевыми продуктами, скорее всего, невозможен, так что качество питьевой воды не требуется. Однако, на данных операциях часто применяется питьевая вода, во избежание риска. Большое количество технологической воды требуется для регенерации оборудования систем водоподготовки, для устранения железа и/или марганца и для умягчения и обессоливания продуктов. Эта вода должна иметь хорошее качество, для предотвращения биологического загрязнения фильтрующего материала и необходимости очистки воды после этого. Кроме того, предпочтительнее, если вода имеет низкое содержание железа и низкую жесткость, во избежание быстрого засорения и образования накипи в оборудовании. Наконец, технологическая вода используется также для других технических целей, например, вода для охлаждения используется для уплотнения насоса, уплотнения для вакуумного насоса и в закрытых цепях для систем горячего водоснабжения и теплообменных систем. Кроме того, вода используется для контроля влажности кондиционирования воздуха в помещениях хранения и для переработки сырья. Если имеется риск того, что в случае повреждения оборудования возможен контакт с пищевыми продуктами, вода должна соответствовать требованиям, предъявляемым к питьевой воде. 5.5.10.3.4 Вода для охлаждения Вода для охлаждения представляет собой воду, используемую для отведения тепла из технологических процессов и продуктов. В отраслях ППНМ наиболее часто применяемыми системами охлаждения являются системы охлаждения однократного использования без рециркуляции воды для охлаждения, системы охлаждения замкнутой циркуляции, системы охлаждения незамкнутой циркуляции или градирни и охлаждение прямым контактом с водой для охлаждения. Вода для охлаждения используется в прямом контакте с пищевыми продуктами, например, после бланширования фруктов и овощей, а также для охлаждения, например, консервов и стеклянных бутылок после стерилизации. В незамкнутых системах охлаждения, то есть в градирнях, происходит не только испарение воды, но и каплеунос. Кроме того, в охлаждающей колонне создаются благоприятные условия для развития бактерий рода Legionella. Это значит, что каплеунос из охлаждающих колонн, если вода загрязнена, может являться возможным источником заболевания персонала. Для предотвращения возникновения заболевания персонала организации, работающие с такими системами, должны исполнять предписания в части управления, технического обслуживания и их надлежащей очистки [190]. Качество воздуха из систем охлаждения относится к области действия документа BREF «Охлаждение» [67]. 5.5.10.3.5 Питательная вода для бойлеров В секторе ППНМ пар получают в бойлерах с рабочим давлением приблизительно до 30 бар. Для производства энергии паровыми турбинами требуется более высокое давление пара. Пар используется для стерилизации резервуаров и трубопровода. Другим способом применения является стерилизация сверхвысокими температурами острым паром. Иногда острый пар применяют для нагрева продукта или для регулирования содержания воды в сырье. Во всех этих случаях возможен больший или меньший контакт между паром и пищевым продуктом, так что необходимо качество питьевой воды. Требования зависят от рабочего давления и температуры бойлера и от проводимости. Чем выше давление и температура, тем выше требования к качеству воды. Это влечет за собой необходимость более жесткой очистки воды, например, удаление железа, смягчение и химическое кондиционирование. Качество воды в 60 П-ООС 17.02-03-2012 бойлере регулируется качеством питательной воды подаваемой в бойлер. Периодичность замены воды в бойлере определяется качеством воды. Важно, чтобы питательная вода для бойлера не приводила к образованию накипи в котле и коррозии паровой системы. Это значит, что питательная вода для бойлера должна иметь очень низкую жесткость и быть деаэрирована. Возвратный конденсат также может использоваться в качестве питательной воды для бойлера, с добавлением должным образом подготовленной питательной воды. 5.5.10.4 Создание вакуума 5.5.10.4.1 Назначение Вакуум используется, главным образом, для снижения температуры, при которой выполняются операции, тем самым, сокращая возможность ухудшения качества перерабатываемого материала или, в случае переработки пищевого масла, с целью предотвращения нежелательного окисления продукта во время обработки при высоких температурах. 5.5.10.4.2 Область применения Вакуум применяется во многих типовых операциях в отраслях ППНМ, например, во время сушки, выпаривания, дезодорации и фильтрации 5.5.10.4.3 Описание технологий, методов и оборудования Существует три основных системы создания вакуума, это пароструйные насосы, возвратно-поступательные насосы и ротационные вакуумные насосы. Пароструйные насосы, которые могут создавать абсолютные давления ниже 1 или 2 мм ртутного столба (133 или 267 Па), состоят из парового сопла, которое нагнетает высокоскоростную струю через камеру всасывания, соединенную с оборудованием. Воздух и газы из системе эжектируются в пар который, попадая в диффузор типа Вентури, за счет скорости создает вакуум. Пар и испаряемый материал из насоса конденсируется либо непосредственно струей распыленной воды в контактном конденсаторе, или косвенно с помощью рекуперативных конденсаторов, или же специально конденсируется при низкой температуре, например, ледовая конденсация ниже минус 20 ºC. Вода для охлаждения может использоваться с барометрическими конденсаторами на однократной или регулируемой основе, например, в замкнутых системах. В переработке пищевого масла для омыления свободных жирных кислот (ffa) это осуществляется с использованием градирен, например, в условиях высокого водородного показателя (pH). Из конденсаторов с наружным охлаждением конденсат можно извлекать для повторного использования. Размер конденсатора зависит от применяемой температуры охлаждения, это регулирует также количество необходимого пара. Системы охлаждения (см. 5.2.7.1) или заморозки (см. 5.2.7.2) можно использовать для обеспечения работы при низкой температуре, тем самым, сокращая расход пара. Возвратно-поступательный насос, который может создавать абсолютное давление ниже 10 мм ртутного столба (1333 Па) представляет собой объемный поршневой насос. Возвратно-поступательные вакуумные насосы могут быть одноили многоступенчатыми устройствами. Количество ступеней определяется коэффициентом сжатия. Коэффициент сжатия в одной ступени обычно ограничивается значением 4. Ротационные вакуумные насосы могут создавать абсолютное давление около 0,01 мм ртутного столба (1,33 Па). Давление всасывания может варьироваться в зависимости от сопротивления со стороны вакуумируемой системы. В широко распространенном вакуумном водокольцевом насосе с водяным кольцом имеется впускное и выпускное отверстие во втулке рабочего колеса. Когда крыльчатое рабочее колесо вращается, центробежные силы перемещают уплотнительную 61 П-ООС 17.02-03-2012 жидкость к стенкам эллиптического корпуса, позволяя воздуху постепенно всасываться в полости между лопастями и вытесняться давлением вращающейся жидкости в выходной патрубок. 5.5.10.5 Охлаждение 5.5.10.5.1 Назначение Задача охлаждения состоит в сохранении продуктов. Оборудование охлаждения требуется для остужения, охлаждения и заморозки (см. 5.2.7.1 и 5.2.7.2). 5.5.10.5.2 Область применения Во многих производственных процессах отраслей ППНМ охлаждение является важным этапом технологического процесса. Кроме того, многие продукты хранятся и распределяются либо охлажденными, либо замороженными. 5.5.10.5.3 Описание технологий, методов и оборудования К основным компонентам механических установок охлаждения относится испаритель, компрессор, конденсатор и камера расширения. Хладагент циркулирует по этим четырем устройствам, переходя из жидкого состояния в газообразное, и снова в жидкое состояние. В испарителе тепло поглощается из среды. Это приводит к испарению части хладагента. Если в качестве хладагента используется аммиак, обычная температура испарения составляет от минус 20 до минус 25 °C, что соответствует давлению от 100 до 200 кПа. Пар хладагента переходит из испарителя в компрессор, где давление повышается примерно до 1000 кПа, что соответствует температуре около 25 °C. Затем сжатый пар переходит в конденсатор, где пар конденсируется. Тепло, поглощаемое хладагентом в испарителе, освобождается в конденсаторе. Конденсатор охлаждается водой или воздухом. Образующийся в результате жидкий хладагент переходит после этого в камеру расширения, где давления и температура понижаются для возобновления цикла охлаждения. Наиболее часто используемыми хладагентами являются аммиак (NH3), галогенные хладагенты, а именно: хлорофторокарбоны (CFC) и частично галогенированные хлорфторкарбоны (HCFC). Аммиак обладает отличными теплообменными свойствами и не смешивается с маслом, однако он токсичен и горюч. Галогенные хладагенты не токсичны, не горючи и обладают хорошими теплообменными свойствами. Взаимодействие галогенных хладагентов с озоном в воздухе привело к постепенному запрещению размещения на рынке и использования истощающих озон веществ и продуктов и оборудования, содержащих такие вещества [202]. В настоящее время имеется план Предписания Европейского парламента и совета по некоторым фторированным газам, создающим парниковый эффект [246]. Конденсаторы оборудования охлаждения можно разделить на три типа. В конденсаторах с воздушным охлаждением хладагент проходит через ребра, вокруг которых циркулирует воздух для охлаждения. Конденсаторы с водным охлаждением работают с помощью циркуляции воды для охлаждения внутри труб. Благодаря этому хладагент конденсируется на внешней поверхности труб. Конденсатор с водным охлаждением охлаждается по системе однократного использования воды или водой, которая циркулирует в охлаждающей колонне. Наиболее распространенным типом конденсатора с водным охлаждением является трубчатый конденсатор. Наконец, испарительный конденсатор представляет собой комбинацию конденсатора с воздушным охлаждением и охлаждающей колонны. Вода испаряется на поверхность конденсатора. 5.5.10.6 Создание сжатого воздуха 5.5.10.6.1 Назначение 62 П-ООС 17.02-03-2012 Сжатый воздух вырабатывается для работы простых пневматических устройств, например, для пневматической транспортировки или для более сложных задач, таких как работа пневматических средств управления. 5.5.10.6.2 Область применения Широко используется в отраслях ППНМ, например, для производственных и упаковочных линий. 5.5.10.6.3 Описание технологий В отраслях ППНМ применяется сжатый воздух без примеси масел. Используемый воздух должен соответствовать качеству пищевых продуктов. Это достигается прохождением воздуха через несколько фильтров на выходе из компрессора. 5.6 Применение типовых операций в отраслях ППНМ Подробное описание каждого процесса, применяемого в отраслях ППНМ, выходит за рамки данного документа, поэтому в предыдущем разделе описаны только наиболее распространенные способы обработки. Использование этих типовых операций в некоторых из секторов обобщено в таблице 5.6 [1]. Основные процессы в некоторых отраслях производства пищевых продуктов, напитков и молока описаны ниже. Цель - предоставить общую информацию, а не подробные сведения о процессах. 63 П-ООС 17.02-03-2012 д а д а д а д а Макароны а д а д а д а д а д а д а д а д а д Злаки д д а Зерно д а д а д а д а д а д а Кофе д д Корм для животн. д а д а Вино д а д а Спирт д Безалкогол. напит. д а д а д а д а д а а Солод д а д а д а д а д а Пиво д д а Сахар д а д а Кондит. изделия д а Сортировка/просеивание, классификация по качеству, лущение, удаление плодоножек/ отделение стеблей а и очистка 1 Очистка от кожуры а 1 Промывание а 1 Размораживание а 2 Разделка, нарезание ломтиками, шинкование, помол через мясорубку, а протирание и прессование 2 Смешивание/купажирование, гомогенизация и конширование а 2 Растирание/помол и дробление а 2 Формовка/разливка по формам и экструдирование а 3 Экстракция д а Крахмал Картофель д а Молоко Мясо д а д а Перемещение и хранение материала Масло Рыба 1 .1 Фрукты и овощи Таблица 5.6 - Типовые операции, применяемые при производстве различных продуктов д 1 .2 .3 .4 .5 .1 .2 .3 .4 д а 3 д д а д д а д д д а а д а д д а д а д д а а д а д а а а д а д а а д а д д а д а д а д д д а д д д 3 3 Фильтрация д д а д а д д а д а а д д а а д а д а д д а д д а д а д а д д д а д д д а д а а а д а д а д д а д а д Центрифугирование и осаждение а а д а д д а д а а д д а а а .4 а д Рафинирование .3 д а а а 3 д а Деионизация .2 д а д а а .1 64 д а д д а д д д а д д а д П-ООС 17.02-03-2012 а .5 3 Мембранная сепарация а д а .6 3 Кристаллизация а д а .7 3 .8 Удаление свободных жирных кислот нейтрализацией а д а д а а д а д а а а д а д а д д а д а д а д а д а .9 3 Дезодорация отгонкой водяным паром д д а .10 3 д а д Обесцвечивание а д а .11 3 Дистилляция д 4 Вымачивание а д а .12 д а а д д а .1 4 а Растворение д а .2 4 а 4 Ферментация д а а д д а а Коагуляция д а д д а д а д а .5 4 д д .4 4 д а Солюбилизация/ощелачивание .3 а д а д а а д д а д а Проращивание д а .6 4 Соление/вяление и маринование а .7 4 Копчение а .8 4 д а д а д д д а а д д а Затвердевание д д а .9 4 а д Сульфитация а .10 4 .11 а а а а Продолжение таблицы 5.6 3 Отбеливание а д д д а Карбонатизация а а д а д д а д а 65 П-ООС 17.02-03-2012 4 Карбонизация д Нанесение покрытия/распыление/ глазирование/агломерация/инкапсулирова а ние 4 Выдерживание 4 .13 д а д д д а а а д а а д д а д а .14 5 Плавление д а .1 5 Бланширование д .2 5 Варка и кипячение а .3 5 д а а д а д д а д д д 5 д а д а д д д д а 6 Выпаривание (жидкость в жидкость) а 6 д а д а д д д д а д а а д а д а д а д а 6 д а а Сушка (жидкость в твердое вещество) .2 Обезвоживание (твердое вещество в твердое вещество) 7 Остужение, охлаждение и холодная стабилизация а Окончание таблицы 5.6 7 Шоковая заморозка а 7 Заморозка-сушка/сублимационная сушка (лиофилизация) 8 Упаковка и наполнение а 8 Заполнение упаковки и хранение в газовой среде а д а д а д а д а д а д а а д а а д а д а д а д д а д а а д д д д д а д д а а а а д а д д д а а д д а д д а д а д а д а д а д а д д д д д а д а а а д а д а д а а д а а д а д а д а а д д а д а д а а д а д а д д а а д а д а д да д а д д д да д да д а д а д а д а д да д д а д а а д Пастеризация, стерилизация и СВТ да а а а д а д а д а д а д а д а д а Темперирование .1 66 а д Жарение .8 .2 д а д Обжаривание а 5 .1 д а а .7 .3 д а а 5 .2 а д а .5 .1 д а д Выпекание .6 д да д а а 5 д а а .4 .3 д а .12 а д а д д а а д а д д д д да да П-ООС 17.02-03-2012 9 Очистка и дезинфекция а .1 9 Выработка и потребление энергии а .2 9 Использование воды 9 Создание вакуума а .3 а .4 9 Замораживание а .5 9 .6 Создание сжатого воздуха а д а д а д а д а д а д а д а д а д а д а д а д а д д а д д а д а д д а д а д д а д д д а д а д а д а д а а а а д а д д а а а а д д а д а а д а а д а д а д а д а д а д а д а д а д а д а д а д д д а д а д а д д а д д а д д а а д а д а д а д а д а д а д а д а д д а а а д а д а д а д а д а д а д а д а д а д а д д а а а а д д а д а д д д д да да д д д да да д да д да д а д д а 67 П-ООС 17.02-03-2012 (02120) 5.6.1 Мясо и домашняя птица Говядина, свинина, конина, баранина, домашняя птица (куры, цыплята, утки, утята, индюки, индюшата, страусы, страусята) являются основными видами мяса, перерабатываемого в Европе. [«Технологические инструкции по переработке скота на предприятиях мясной промышленности», Москва, 1995г; «Технологическая инструкция по переработке свиней на предприятиях мясной промышленности», Минск, 1996г]. Деятельность мясной отрасли можно разделить на три сектора: - убой (на который распространяется действие «Скотобойни и побочные продукты животного происхождения «BREF» (справочного документа НДТМ) [181], - разделка мяса; - дальнейшая переработка. Убой (забой, закол) – лишение жизни животных с целью переработки» [СТБ 17472007 Продукты убоя скота. Термины и определения. Для разделки мяса используются ножи, лезвия, топоры и дисковые пилы или пилы для прямолинейной резки. Они имеют электрический привод. Туши разделывают на отрубы (куски) для розничной торговли, удаляя кости, кожу и жир. После разделки свежее мясо можно хранить и распространять в замороженном виде. Его можно продавать порциями или комбинировать с другими продуктами. Для отделения шкурки и жира от свиных туш используются специальные машины для срезания шкурки. Дальнейшая переработка мяса, например, на ветчину, бекон и колбасу, выполняется, в первую очередь, в целях предохранения от порчи, но она также важна и для вкуса. В мясной отрасли сырое мясо в виде либо целостной мышечной ткани, либо измененных мясных частиц реструктурируется по заранее определенным характеристикам продукта. Для продуктов крупного растирание частицы мяса уменьшают в значительной степени и затем реструктурируют в другую физическую форму. Цель переработки мышечного продукта - сохранить исходный вид неповрежденной ткани в готовом продукте. Продукция, такая как ветчина, ростбиф и грудка индейки, производится из цельных мышц или секционированных мышц. Процесс эмульгирования образует матрицу, в которой частица жира инкапсулирована с белковой мембраной. Процесс реструктурирования – воссоздание, восстановление структуры мяса и мясопродуктов на новой основе. Применение реструктурирования позволяет регулировать органолептические и структурномеханические свойства изделий, вовлечь в производство сырье, ограниченно используемое в традиционных технологиях натуральных мясных продуктов, модифицировать функциональнотехнологические свойства сырья, варьировать химический состав готовой продукции. При измельчении обеспечивается однородность химического состава фарша, улучшается структура за счет выделения водо- и солерастворимых белков. Основное оборудование, используемое для измельчения: волчки, куттера, эмульситаторы, гомогенизаторы. Процессы впрыскивания и разминания улучшают распределение рассола и выделение белка. Для консервации используют термообработку. Термическая обработка – совокупность процессов тепловой и холодильной обработки продукта. Холодильная обработка – это обработка продукта с целью понижения его температуры. Она включает процессы остывания, охлаждения, подмораживания, замораживания и др. Тепловая обработка – обработка продукта при температуре выше температуры его поверхности. Тепловая обработка включает процессы подсушки, обжарки, варки, 68 П-ООС 17.02-03-2012 бланширования, пассерования, жарки, запекания, копчения, пастеризации, стерилизации, сушки и др. Тепловая обработка в коптильной среде при температуре от 18 до 35°С называется холодным копчением. При температуре от 35 до 50 °С – горячим копчением. Посол мясо производят сухой солью и (или) рассолом с использованием многоигольчатого шприцевания под давлением (массирование). При массировании происходит механическая обработка мясного сырья с целью повышения его влагосвязывающей способности и ускорения равномерного распределения посолочных ингредиентов. Для посола применяют поваренную соль NаCI с нитритом натрия NaNO2 (смесь посолочно-нитритную) и другие ингредиенты для придания мясопродуктам приемлемых вкусовых качеств. Для маринования применяют маринады, содержащие различные добавки и ингредиенты, такие как: фосфаты, аскорбинат натрия или аскорбиновую кислоту, глютамат натрия, специи и т.д. Формовка мясных продуктов – придание мясным продуктам определенной формы для улучшения товарного вида и удобства дальнейшей обработки и хранения. Процесс формовки включает: наполнение оболочки фаршем, вязку. При использовании современных механических устройств ручную вязку заменяют клипсованием – наложением на концы батонов металлической скобы (клипсы) и ее фиксированием. При разделке туш, обработке кишок и субпродуктов собирают жир-сырец, который является источником получения топленого пищевого жира. Вытопку жира осуществляют сухим и мокрым способом. При мокром способе жир-сырец и вытопленный из него жир находятся в непосредственном соприкосновении с водой или острым паром, применяемыми для нагрева. Вытопка проходит при атмосферном или повышенном давлении (в автоклавах). При вытопке жира сухим способом для нагревания используют пар или горячую воду, которые пропускают через рубашку двухстенных котлов или змеевик. Вытопка происходит при температуре от 80 до 90 °С. При этой температуре происходит сваривание коллагена и денатурация белков, которые удаляют со шкварой. В отношении продукции мясная отрасль обладает большим разнообразием по причине местных вкусовых пристрастий и традиций. Однако имеются три широко применяемых процесса - мясные консервы, вареная ветчина и вяленая ветчина. 5.6.1.1 Мясные консервы (говяжья мышца в желатине) Для производства мясных консервов можно использовать различные сырьевые материалы, такие как вареное или невареное, охлажденное или замороженное мясо. Общая карта технологического процесса представлена на рисунке 5.3 [91]. 5.6.1.1.1 Размораживание Замороженное мясо обычно транспортируют в пластиковых пакетах внутри картонной вторичной упаковки. Мясо хранится при температуре ниже минус 18 ºС. Размораживание можно выполнять посредством воздуха при контролируемой температуре либо периодическим поливанием либо погружением в проточную воду. Два первых метода позволяют снизить расход воды, но требуют более долгого времени и более крупных помещений. Более того, поверхность мяса может быть высушена, и его ненасыщенные жиры, например, в свинине, могут окислиться. При размораживании на водяной бане распакованное мясо кладут в железную решетчатую тару и полностью погружают в воду при температуре от 15 до 18 ºС. Расход воды составляет примерно 3 - 5 м3/т. 5.6.1.1.2 Разделка Свежее мясо обрезают, чтобы удалить излишний жир и выполнить обвалку. На данном этапе производится около 12 % побочных продуктов. 69 П-ООС 17.02-03-2012 Рисунок 5.3 - Производство мясных консервов 5.6.1.1.3 Купажирование Желатин изготавливают из производственного порошка. Его можно изготовить из бульона, получаемого во время варки мяса, если в установке используется невареное сырое мясо. Варка одной части мяса с одной частью воды дает 0,7 части вареного мяса и 1,3 части бульона. Затем бульон фильтруют, кипятят, пока нерастворимые белки не выпадут в осадок, центрифугируют и снова фильтруют. В завершение, выпускается около одной части желатина. Ингредиенты, такие как загустители и ароматизаторы, добавляют в раствор желатина. 5.6.1.1.4 Фасовка и наполнение Желатин деаэрируют и добавляют в консервные банки вакуум-наполнителем, уже содержащим требуемую часть мяса. Затем банки закатывают и моют горячей водой, чтобы удалить остатки мяса или желатина. 5.6.1.1.5 Стерилизация Банки помещают в металлические корзины и затем стерилизуют в автоклавах либо партиями, либо в автоклавах непрерывного действия, перед охлаждением. 5.6.1.1.6 Вторичная упаковка 70 П-ООС 17.02-03-2012 Охлажденные и высушенные банки направляются на вторичную упаковку в картонные ящики или пакеты с картонным основанием и имеющие термоусадочную обертку. 5.6.1.1.7 Замораживание Продукт имеет длительный срок годности и не нуждается в специальном уходе, помимо хорошего проветривания, чтобы избежать образования конденсата на банках, который может повредить их наружные поверхности. 5.6.1.2 Вареная ветчина Консервация мяса варкой используется для нескольких продуктов, таких как колбасы, свинина в оболочке и «мортаделла». Общий технологический процесс показан на рисунке 5.4 [91] Сначала материал получают, а затем сортируют. 5.6.1.2.1 Размораживание Выполняется аналогично процессу для мясных консервов. При производстве целью ветчины или лопатки мясо выдерживают в холодильной камере в течение от 18 до 24 ч, чтобы получить однородную температуру внутри мяса. Могут быть потери по причине стекания мясного сока. 5.6.1.2.2 Разделка Обвалку ветчины и лопатки выполняется вручную (открытым или закрытым способом) или механически (закрытым способом), затем их обезжиривают. 5.6.1.2.3 Маринование Традиционно маринад впрыскивали «внутривенно», однако в настоящее время это выполняется многоигольчатыми инжекторами, что ведет к более высокой производительности и более однородному распределению. Инжектор впрыскивает внутрь ветчины или лопатки предварительно определенную дозу маринада, содержащего различные добавки и ингредиенты, например, соли, полифосфаты, аскорбат, казеинат, нитрат, нитрит и глутамат. 5.6.1.2.4 Гомогенизация Разминание или встряхивание делает возможной полную гомогенизацию ингредиентов и добавок в продукте, и также делает возможным выделение белковой/солевой жидкости со связывающим эффектом. Этот процесс использует разминание мяса внутри контейнера, постоянно или периодически поворачивающегося вокруг вертикальной или наклонной оси в вакууме и/или при низкой температуре. 5.6.1.2.5 Варка После формовки продукт деаэрируют и варят и/или коптят. Варка может выполняться в печах с водяной баней, потоком, паром или нагретым воздухом. Печи с водяной баней используются для цельных мясных продуктов. Однако требуется много воды и энергии, из-за выщелачивания мяса происходит большая потеря веса и загрязнение воды, но теплопередача является однородной. Печи с потоком обеспечивают хорошую равномерность нагревания и используют меньше воды и энергии. Паровые печи предоставляют влажный жар, если продукты питания варят в умеренной среде, чтобы сохранить их аромат и влагу. Воздушные печи требуют контроля влажности. Ветчина может быть также переформована и затем охлаждена. Формы удаляют и чистят. Обычно ветчину и лопатку обрезают и, по возможности, обсыпают мукой, чтобы улучшить внешний вид. Упаковка обычно выполняется под вакуумом. 5.6.1.3 Вяленая ветчина Продукты из вяленой ветчины, такие как Пармская ветчина из Италии или окорок Серрано из Испании, имеют хорошую репутацию благодаря их высокому качеству. 71 П-ООС 17.02-03-2012 Как правило, их изготавливают из сырого мяса специального и стандартного качества, например, типичные виды итальянской вяленой ветчины изготавливают из задней ноги свиней в возрасте от 10 до 12 мес весом от 150 до 180 кг. Аналогичный процесс используется для других продуктов, таких как салями, сухие колбаски и засоленная свинина. Общий процесс показан на Рисунке 5.5 [91]. Сортировка, размораживание, разделка и обрезка аналогичны указанным выше процессам. В зависимости от кусков, может понадобиться частичная очистка от шкуры, например, для ветчины и бекона, а также жиловка. 72 П-ООС 17.02-03-2012 Рису нок 5.4 - Производство вареной ветчины и лопатки 5.6.1.3.1 Соление/вяление Вяление сухой солью является характерным для производства ветчины и бекона и может выполняться в мешалке. Основным компонентом соли для вяления обычно является NaCl. Его концентрация в конечных продуктах снижается примерно на 6 %, до менее 2 %. Нитриты могут использоваться в качестве предохраняющей добавки против Clostridium botulinum и других вредных бактерий, но они также придают вкусовую привлекательность и внешний вид, а именно: специфический вкус, 73 П-ООС 17.02-03-2012 текстуру и розовый цвет. В современном вяленом мясе остается только небольшое количество остаточного нитрита, обычно < 10 промилле. 5.6.1.3.2 Выдерживание Созревание ветчины происходит в течение длительного периода времени в строго контролируемых условиях, например, температура и влажность воздуха. В прошлом выдерживание занимало год или больше, но сейчас, с усовершенствованной технологией и современными перерабатывающими установками совместно со старинными фамильными секретами, можно произвести полностью вяленую деревенскую ветчину в течение от 6 до 12 мес. 5.6.1.3.3 Промывание Остатки соли и мяса удаляют щеточной очисткой и промыванием. На этом этапе образуется значительное количество отходов, содержащих жиры, белки и соль. Перед промыванием лучше подрезать зону вокруг головки бедренной кости и отрезать бедро. 5.6.1.3.4 Нанесение покрытия Перед сушкой ветчину проверяют и затем наносят покрытие и транспортируют в сушильные камеры. Покрытие состоит в покрывании мышечной части свиных ног свиным жиром или смесью жира и соли, перца и муки, предварительно простерилизованной. Затем ветчина остается в больших помещениях в течение нескольких месяцев, до одного года. Влажность и температура в помещении контролируются. 5.6.1.3.5 Упаковка Для некоторых продуктов перед упаковкой удаляют кости. Другие, обычно более традиционные продукты, продают с целой свиной ногой. 5.6.1.3.6 Заполнение упаковки газом Как и традиционные методы, заполнение упаковки газом так же часто используется для упаковки ветчины. 74 П-ООС 17.02-03-2012 Рисунок 5.5 - Производство вяленой ветчины 75 П-ООС 17.02-03-2012 5.6.2 Рыба и ракообразные Этот сектор включает переработку белой или пелагической рыбы; маслянистой рыбы; ракообразных, т.е. ракообразных и моллюсков, и пресноводной рыбы. Рыбопереработка широко распространена и разнообразна. Многие виды рыбы перерабатываются в больших количествах, в том числе треска, тунец, сельдь, макрель, сайда, пикша, лосось, анчоус и сардина. На морскую рыбу приходится 90 % производства рыбы в мире. Другие 10 % включают пресноводную рыбу и рыбу, выращенную в хозяйствах. Примерно 75 % мирового производства рыбы предназначено для потребления человеком, а остальные 25 % - для производства рыбной муки и рыбьего жира. В настоящее время около 30 % все рыбы, производимой для потребления человеком, представлены на рынке в виде свежей рыбы. Чаще всего рыбопереработка происходит на прибрежных перерабатывающих мощностях. Однако некоторая виды переработки, такие как потрошение, очистка и иногда отрезание голов рыбы, выполняются в море, на борту рыболовных судов, например, при переработке белой рыбы, которая имеет низкое содержание жира. Затем эта рыба хранится во льду или замораживается до прибытия на предприятие, где ее размораживают или повторно закладывают в лед и хранят до будущей переработки. В маслянистой рыбе жиры распределены по филе и в брюшной полости. Они имеют разное содержание жира, в зависимости от видов, но в среднем, филе маслянистой рыбы может иметь содержание жира до 30 %. Обычно ее не потрошат на борту, так как это выполняется позднее на перерабатывающих предприятиях. При предварительной обработке у белой рыбы удаляют лед и сортируют, исходя из ее размера. С крупной рыбы может также удаляться чешуя, в зависимости от процесса, хотя это не выполняется, если применяется обесшкуривание. При обесшкуривании и разделке удаляют съедобные части рыбы и нарезают ее на куски соответствующего размера. Обесшкуривание может выполняться вручную или автоматически. При автоматических операциях белую рыбу ошкуривают, протягивая филе над автоматическим ножом, а маслянистую рыбу ошкуривают, протягивая филе над морозильным барабаном. Затем рыбу транспортируют, например, водоводом, на разделочные столы и затем потрошат, например, удаляют голову, хвосты и несъедобные части. У мелкой рыбы, такой как сардины, удаляют только головы и хвосты, а у рыбы среднего и крупного размера удаляют и внутренности. Для белой рыбы на этой стадии выполняется только снятие мяса филе, тогда как для маслянистой рыбы процесс включает в себя потрошение, отрезание голов и снятие филе. Рыбу и ракообразных перерабатывают и консервируют разнообразными способами, и их можно употреблять в их первичной форме, сырыми или вареными. Их также можно затем перерабатывать, чтобы произвести продукты на основе рыбы или ракообразных, такие как формованные или предварительно обработанные блюда. Некоторые методы консервации, используемые при переработке рыбы и ракообразных, включают замораживание, охлаждение, консервирование в герметичной таре, вяление, сушку, копчение, ферментирование и модифицированную атмосферную упаковку. 5.6.2.1 Замороженная обработанная рыба / формованные рыбные продукты и рыбные палочки Во время обработки рыбу, замороженную блоками, уложенную слоями, вперемежку или рыбный фарш, нарезают в соответствии с требующимися размерами. Для формованных продуктов рыбные обрезки, приправу и связующие материалы загружают в формовочную машину и формуют до требуемой формы. Затем продукт проходит через ряд глазировочных машин, которые покрывают рыбу 76 П-ООС 17.02-03-2012 жидким тестом и/или панировочными сухарями, при этом тип и количество глазировочных машин зависит от желаемого продукта. После глазирования продукт жарят в пищевом масле. Температура может быть разной, но обычно используется около 190 °С. Обжарочные аппараты могут нагреваться нефтепродуктами, газом или электричеством. Затем обжаренный продукт перемещается в морозильный аппарат, где он подвергается охлаждению в потоке холодного воздуха, чтобы снизить температуру продукта до предварительно установленной целевой температуры, обычно минус 18 °С. 5.6.2.2 Рыбные консервы / продукты из ракообразных Сырую рыбу моют, разделывают на филе и затем обрабатывают паром в варочных/охлаждающих тоннелях. После удаление голов белую рыбу филетируют в машинах с двумя комплектами вращающихся ножей, которые отделяют филе от костей и отрезают ключицу. Ножи поливают водой, чтобы охладить их и счистить мясо рыбы и чешую. Затем два филе передаются по конвейеру кожицей вниз на стадию обесшкуривания. Масляную рыбу ориентируют в направлении вперед и удерживают в положении, используя водные струи, пока рыбы не будут выровнены по упорной плите. Перед попаданием в филетировочную машину у них отрезают головы и хвосты и вынимают внутренности. Затем два филе передают на стадию обесшкуривания. Филетирование и обесшкуривание может выполняться вручную. Иногда для удаления чешуи используют каустические ванны. Обычно рыбные обрезки транспортируют в зону сбора отходов посредством желобов, водоводов или ленточных конвейеров. После обработки паром рыбу укладывают в банки, содержащие либо рассол, либо масло, либо соус. Банки укупоривают при прохождении через закаточную машину. Предварительная варка, обесшкуривание и разделка выполняются, если обрабатывается рыба среднего или крупного размера. Маленькую рыбу закладывают в банки целиком и варят непосредственно в банке. После закатывания банки проходят через автоклав для стерилизации. Здесь продукт нагревают при достаточной температуре, что инактивировать какие-либо микроорганизмы, отравляющие пищевые продукты. Затем продукт охлаждают хлорированной водой. Ракообразные перерабатываются аналогичным образом, но часто их транспортируют качательным движением через шпарительную систему, чтобы открыть раковины и выбить мясо. Для удаления песка и грязи могут также включаться дополнительные этапы промывания и обрезки. Могут также выполняться вяление и копчение рыбы и одновременная переработка ракообразных. 5.6.2.3 Ракообразные После удаления головы и промывания, перед транспортировкой на перерабатывающую установку креветки и мелкие ракообразные консервируются обледенением и рассольным замораживанием. Для предотвращения появления черных пятен используют химикаты, например, бисульфит натрия. После варки их очищают от панциря и охлаждают большим количеством воды. Крабов транспортируют живыми. Мясо крабов снимают либо вручную, либо механически. 5.6.2.4 Моллюски В основном, в Европе перерабатывают и потребляют такие типы моллюсков, как головоногие моллюски (каракатица, кальмар, осьминог) и двустворчатые моллюски (устрица, мидия, ракушка и гребешок). Переработка включает замораживание, консервирование в герметичной таре и маринование. После варки и удаления панциря выполняется промывание воздухом для выдувания на днище промывочного бака, чтобы взболтать мясо, пока оседает гравий и частички панциря. Некоторые моллюски, такие как устрицы или мидии, маринуют с использованием 77 П-ООС 17.02-03-2012 уксуса и специй. Для этого мясо окунают в 3 % солевой рассол, дают стечь и покрывают на три дня 3 % раствором уксуса, содержащим 3 % соли. Затем дают стечь, упаковывают и покрывают уксусом, сдобренным специями. 5.6.3 Фрукты и овощи Для овощей и фруктов характерно то, что они являются мягкими съедобными продуктами растительного происхождения, которые, по причине относительно высокого содержания в них влаги, являются скоропортящимися в свежем состоянии. В Таблице 5.7 приводится обобщенное описание возможных технологических маршрутов [91]. Таблица 5.7 - Обобщенное описание возможных технологических маршрутов для некоторых фруктов и овощей Сырьевой материал Метод консервирования Горошек, бобы, шпинат, Закладка в упаковку, Термическая картофель, спаржа, кукуруза и в воде обработка чечевица Оливки, капуста, артишоки, Закладка в масло, Естественная или грибы, лук, перец, морковь и маринование/ соление искусственная огурцы термическая обработка Капуста и огурцы Молочно-кислая Антимикробная ферментация обработка Огород ные овощи Различные огородные Сок Термическая овощи обработка Различные огородные Сушка Сушка, вяление овощи Различные огородные Замораживание, Охлаждение овощи глубокая заморозка и готовые к использованию овощи Томатная паста Обезвоживание и тепловая обработка Целые очищенные Термическая обработка Помидо Нецелые очищенные Термическая Помидоры ры (нарезанные кубиками обработка или давленные) Сок, процеженные, Термическая пюре обработка Порошок и хлопья Сушка Ягоды, груши, яблоки, Закладка в воду, в Термическая персики, абрикосы, сливы, сироп обработка, с ананас, вишня и виноград синергическим действием сахара (снижение активности воды aw) Персики, абрикосы, сливы, вишня, ягоды и инжир Переработка Джем и желе Фрукты Цитрусовые Груши, яблоки, персики, абрикосы, сливы, тропические фрукты и ягоды мелколесья 78 Конфитюр Соки и нектары Термическая обработка, с синергическим действием сахара (снижение активности воды aw) Термическая обработка, с синергическим действием сахара (снижение активности воды aw) Термическая обработка П-ООС 17.02-03-2012 Различные фрукты Цукаты Различные фрукты Концентраты Различные фрукты Закладывание алкоголь Сухие фрукты Различные фрукты Окончание таблицы 5.7 Различные фрукты 5.6.3.1 Готовые к содержащие фрукты и овощи Действие сахара (снижение активности воды aw) Термическая обработка (снижение активности воды aw) в Снижение активности воды aw) Сушка, вяление Замороженные фрукты и фрукты глубокой заморозки употреблению продукты, Замораживание преимущественно Некоторые фрукты и овощи заготавливаются впрок. В зависимости от типа фруктов и овощей при этом используются различные процессы, в результате которых производится множество разнообразных продуктов, в том числе и готовые к употреблению продукты. Большинство технологических линий работают непрерывно. Вместе с тем, в течение года оборудование используется неравномерно, что связано с сезонностью поступления сырья. Для снижения этого эффекта в последнее время все большее распространение получает переработка замороженного сырья, что позволяет практически избежать сезонных колебаний в работе оборудования. 5.6.3.2 Фруктовый сок Фруктовые соки производятся в умеренных и тропических зонах мира. Апельсиновый сок преобладает в умеренном климате, а ананасный сок - в тропическом климате. Большинство производимых в мире соков изготавливают из цитрусовых, в основном, апельсинов, и семечковых плодов; из яблок, груш и винограда. В значительно меньшем количестве соки изготавливаются из косточковых плодов. В типичном процессе производства цитрусового сока фрукты сортируют, классифицируют по качеству и моют для удаления посторонних веществ, таких как древесные остатки, листья, прилипшая грязь и насекомые. Затем фрукты проходят через маслоэкстракционное оборудование, где их режут на сотни маленьких кусков кожуры, чтобы разрушить масляные мешочки и высвободить цитрусовое масло, которое удаляют промыванием. Экстракция масла может выполняться после отжима сока. Фруктовый сок отжимают механически и процеживают, чтобы удалить мякоть, куски кожуры и семена. Процеженный сок консервируют несколькими методами, такими как консервирование в герметичной таре, асептическая переработка, химическое ингибирование, замораживание и мембранная фильтрация. Перед упаковкой его можно концентрировать, чтобы сократить транспортные расходы. Сок может быть осветлен перед консервированием или после него. Типичный процесс получения сока из плодов семечковых включает в себя аналогичные процессы, но без этапа экстракции масла. Свежие фрукты доставляют на перерабатывающую установку и выгружают, моют, сортируют и затем давят, по возможности удаляя перед этим сердцевины и косточки, например, для персиков и абрикосов. Белые фрукты нагревают, чтобы избежать ферментативного потемнения. Затем давленные фрукты процеживают и рафинируют для отжима сока. Яблочный сок осветляют посредством ферментативной обработки и фильтрации. 79 П-ООС 17.02-03-2012 Апельсиновый, яблочный и томатный соки часто концентрируют, обычно выпариванием, или, в некоторых случаях, обратным осмосом или криоконцентрацией. Сок получают либо из свежих фруктов, либо из восстановленных концентратов из цитрусовых, ананасов или других тропических фруктов. Он может упаковываться напрямую, как в случае с соками, либо смешиваться с сахаром и водой - для получения нектаров. Затем соки деаэрируют и горячими заливают в бутылки или банки. По причине низкого рН наполнение с обработкой высокотемпературной пастеризацией является достаточным для стабилизации продукта, если за этим следует стерилизация бутылок в паровом тоннеле. Асептическая упаковка выполняется путем пастеризации, охлаждения и наполнения, все это выполняется в асептических условиях. Наполнение выполняется в картонные пакеты в виде брикетов или предварительно сформованные пакеты в виде брикетов. 5.6.3.3 Термообработанные фрукты В ходе процессов изготовления фруктовых консервов фрукты, в идеале, используются как можно быстрее после доставки, хотя часто их приходится хранить в течение определенного времени в охлажденном состоянии, например, яблоки. Сначала фрукты моют, затем сортируют и, по возможности, обрезают, затем классифицируют по качеству, или удаляют сердцевину перед очисткой от кожуры. Для очистки от кожуры используются разнообразные методы, в том числе абразивная, каустическая, паровая или механическая очистка от кожуры. Очищенные от кожуры фрукты можно бланшировать или помещать в резервуары, содержащие концентрированный соляной раствор или раствор аскорбиновой кислоты, чтобы предотвратить потемнение. При необходимости, фрукты могут быть нарезаны тонкими ломтиками. Такие продукты, как дольки апельсинов, подвергают вымачиванию в кислоте и каустической соде, чтобы перед консервированием удалить жесткие волокна. Тара, например, консервные или стеклянные банки, заполняют фруктами в сиропе или собственном соку. Перед закатыванием их можно слегка нагреть, чтобы удалить находящиеся в продукте газы – деаэрация. Наполнение в условиях вакуума устраняет необходимость в специальной деаэрации. Затем тару укупоривают, термообрабатывают и охлаждают. Для фруктов обработка пастеризацией при температуре до 100 ºС является достаточной. 5.6.3.4 Замороженные фрукты Замораживание фруктов по праву является главным методом консервации и широко используется для консервирования фруктов, которые должны быть переработаны в будущем, например, для приготовления джема. Фрукты, предназначенные для замораживания, обычно моют и осматривают перед индивидуальной быстрой заморозкой, затем помещают в сироп, либо пюрируют перед заморозкой. Типичные методы быстрой заморозки используют прямой контакт с охлажденной поверхностью, например, ленточными или барабанными морозильными аппаратами, прямой контакт с охлажденным воздухом или другими газообразными смесями, например, воздушной струей, кипящим слоем и спиральными морозильными аппаратами, прямое погружение в охлажденную жидкость, например, рассольные морозильные аппараты или низкотемпературные (криогенные) морозильные аппараты. Процесс глубокой заморозки фруктов и овощей показан на Рисунке 5.6. 5.6.3.5 80 Консервированные фрукты П-ООС 17.02-03-2012 Изготовление джемов, желе, конфитюров и сладкой начинки относится к процессам консервирования. По существу, это перемешивание в определенной пропорции фруктов и сахара с последующей варкой. В результате получается вкусный продукт с достаточно высоким содержанием сахара, низким значением активности воды aw, с качеством, подходящим для длительного хранения. Обработка пастеризацией выполняется при температуре более 85 ºС . Рисунок 5.6 - Процесс глубокой заморозки фруктов Джемы изготавливают с использованием мякоти и фруктового сока, например, цитрусовых для конфитюра, и осветленного сока для желе. Основные ингредиенты для заготовки - это фрукты, подсластители, обычно сахароза и/или различные сахарные сиропы; кислоты, обычно лимонная или яблочная кислота; буферы, такие как тринатрия цитрат; жиры, в творожках/сладкой начинке; лимонная цедра для сладкой начинки и конфитюра; желирующие вещества, обычно пектин, и противовспенивающие вещества - при использовании замороженных или сульфитированных фруктов. В ходе типового процесса фрукты обычно получаются уже предварительно подготовленными: замороженными или сульфитированными. Затем подготовленные фрукты, пектин, сахарозу, глюкозный сироп и другие ингредиенты в малых количествах смешивают в смесителе. Смесь кипятят либо при атмосферном давлении, либо в вакууме, используя методы периодического либо 81 П-ООС 17.02-03-2012 непрерывного действия. После кипячения джемом наполняют тару - от упаковок с индивидуальной порцией до баков для использования в кондитерской промышленности. 5.6.3.6 Сухофрукты В процессе изготовления сухофруктов используются виноград, абрикосы, груши, яблоки, бананы и сливы. Основной технологический процесс состоит из сортировки, выбраковки, промывания, сушки и упаковки. Многие фрукты сушат на солнце, хотя некоторые производители используют механические методы, обычно это туннели, через которые проходит горячий воздух. Некоторые фрукты перед сушкой сульфитируют, чтобы сохранить фрукт и размягчить фруктовую ткань, что ведет к более быстрой потере влаги во время сушки. В некоторых случаях после сбора урожая фрукты обрызгивают или окунают в эмульсию масла в растворе карбоната калия. Масло в эмульсии может быть различным, например, некоторые производители используют оливковое масло, другие могут использовать смеси этиловых эфиров жирных кислот и свободную олеиновую кислоту. 5.6.3.7 Помидоры Выращивают различные формы помидор для разных типов продуктов. Основной продукт - это томатная паста с 28 до 30 градусов Брикса, получаемая из сока путем концентрирования. Другие продукты - это цельные, нарезанные кубиками или давленные очищенные томаты, томатные соки, такие как «пассата» (пюре), и сухие продукты, такие как порошок и хлопья. Технологический процесс переработки помидоров показан на Рисунке 5.7. [91] 5.6.3.8 Картофель Два основных продукта на основе картофеля - это чипсы и картофель фри. Изготовление обоих видов в значительной степени состоит из удаления кожуры сырьевого материала, нарезания на ломтики соответствующего размера и бланширования, за которым следует жарение, чтобы получить желаемые сенсорные качества. Чтобы предотвратить «расцвечивание» картофельных ломтиков, в Нидерландах используют вещество, которое называется пирофосфат. Это очень существенный источник фосфора в сточных водах от картофелеперерабатывающих установок. Для предотвращения обесцвечивания картофеля может также добавляться метабисульфат натрия. Картофельные ломтики обычно продают замороженными и они могут быть частично или полностью жареными. Все чаще хрустящий картофель продают в упаковках с измененной атмосферой. Независимо от продукта: картофельных чипсов, картофельного пюре или другого продукта из картофеля, в моечной ванне может образовываться пена, что ведет к серьезным трудностям в переработке. Крахмальная пена очень стабильна и ее трудно удалить. Механические методы контроля над пеной имеют ограниченную эффективность, поэтому добавление пеноподавляющих веществ может быть наиболее практичным решением [87]. 5.6.3.8.1 Картофель фри Картофель доставляют на установку и сортируют, чтобы удалить камни, гравий и другие посторонние вещества. Сырье моют, классифицируют по качеству и очищают от кожуры. Имеется несколько методов очищения от кожуры, в том числе 82 П-ООС 17.02-03-2012 механическая, паровая и каустическая очистка. Крупные клубни обычно отсортировывают для использования в производстве картофельных ломтиков. Картофель нарезают на требующийся размер, используя много ножей с автономными приводами. Перед бланшированием удаляют обрезки, обломки и разломанные куски. Картофельные ломтики бланшируют с применением пара или воды обычно при температуре от 50 ºС до 85 ºС. Могут применяться многократные стадии бланширования. Необходимо удалять излишнюю влагу из картофельных ломтиков как с целью продления срока годности масла для жарки, так и для снижения содержания влаги в картофельных ломтиках. Это ведет также к сокращению требующегося времени жарки. В больших перерабатывающих установках используются конвейерные сушилки. Картофельные ломтики обычно жарят при температуре около 160 - 180 ºС, время жарки варьируется для полностью или частично жареных продуктов. Избыточный жир удаляют из картофельных ломтиков перед замораживанием. Некоторые производители восстанавливают жир для повторного использования. Замораживание кипящего слоя может использоваться для замораживания готового продукта, хотя, по имеющимся сообщениям, конвейерная заморозка представляет собой более энергетически эффективный вариант. 5.3.3.8.2 Картофельные чипсы Методы изготовления картофельных чипсов очень разнообразны, но обычно они включают промывание, очищение от кожуры, обрезку и сортировку, нарезание на ломтики, полоскание, частичную сушку, жарение, добавление соли, добавление ароматизатора, охлаждение и упаковку. Сначала картофель моют в барабанных или флотационных моечных машинах. Удаляют камни, песок, грязь и какие-либо посторонние вещества. Картофель поднимают в моечные машины и трением очищают от кожуры. Очищенный картофель обрезают, чтобы удалить глазки, подбитые и подгнившие части. Нарезание на ломтики выполняется рядом лезвий, установленных на циркулярной стационарной плите и вращающимся барабаном. Подается вода, чтобы вымыть крахмал из установки. Для удаления поверхностного крахмала и сахаров, нарезанный ломтиками картофель промывают, обычно в барабанных моечных машинах. 83 П-ООС 17.02-03-2012 Рисунок 5.7 - Производство продуктов из помидоров Некоторые производители бланшируют чипсы перед жарением, используя наполненные водой резервуары с паровой рубашкой. Обычные условия бланширования - температура от 65 до 95 ºС в течение одной минуты или более. После промывания поверхностная влага удаляется различными методами, включая сжатый воздух и нагнетательные вентиляторы, вибрационные сетчатые ленточные конвейеры и нагретый воздух. Жарение чипсов может выполняться периодически (партиями) или непрерывно. Используется температура в диапазоне от 160 ºС до 190 ºС и время приготовления между 1,5 и 3 минутами. Когда чипсы покидают обжарочный аппарат, их встряхивают, чтобы удалить избыток масла, и выгружают 84 П-ООС 17.02-03-2012 на ленточный конвейер, проходящий под аппаратом для посыпания солью. Ароматизатор можно смешать с солью или посыпать/распылять его на чипсы во вращающихся барабанах. В завершение чипсы охлаждают и упаковывают. 5.6.3.9 Овощной сок Производится большое количество сока из таких овощей, как морковь, сельдерей, свекла и капуста. Обычно перед грубым растиранием свежие овощи моют и сортируют, а затем из них выживают сок. Большинство овощных соков имеют низкую кислотность, т.е. рН > 4,5, и поэтому для консервации требуется полный процесс стерилизации. Иногда овощные соки подкисляют органическими или неорганическими кислотами, чтобы снизить рН, так что возможна более слабая тепловая обработка, такая как пастеризация. Некоторые соки с низкой кислотностью смешивают с соками с высокой кислотностью, такими как томатный, ревенный, цитрусовый, ананасовый или капустный, чтобы использовать только процесс пастеризации. Некоторые овощи можно бланшировать перед кислением и выжиманием. Перед мацерацией и выжиманием корнеплоды обычно очищают от кожуры. 5.6.3.10 Термообработанные и замороженные овощи Условия обработки различаются в зависимости от типа овощей, но предварительные операции как для термообработанных, так и для замороженных овощей аналогичны описанным в 7.3.3.3 для фруктов. Обычно они включают: промывание, классификацию по качеству и просеивание для удаления посторонних предметов, таких как камни и грязь. После промывания с овощей удаляют кожуру и, по возможности, обрезают. После снятия кожуры овощи можно оставить целыми или нарезать несколькими способам, например, ломтиками или кубиками. Некоторые овощи моют после нарезки ломтиками, чтобы удалить поверхностный крахмал. Большинство овощей требуется бланшировать. Наиболее широко используется бланширование паром или водой. Затем продукт быстро охлаждают. После охлаждения продукт можно перепроверить и просеять перед быстрой заморозкой или наполнением в консервные или стеклянные банки, обычно с горячим рассолом, например, сахаром, солью или кислотой, и затем термически обработать. Обычно овощи подвергаются полной стерилизации, так как величина рН слишком высока, чтобы подавлять действие микробов. 5.6.3.11 Маринование овощей При типичном процессе маринования сырые овощи доставляют, моют и затем просеивают для удаления посторонних предметов, таких как камни. В зависимости от вида овощей сырье может быть сварено на пару и затем охлаждено. Затем продукт очищают от кожуры, обычно с использованием пара, и перепроверяют перед нарезкой на требуемые размеры, например, ломтики/кубики, или шинковкой, и транспортируют на линию наполнения. После этого измельченными овощами наполняют контейнеры. Окисляющую жидкость смешивают со специями и передают на линию наполнения для использования в маринующем соусе. Обычно эта жидкость состоит из уксусной кислоты, солодового уксуса, спиртового уксуса, дистиллированного солодового уксуса, жидкого сахара и соли, в зависимости от состава. Контейнеры наполняют окисляющей жидкостью. Контейнер герметично укупоривают и обычно пастеризуют перед охлаждением и упаковкой. 5.6.3.12 Сушка овощей Для сушки используют такие сырые овощи, как картофель, помидоры, грибы и лук. Основной технологический процесс аналогичен переработке фруктов, т.е. 85 П-ООС 17.02-03-2012 сортировка, классификация по качеству, промывание, сушка и упаковка. Многие овощи высушивают на солнце в месте происхождения. Можно также использовать механические методы. 5.6.4 Растительные масла и жиры Масла и жиры могут быть разнообразного происхождения, хотя на коммерческой основе в мире производят только около 22 видов растительного масла. В обобщенном виде это: - производство масел из семян масличных культур, например, подсолнечника, сои, рапса, сафлора, горчицы, хлопчатника и арахиса; - производство масел из мякоти фруктов, например, оливок; - производство животных жиров; - производство рыбьего жира. В наибольшем количестве производится масло из семян сои, арахиса, оливок, подсолнечника, сафлора, хлопчатника, горчицы и рапса. Средиземноморские страны производят 95 % всего произведенного в мире оливкового масла, что по оценке составляет 2,4 миллиона тонн в год. Животные жиры для употребления человеком обычно производятся по технологическому процессу, известному как плавление жира, или при производстве рыбьего жира. На производство животных жиров и рыбьего жира распространяется действие «Скотобойни и побочные продукты животного происхождения «BREF» (справочного документа НДТМ) [181]. Подготовка сырья включает вылущивание, очистку, помол и кондиционирование. Процесс экстракции обычно является механическим, например, кипячения для фруктов и прессование для семян и орехов, или используются растворители, такие как гексан. После кипячения жидкое масло снимают. После прессования масло фильтруют. После экстракции растворителем необработанное масло сепарируют, и растворитель испаряется и восстанавливается. Остатки кондиционируют, например, высушивают, и перерабатывают для получения побочных продуктов, таких как корма для животных. Рафинирование сырого масла включает рафинирование гидратацией, нейтрализацию, отбеливание, дезодорацию и дальнейшее рафинирование. Масла могут перерабатывать далее для производства маргарина. 5.6.4.1 Экстракция масла из семян Производство необработанного растительного масла из масличных семян состоит из двух этапов. На первом этапе выполняется очистка, подготовка, т.е., сушка, лущение, вальцевание, кондиционирование и прессование масличных семян. Прессование состоит из одной или двух стадий, в результате чего получают необработанное отпрессованное масло и жмых с содержанием масла от 12 до 25 %. Последующая экстракция гексаном не выполняется, если содержание масла в жмыхе после прессования снижено от 6 до 12 %. Бобы с содержанием масла 20 % или менее не подвергают прессованию по причине низкого содержания жира, а экстракция выполняется сразу после очистки и подготовки. Второй этап включает экстракцию масла из прессованного жмыха или вальцованных бобов с помощью гексана или нефраса. Экстракция выполняется в противотоке. Смесь гексана и масла, называемая мисцеллой, подвергается процессу дистилляции. Пары растворителя и мисцеллы проходят через сепарацию, откуда мисцелла поступает на вторую ступень дистилляции или на окончательную дистилляцию, а пары гексана через теплообменник направляются в конденсатор и могут повторно использоваться в процессе экстракции. Оставшийся в жмыхе гексан восстанавливают в процессе отгонки с использованием пара. Этот процесс удаления растворителя / «подсушивания» также снижает активность ферментов и 86 П-ООС 17.02-03-2012 микроорганизмов в пищевом продукте. Пары гексана / воды используют в процессе дистилляции смеси для восстановления растворителя и регенерации тепла. Пищевой продукт сушат и охлаждают воздухом перед хранением в бункерах или перед отгрузкой. Существуют разнообразные способы производства, связанные с большим разнообразием источников происхождения масла, для высвобождения масла и улучшения последующей экстракции. Обычно всегда используют несколько главных этапов. Сначала с помощью, например, сит или магнитов, удаляют крупные посторонние вещества, такие как дерево, камни и металл. Затем удаляют мелкие загрязнения, такие как остатки растений, пыль и песок, используя, например, вибрационные сита, ветровые просеиватели и циклоны. Удаляют шелуху и оболочки семян таких культур, как соя и подсолнечник, затем семена дробят, после этого подвергают воздушной классификации, чтобы выделить мякоть сырья. Потом мякоть кондиционируют или высушивают до требуемого уровня влажности, обычно от 9 до 10 %, и скатывают в хлопья. 5.6.4.2 Рафининация пищевых масел и жиров Рафинация удаляет такие примеси, как фосфатиды, свободные жирные кислоты, пигменты и одорирующие вещества. В целом, имеется два способа рафинации растительного масла: физическая рафинация и более традиционная химическая рафинация. Химическая рафинация, применяемая для необработанного масла, включает, например, рафинацию гидратацией для удаления фосфолипидов, нейтрализацию для удаления свободных жирных кислот, отбеливание для обесцвечивания и дезодорацию. Рафинация гидратацией включает добавление воды для удаления гидратируемых фосфолипидов, после чего следует разделение центрифугированием. Негидратируемые фосфолипиды удаляют путем преобразования их в гидратируемую форму с использованием фосфорной или лимонной кислоты, после чего следует добавление воды и центрифугирование. Следующим этапом является нейтрализация, во время которой водную щелочь, обычно каустическая сода или карбонат натрия, разбрызгивают в масло, предварительно нагретое до температуры примерно от 75 до 95 °С. Щелочь реагирует в масле со свободными жирными кислотами с образованием мыла, которое отделяется осаждением или центрифугированием. После нейтрализации применяется этап промывки и сушки, чтобы обеспечить полное удаление добавленной воды. Нейтрализованное масло отбеливают, чтобы удалить красящие вещества, такие как каротиноиды, и другие незначительные компоненты, такие как остатки металлов. При отбеливании используют активированную отбеливающую глину, например, «Фуллерова земля» с обработкой обычно в диапазоне от 90 °С до 130 °С в течение от 10 до 60 минут. Глина всасывается в масло под вакуумом и удаляется фильтрацией. Отбеленное масло дистиллирует с водяным паром при низком давлении, чтобы удалить летучие примеси, в том числе нежелательные запахи и ароматы. Этот процесс, известный как дезодорация, происходит при температуре в диапазоне от 180 до 270 °С и может длиться от 15 минут до 5 часов в зависимости от качества и количества масла и типа используемого оборудования. Например, если используется периодический дезодоратор, это займет от 4,5 до 5 часов, в зависимости от типа и количества масла. Однако если эти же масла обрабатывать в полунепрерывном дозодораторе, это займет около 15 минут. Рисунок 5.8 показывает технологическую схему химической рафинации необработанного масла. 87 П-ООС 17.02-03-2012 Рафинирование оливкового масла и шелухи от выжимок аналогична рафинации масла семян масличных культур [91]. Физическое рафинирование - это более простой процесс, в котором необработанное масло рафинируют гидратацией и отбеливают, после чего выполняется отгонка водяным паром, во время которой удаляются свободные жирные кислоты, запахи и летучие вещества в один этап. Масло нагревают до температуры до 270 °С и затем рафинируют маслом, текущим через ряд желобов противотоком к потоку водяного пара отгонки. Преимуществами физического рафинирования являются более высокая производительность, более низкие затраты и меньшее количество используемых химикатов. Одним из недостатков, по сравнению с химической рафинацией, может быть более низкое качество конечного продукта. Есть еще три процесса, которые могут выполняться во время рафинации масла, в зависимости от его происхождения. Это удаление твердых компонентов жиров путем охлаждения, по существу, являющееся удалением воска, который в противном случае вызвал бы помутнение. Это выполняется, например, для подсолнечного масла. Процесс включает охлаждение масла, после чего следует фильтрация с использованием вспомогательного фильтрующего материала для удаления воска. Второй процесс - это фракционирование. Обычно его можно выполнять с необработанным или рафинированным маслом. Он включает полное плавление твердого масла, за которым следует охлаждение для получения твердых и жидких фракций, имеющих различные функциональные свойства (см. 7.3.5.3). Третий процесс - это интерэтерификация (гидролиз). Он включает разделение триглицеридов на жирные кислоты и глицерин. Процесс является обратимым. Реакция выполняется с использованием лимонной или фосфорной кислоты в присутствии катализатора, обычно метоксида натрия. Интерэтерификация изменяет функциональные свойства обработанного масла и может проводиться после нейтрализации или дезодоризации. 5.6.4.3 Кристаллизация пищевых масел и жиров Кристаллизация пищевых масел и жиров, называемая также фракционированием, основывается на принципе, что растворимость компонентов с более высокой температурой плавления в жидкой фазе изменяется при разных температурах. Эта разница может быть расширена применением органического растворителя, имеющего эффект снижения вязкости и ведущего к лучшему вымыванию кристаллов. 88 П-ООС 17.02-03-2012 Рисунок 5.8 - Химическое рафинирование необработанного масла В состав оборудования входят резервуары для предварительного нагрева; охлаждаемые резервуары с мешалкой для кристаллизации; ленточные или мембранные фильтры для отделения кристаллов от жидкости и дистилляционные сосуды для восстановления растворителя. Масло нагревают на 10 °С выше температуры плавления самого высокого имеющегося триацилглицерина, чтобы получить полностью жидкий исходный материал, например, для пальмового масла температура нагрева обычно составляет 75 °С. Затем расплавленное масло охлаждают и перемешивают до образования зародышей кристаллов, а температуру поддерживают на более низком уровне, чтобы вызывать рост кристаллов, для пальмового масла это обычно 12 часов при 28 - 30 °С. Если используется растворитель, его добавляют к расплавленному маслу перед охлаждением. Смеси, содержащие кристаллизованные твердые вещества и растворенные жидкости, отделяют с помощью фильтров. Если используется растворитель, его удаляют из фракций дистилляцией. 5.6.4.4 Дальнейшая переработка пищевых масел и жиров - маргарин Основные продукты, изготавливаемые из пищевых масел и жиров, - это маргарин, пищевые жиры, пищевые масла и майонез. По причине особой важности здесь описывается только производство маргарина. Чтобы произвести жиры с наилучшими свойствами продолжительного использования и более высокими температурами плавления, большинство установок выполняют гидрогенизацию. Гидрогенизация обычно проводится путем диспергирования водорода в масле, в присутствии точно разделенного никелевого катализатора, установленного на диатомовой земле. Полученные в результате этого гидрогенизированные жиры фильтруют для удаления катализатора гидрогенизации, подвергают воздействию легкого глиняного отбеливателя и дезодорируют до того, 89 П-ООС 17.02-03-2012 как их можно будет использовать в пищевых целях. После затвердевания (гидрогенизации) жировую основу смешивают с водной фазой для получения эмульсии. Затем эмульгированная смесь пастеризуется, охлаждается и кристаллизуется для получения конечного продукта - маргарина. 5.6.4.5 Оливковое масло Слова «оливковое масло» означают продукт, получаемый из Olea europea. Он состоит из около 98 % глицеридов, а остальные 2 % являются различными компонентами, естественным образом присутствующими в оливках, некоторые из которых играют основную роль в обонятельных и вкусовых характеристиках и также важны для стабильности и качества продукта. Оливковое масло и масло из жмыха классифицируются на основе названий и определений по Постановлению 136/66/ЕЕС от 22 сентября 1966 г. об учреждении общей организации рынка масел и жиров [215] Масло первого отжима «extra virgin», масло холодного отжима «virgin» и масло «ordinary virgin» являются пищевыми; но можно осуществлять промышленный выпуск только масла «extra virgin» и масла «virgin», поскольку они предназначены для непосредственного употребления. Масло «ordinary virgin» обычно смешивают с рафинированным оливковым маслом и рафинированным маслом из жмыха. Кислое масло с кислотностью выше 3,3 должно рафинироваться. Качество оливкового масла зависит от спелости оливок, типа уборки урожая, например, сбора и тряски, вида промежуточного хранения и типа выполненной обработки. Оливки содержат от 38 до 58 % масла и до 60 % воды. Спелые оливки должны быть переработаны как можно быстрее, поскольку липаза в мякоти вызывает быстрый гидролиз масла, снижающий его качество для пищевых целей. Масло высшего сорта изготавливают из свежих, собранных вручную оливок путем дробления, пастирования и холодного отжима. В производстве оливкового масла имеется три системы, используемые в настоящее время для экстракции масла: традиционная - прессованием, трехфазная сепарация или двухфазная сепарация. При традиционном производстве оливкового масла оливки измельчают до состояния пасты с помощью жерновых дробилок, однако в настоящее время используется и современное дробильное оборудование. За шинкованием следует затирание, возможно с добавлением соли. Затем мякоть прессуют, и отпрессованное масло осветляют осаждением или центрифугированием. Традиционные пресса с открытыми клетями сейчас заменены шнековыми прессами непрерывного действия. Давленная мякоть может также отделяться горизонтальным декантатором, в этом случае необработанное масло повторно центрифугируют после добавления промывочной воды. В качестве альтернативы можно использовать машины для удаления косточек из мякоти, а затем остаток отделяют с использованием саморазгружающихся центрифуг. За холодным отжимом, производящим сорта «virgin», обычно следует теплый отжим при примерно 40 °С. Оливковое масло холодного отжима является ценным пищевым маслом. В Испании на большинстве установок используют центрифуги двухфазного типа, в то время как в большей части других средиземноморских страх на более крупных установках применяется трехфазный метод, а на более мелких установках обычно все еще используют традиционный отжим. Поскольку при двух фазном методе получаются пастообразные отходы, как традиционные, так и трехфазные системы производят жидкую фазу, т.е. сточные воды с измельченными оливками, или альпечин, и фильтр-прессный осадок, известный как мезга, жмых или выжимки. Этот последний продукт может быть переработан в дальнейшем как масло из жмыха или мезги. Остающийся твердый жмых высушивают до 3 - 6 % влажности и используют в качестве топлива. Масло из оливковых косточек получает прессованием и 90 П-ООС 17.02-03-2012 экстракцией растворителем из очищенных косточек. Оно похоже на оливковое масло, но не имеет типичного аромата. Торговые технические условия основываются, в первую очередь, на содержании свободных жирных кислот и оценке аромата. В некоторых странах оливковое масло горячего отжима с высокой кислотностью рафинируют путем нейтрализации, отбеливания и дезодорации и ароматизируют купажированием с маслом холодного отжима. Фильтр-прессный осадок содержит от 8 до 15 % относительно темного масла, называемого «sanza» или «orujo», которое можно экстрагировать гексаном и использовать для технических целей. После рафинирования оно также подходит и для употребления в пищу. 5.6.4.6 Масло из оливковой мезги Установки для оливковой мезги перерабатывают оливковую мезгу, остающуюся после экстракции масла из оливок. Масло экстрагируют растворителями, это дает необработанное масло из оливковой мезги и истощенный жмых. Масло направляют на заводы по рафинации масел и позднее используют в пищевой промышленности, а истощенную мезгу используют, в основном, как топливо. Рафинированное масло из оливковой мезги смешиваются с маслом «virgin», но не с очищенным маслом «lampante». Оно также классифицируется на основе названий и определений по Постановлению 136/66/ЕЕС [215] 5.6.5 Молочные продукты Молоко — продукт нормальной физиологической секреции молочных желез сельскохозяйственных животных, полученный от одного или нескольких животных в период лактации при одном и более доении, без каких-либо добавлений к этому продукту. Молоко примерно на 87 % состоит из воды, а остальная часть - это белок, жир, лактоза, кальций, фосфор, железо и витамины. Наибольшее распространение получило коровье молоко, но в ряде стран широко распространено потребление козьего, овечьего и буйволиного молока. Из молока производят множество продуктов, такие как сливки, сыр и масло. 5.6.5.1 Молоко и сливки Молоко после дойки поступает на охлаждение и хранение в резервуары. Для получения сливок и обезжиренного молока его подвергают сепарированию. При этом жир из продукта может удаляться не полностью. Для снижения бактериальной обсемененности и увеличения сроков хранения молоко подвергают термической обработке – пастеризации или стерилизации, также известной как сверхвысокотемпературная обработка. Для предотвращения отстоя жира молоко или сливки гомогенизируют, при этом жировые шарики дробятся и равномерно распределяются по объему продукта. Для пастеризованного молока с относительно коротким сроком хранения, требуется уменьшить размер жировых шариков до среднего диаметра 1…2 мкм. Для молока, обработанного при сверхвысокой температуре, с длительным сроком хранения средний размер жировых шариков должен составлять ≤ 0,7 мкм. Другим положительным эффектом гомогенизации является увеличение поверхности жировой фазы молока, что существенно облегчает снижение активности липазы при термической обработке. По этой причине нормальной практикой является пастеризация молока, непосредственно после гомогенизации. Рисунок 5.9 показывает технологическую схему процесса кратковременной пастеризации молока. 91 П-ООС 17.02-03-2012 Типичные параметры процесса непрерывной пастеризации - это нагрев до 72 °С и выдержка в течение 15 с. Такой процесс носит наименование высокотемпературная кратковременная пастеризация. Часто, конструкция теплообменных аппаратов позволяет использовать горячее молоко для частичного нагрева поступающего на обработку холодного молока, так называемый процесс регенерации тепла. После пастеризации молоко быстро охлаждают до температуры ниже 8 °С. Тепловая обработка молока может осуществляться в таре, иначе наполнение тары молоком должно производиться в асептических условиях. Поступающее молоко может быть гомогенизировано после регенерации тепла непосредственно перед пастеризацией. Рисунок 5.9 - Процесс кратковременной пастеризации молока [91] 92 П-ООС 17.02-03-2012 Сверхвысокотемпературная обработка, или стерилизация, используется для увеличения срока годности продукта. Сверхвысокотемпературная обработка является непрерывным процессом нагрева продукта до температуры 135 С и выше, выдержки в течение одной секунды с последующим охлаждением. Существует два варианта реализации этого процесса. Первый вариант реализуется на базе рекуперативных пластинчатых и/или трубчатых теплообменников. Второй вариант предусматривает косвенный нагрев молока до температуры 80 °С в пластинчатом теплообменнике, а затем прямой нагрев путем инжекции пара в продукт. Используемое соотношение веса пара и молока составляет примерно 1:10. Далее молоко охлаждается, расширяясь в вакуумной камере, чтобы испарить пар, смешанный с продуктом в фазе стерилизации. Это также называется сверхбыстрым охлаждением. Конечная температура молока опускается до уровня перед инжекцией пара. Последующее охлаждение проводят в теплообменных аппаратах хладагентом или продуктом, поступающим на обработку. Рисунок 5.10 в обобщенном виде показывает термическую обработку молока (при сверхвысокой температуре). Рисунок 5.10 - Производство СВТ молока [91] Тепловая обработка стерилизованного молока длительного хранения состоит из двух этапов. Первый этап - это предварительный нагрев в теплообменнике непрерывного действия, аналогичный описанной сверхвысокотемпературной обработке. Второй этап заключается в окончательной обработке молока в таре 93 П-ООС 17.02-03-2012 после ее наполнения и укупоривания. Вторая тепловая обработка обычно выполняется в автоклаве периодического или непрерывного действия при температуре примерно от 110 °С до 125 °С в течение от 20…240 с. После завершения стерилизации охлаждение производится разбрызгиванием или погружением наполненной тары в хладоноситель. Стерилизованное молоко длительного хранения и другие молочные продукты фасуются в герметически закрытую тару: жестебанку, пластиковые или стеклянные бутылки. Рисунок 5.11 в обобщенном виде показывает производство стерилизованного молока. Рисунок 5.11 - Производство стерилизованного молока [91] 5.6.5.2 Сгущенное и сухое молоко Первый этап производства сгущенного и сухого молока – это его сгущение. Обычно гомогенизированное молоко сгущают на вакуум-выпарных аппаратах. Для этих целей используют вакуум-выпарные аппараты циркуляционного типа или аппараты с падающей пленкой (см. 4.2.9). В качестве альтернативы для механического удаления некоторой части воды из молока без применения нагрева может использоваться обратный осмос или нанофильтрация. Эти установки для своей работы потребляют электроэнергию. Для этих процессов нормальным является увеличение концентрации сухих веществ для молока в два раза, а для сыворотки – три-три с половиной раза. [39]. Порошок сухого молока для улучшения растворимости иногда подвергают агломерации. Сухое цельное молоко чувствительно к окислительному липолизу и, для продления сроков годности, может быть упаковано в защитной среде. Эти процессы показаны на Рисунке 5.12 и Рисунке 5.13. 94 П-ООС 17.02-03-2012 Рисунок 5.12 - Технологическая карта процессов для производства сгущенных продуктов (например, молоко, сгущенное СВТ-обработкой) и промежуточных продуктов (например, концентратов молока) [91] 95 П-ООС 17.02-03-2012 Рисунок 5.13 - Технологическая карта производства сухого молока [9] 5.6.5.3 Масло Масло производится из сливок, которые сепарируются из пастеризованного молока центрифугой. Сливки содержат от 35 % до 40 % молочного жира. В основном процесс является механическим, при этом сливки, эмульсия масла в воде, преобразовываются в масло, эмульсию воды в масле. Это достигается в процессе периодического или непрерывного сбивания. Сливки быстро охлаждают и выдерживают при температуре от 8 ºС до 12 ºС в течение определенного времени, что необходимо их для созревания. Затем сливки подвергают сбиванию и обработке. Сбивание перемешивает сливки до частичной дестабилизации эмульсии масла в воде, пока жировые шарики не агломерируются, чтобы получились зерно масла. Жидкая фаза, называемая пахта, удаляется, а зерно масла промывают в воде. При необходимости перед началом обработки зерна в продукт можно добавить соль. Обработка заключается в механическом воздействии на зерно для получения пласта масла. Масло упаковывают и хранят в охлажденном или замороженном состоянии. Существует способ производства масла методом преобразования высокожирных сливок в специальных аппаратах - маслообразователях. При этом сливки подвергаются повторному сепарированию на специальных сепараторах до содержания жира, характерного для вырабатываемого сорта масла. Затем они 96 П-ООС 17.02-03-2012 подвергаются высокоскоростному сбиванию в аппарате непрерывного действия. Рисунок 5.14 в обобщенном виде показывает процесс производства масла. Рисунок 5.14 - Процесс производства масла [9] 97 П-ООС 17.02-03-2012 5.6.5.4 Сыр Существует очень широкий ассортимент сыров и много нюансов в технологических методах его производства. Однако, в целом, применяются следующие технологические операции: коагуляция нормализованной смеси путем воздействия сычужного фермента и/или молочной кислоты, резка полученного сгустка, отделение получившегося сырного зерна от сыворотки и обработка сырного зерна для получения желаемых качеств сыра. Современное производство сыра это высокомеханизированный и автоматизированный процесс. Закваску добавляют в молоко для получения молочной кислоты и иных вкусо- и ароматобразующих веществ, сычужный фермент добавляют для коагуляции молочного белка. После постановки сырного зерна его промывают. Производится ряд сортов сыра с волокнистой структурой, которая образуется путем механической обработки зерна при определенной температуре и заключается в сжатии и вытягивание белкового сгустка. После постановки зерна его солят, формуют и прессуют. После прессования сыр может направляться в солильный бассейн. Заключительным этапом производства сыра является созревание. Чтобы защитить сыр от потери влаги и роста плесени его во время хранения покрывают защитной оболочкой. При созревании в хранилищах с контролируемой температурой и влажностью сыр приобретает характерный аромат и рисунок. Рисунок 6.15 показывает технологическую карту изготовления сыра. Для производства плавленого сыра перерабатываемый сыр измельчают, добавляют соли, плавители и иные компоненты по рецептуре. Смесь помещают в котел оборудованный мешалкой и нагревают до температуры выше 75 °С, для обеспечения плавления и пастеризации смеси. Для полного эмульгирования перерабатываемого сыра важно выполнять тщательное перемешивание и гомогенизацию смеси. Температура и длительность процесса зависят от назначения продукта и типа исходного сыра. 5.6.5.5 Йогурт Йогурт – это жидкий ферментированный молочный продукт, производимый без добавления сычужного фермента, консистенция продукта обеспечивается работой молочнокислых бактерий. Основными ингредиентами йогурта являются нормализованное молоко; сухое, концентрированное молоко или ультрафильтрованное молоко и стабилизаторы, такие как модифицированный крахмал. Основным технологическим оборудованием для производства йогуртов являются емкости большого объема. Технологический процесс производства йогурта начинается с составления нормализованной смеси с повышенным содержание жира и сухого обезжиренного молочного остатка путем добавления сухого молока или концентрирования при помощи ультрафильтрации. На этой стадии могут быть добавлены стабилизаторы. Затем смесь гомогенизируют при температуре около 55 °С и термически обрабатывают при температуре от 80 °С до 90 °С в течение 30 мин при периодическом процессе производства или при температуре от 90 °С до 95 °С в течение 5 мин в ходе непрерывного процесса. Затем термообработанное сырье охлаждают до температуры примерно от 40 °С до 43 °С и заквашивают культурами двух микроорганизмов - Streptococcus salivarius подвида thermophilus и Lactobacillus delbrueckii подвида bulgaricus. Ферментация занимает около 4 часов. В конце процесса продукт охлаждают до 15 – 20 °С, используя либо рубашку охлаждения резервуара, либо трубчатые или пластинчатые поточные теплообменники. Фрукты и ароматизаторы добавляют в йогурт перед охлаждением до температуры ниже 6 °С на заключительной стадии производства. 98 П-ООС 17.02-03-2012 После охлаждения осуществляют фасовку готового продукта в тару. На рисунке 5.16 представлен процесс производства йогурта. Рисунок 5.15 - Производство сыра [91] 99 П-ООС 17.02-03-2012 Рисунок 5.16 - Производство йогурта [9] 100 П-ООС 17.02-03-2012 5.6.5.6 Мороженое Мороженое - это продукт на молочной основе, который обычно содержит от 6 % до 12 % жира, от 7,5 % до 11,5 % сухих обезжиренных веществ молока и от 13 % до 18 % сахаров. В продукт добавляют стабилизаторы, эмульгаторы, красители и ароматизаторы. Сахар обычно добавляют в виде сахарозы, а высокое содержания сухих обезжиренный веществ молока обеспечивают добавлением сухого обезжиренного молока. Источником жира могут быть молоко, сливки, сливочное масло или молочный жир. Значительная часть мороженого содержит растительное масло. Ингредиенты перемешивают, нагревают до температуры от 70 ºС до 75 ºС и гомогенизируют. Затем смесь пастеризуют нагреванием до 80 - 85 ºС с выдержкой 2…15 с. После этого смесь охлаждают до температуры 2 - 4 ºС и оставляют для созревания при этой температуре в течение 4…24 ч. На стадии созревания добавляют красители и ароматизаторы. Для быстрого замораживания смеси мороженого до минус 6 ºС используются фризеры непрерывного действия. Во время процесса замораживания в мороженое вводится сжатый воздух. Увеличение объема конечного продукта по отношению к исходной смеси называется взбитость. Контейнеры заполняют мороженым и замораживают в туннельных морозильных аппаратах при температуре от минус 30 ºС до минус 40 ºС. 5.6.5.7 Сыворотка Обычно сыворотку направляют для производства лактозы. Для этого ее сгущают выпариванием до получения перенасыщенного раствора с общим содержанием сухих веществ от 60 % до 73 % . При охлаждении раствора начинается кристаллизация, и кристаллы начинают расти. Кристаллы удаляют из жидкой фазы центрифугированием. В зависимости от требуемого сорта, далее происходит очистка или рафинирование посредством промывки кристаллов или повторного растворения с рекристаллизацией, после чего следует обработка активированным углем для удаления остатков примесей. 5.6.6 Продукты из молотых зерен Существует несколько видов злаковых, являющихся важными источниками продуктов питания. К ним относятся пшеница, ячмень, кукуруза, овес, рожь и рис. Зерна пшеницы и ржи перемалывают на муку. Твердую пшеницу перемалывают на манную крупу и обычно используют для приготовления макаронных изделий. Пшеница является главным ингредиентом, используемым при изготовлении таких продуктов, как хлеб и печенье. В некоторых странах для приготовления хлеба используют рожь. Ячмень используют, в основном, на корм скоту. Ячмень определенного качества перерабатывают на солод и затем используют, например, в пивоварении и перегонке. Кукурузу используют в качестве источника крахмала, а также в качестве ингредиента для сухих завтраков и закусочных продуктов. Овес используют для мюсли, кексов, печенья и для приготовления хрустящих хлебцев. Рис, наряду с пшеницей и кукурузой, является один из самых распространенных в мире злаков и основной пищей для большой части населения мира. Рис дробят и иногда предварительно варят. В зерне пшеницы содержатся три основных компонента: оболочка, или отруби, зародыш, или проросток, и эндосперм, который представляет собой бóльшую часть зерна. Цель процесс помола - отделить эндосперм с минимальной примесью оболочки и проростка. Основные операции, связанные с помолом муки, это очистка, кондиционирование, дробление, обдирка, очищение, размол и просеивание. Поступающее зерно засыпают в бункеры для последующей переработки. Для предотвращения заражения насекомыми может применяться газовая или термическая обработка. Сначала зерно промывают посредством прохождения через ряд операций просеивания, промывания, щеточной очистки и отвеивания. Эти операции удаляют посторонние вещества, такие как другие злаки, камни, 101 П-ООС 17.02-03-2012 металлические загрязнения, вымолотки, отслоившиеся отруби, семена и пыль. После мытья зерно кондиционируют, чтобы оптимизировать процесс помола. Процесс включает в себя увлажнение зерна отмеренным добавлением воды, которая немедленно связывает сердцевины. Кондиционирование может выполняться и с использованием пара. Кондиционирование имеет несколько фракций, таких, как придание жесткости отрубям, что улучшает отделение отрубей от эндосперма и позволяет более эффективно уменьшить количество эндосперма в последующих стадиях технологического процесса. Кондиционированное зерно поступает в драную систему мукомольной установки, состоящую из пар рифленых валиков, вращающихся в противоположных направлениях с различными скоростями. Обычно имеется пять комплектов операций дробления, от комплекта к комплекту отверстие постепенно становится меньше, а рифление - тоньше. Зерно расщепляется вальцами драной системы, а эндосперм вычищается из отрубей. Операция просеивания, известная как обдирка или классификация по качеству, выполняется после каждого вальца драной системы. Эта операция отделяет: - крупные частицы, содержащие остатки зерна и некоторую часть эндосперма, который еще надо извлечь; - частицы промежуточного размера, содержащие куски эндосперма, которые называются манной крупой или мукой грубого помола, в зависимости от размера и примеси частиц; - мука. Манная крупа или мука грубого помола проходит через систему очистки, состоящую из просеивания и воздушной классификации. Она удаляет частицы эндоспермы с приклеившимися отрубями для дальнейшей переработки мелко рифлеными валиками. Затем манную крупу или муку грубого помола передают на размольные валики, которые являются гладкими и предназначены для измельчения эндосперма. Как и в драной секции мукомольной установки, имеется ряд валиков и операций просеивания, поэтому мука проходит через сито, а более крупный эндосперм задерживается на сите, переходит на другой комплект размольных валиков для последующего уменьшения в размере. В конце процесса размола бóльшая часть эндосперма преобразована в муку, крупные отруби будут удалены и остается третий поток эндосперма, состоящий из материала, содержащего мелкие отруби, которые практически не могут быть отделены. В технологическом процессе может быть до 12 стадий размола. Как правило, мука проходит над конечной просеивающей машиной в конце мукомольного процесса или после хранения насыпью для удаления каких-либо остаточных посторонних частиц. Мука может высушиваться и классифицироваться ситами по фракциям. В разных государствахчленах ЕС применяется различная практика, например, в Соединенном Королевстве 25 % упаковывают в мешки для отправки в пекарни и другим предприятиям пищевой промышленности, а 70 % поставляют насыпью, в то время как в Португалии пропорции практически противоположные. Такие зерна, как овес и ячмень, с плотно прилипшим жмыхом просто не могут быть отделены на традиционной мукомольной установке для пшеницы и обычно перед помолом их подвергают процессу абразивного истирания, называемым «шелушение». 5.6.7 Макаронные изделия На современных макаронных фабриках технологический процесс является непрерывным. Манную крупу хранят в бункерах. Затем по пневматическим конвейерам ее направляют в производственную зону. Манную крупу просеивают и затем смешивают с водой до образования теста. Манная крупа имеет исходное содержание влаги от 10 % до 14 %. В операции замеса на 100 кг манной крупы 102 П-ООС 17.02-03-2012 добавляют от 22 до 30 кг воды. Во время замеса содержание влаги варьируется между 30 % и 35 %, в зависимости от качества и типа манной крупы и формы производимых макаронных изделий. Вес манной крупы и поток воды, подаваемой в процессе, постоянно контролируют и автоматически регулируют с помощью микрокомпьютеров. На этой стадии процесса важно, чтобы манная крупа была хорошо гидратирована и была однородной для поддержания равномерной консистенции теста. Это обеспечивает качество конечного продукта, например, предотвращая ломкость, дефекты поверхности и плохое качество при варке. Последняя операция замеса - это дегазация в вакуумном смесителе, где удаляется воздух, введенный во время предшествующей операции замеса. Это предотвращает окисление пигментов манной крупы или яиц, для яичных макаронных изделий, и придает продукту блестящий внешний вид. Макаронные изделия прессуют, выдавливают или расслаивают, в зависимости от формы конечного продукта. Это выполняется с использованием червячного винта в цилиндре, который охлаждается снаружи. Это физическое воздействие также вызывает взаимодействие гидратированных белков с образованием глютена (клейковины). Тесто выдавливают под давлением в диапазоне между 4 и 12 МПа через бронзовую или стальную матрицу, соответствующую форме продукта. Если поверхность отверстий матрицы покрыта Тефлоном, получаются гладкие макаронные изделия, в противном случае производятся шероховатые макаронные изделия. Макаронные изделия выходят из матрицы с содержанием влаги около 30 %. Чтобы продукт имел специфическую консистенцию и длительный срок годности, конечное содержание влаги не должно превышать 12,5 %. Эти качества и свойства продукта при варке можно получить высушиванием макаронных изделий в ходе трех отдельных стадий, которые называются подсушивание, основная сушка и заключительная сушка. Подсушивание включает в себя интенсивную вентиляцию для создания тонкого сухого поверхностного слоя, который предотвращает дробление различных кусочков макаронных изделий и их склеивание. Используется фильтрованный воздух, не содержащий пыли и других загрязнений. Температуру, и влажность контролируют с целью регулирования скорости испарения и предотвращения ломкости, которая имеется, если макаронные изделия высушивают слишком быстро. Если процесс выполняется слишком медленно, происходит образование плесени. Подсушивание занимает от 10 до 60 минут и удаляет от 15 % до 20 % имеющейся влажности. Продолговатые макаронные изделия не нуждаются в этой фазе, так как их транспортируют свешивающимися со стержней и имеется меньше риска склеивания и деформации. Основная сушка выполняется другим потоком горячего воздуха после чередующихся фаз покоя, которые называются темперирование. Темперирование позволяет равномерно перераспределить влагу по поверхности, остающуюся внутри макаронных изделий. В некоторых линиях, производящих макаронные изделия, темперирование не требуется. Во время основной сушки удаляется до 60 % имеющейся влажности. Во время заключительной сушки макаронные изделия проходят через несколько камер, где они подвергаются воздействию мощного потока горячего и сухого воздуха, что обеспечивает удаление до 25 - 30 % исходной влажности. Эта последняя стадия выполняется при разных температурах, которые могут превышать 80 ºС. Температура и продолжительность цикла варьируются в соответствии с типом применяемой технологии и типом требующихся макаронных изделий. В зависимости от вида производственной линии, сушка может выполняться в отдельных камерах или в непрерывном туннеле, разделенном на три непрерывные стадии. Состав производственных линий варьируется в зависимости от формы макаронных изделий, например, линии для продолговатых макаронных изделий 103 П-ООС 17.02-03-2012 имеют разделители, чтобы удерживать полоски прямо и отдельно друг от друга, линии для лазаньи, гнездышек и клубочков имеют специальные комплекты инструментов, а линии, производящие короткие макаронные изделия, имеют начальные тестомешалки. В конце сушильной линии охлаждающая камера понижает температуру высушенных макаронных изделий до того, как их по конвейеру транспортируют в бункеры для хранения. Затем макаронные изделия передают на первичную упаковку с использованием листов пластиковых или картонных коробок, затем на вторичную упаковку с последующей установкой на паллеты и хранением до отправки. На Рисунке 5.17 в обобщенном виде показан процесс производства макаронных изделий. Для яичных макаронных изделий производственный процесс является аналогичным процессу для других видов макаронных изделий, кроме наличия автоматического измерителя для яичной смеси [150]. Рисунок 5.17 - Процесс производства макаронных изделий в обобщенном виде [183]. 104 П-ООС 17.02-03-2012 5.6.8 Крахмал Крахмал является углеводом с высокой молекулярной массой, естественным образом получаемым из растений в качестве источника энергии. Крахмал и его производные используются в нескольких производствах, включая производство продуктов питания, кормов, бумаги и картона, текстиля, лекарственных препаратов и косметики. Очищенный крахмал обычно выглядит как белый порошок. В пищевой промышленности крахмал и его производные могут использоваться с целью сгущения, связывания, желатинизации, колорирования, антикристаллизации и подслащения. Физически или химически обработанный или модифицированный крахмал производится специально для улучшения некоторых функциональных свойств. При гидролизе крахмала кислотой или ферментами образуются разнообразные сахарные сиропы, называемые жидкими подсластителями, которые также могут быть высушены и использоваться в кондитерских изделиях, напитках, детском питании, молочных продуктах или мучных изделиях. При неполном гидролизе образуется смесь глюкозы, мальтозы и негидролизованных фракций. Проростки являются побочным продуктом производства крахмала и могут использоваться для производства масел. Другими побочными продуктами являются волокно, глютен и обезжиренная кормовая мука. Все это используется или продается для других целей, в том числе на корм животным. Основным сырьем, используемым в Европе для производства крахмала и его производных, являются злаки, т.е. кукуруза, пшеница, ячмень и рис, а также картофель специальных видов. Каждая установка технически специализируется на одном виде сырья [10],[84]. В данном документе описывается только производство крахмала из кукурузы, пшеницы и картофеля. 5.6.8.1 Кукурузный крахмал Промышленное выделение чистого крахмала из кукурузы выполняется в процессе мокрого помола, обычно считающегося эффективным. Процесс функционирует в закрытой системе, в которой техническая вода используется повторно в замкнутом контуре. Добавление воды ограничено одной точкой. Сырье моют с использованием отвеивания и просеивания для удаления пыли, мякины, раздробленных зерен, стержней кукурузных початков и других посторонних материалов. Кукурузу замачивают в воде с диоксидом серы (SO2) или бисульфитом натрия (NaHSO3) примерно на 36 ч, этот процесс называется вымачивание. При этом удаляются растворимые вещества в кукурузе, размягчается сердцевина для улучшения отделения различных компонентов и снижается активность микробов. После вымачивания кукуруза проходит через несколько операций измельчения и сепарации, пока не останется только крахмал и глютен. Сначала зерна дробят крупно и удаляют семена из продукта грубого дробления. После удаления семян продукт дробления измельчают и в ходе операции просеивания удаляют волокно. Отделяют крахмал и глютен, обычно с применением центрифугирования. Этот сырой крахмал вымывают питьевой водой, используя противоток, в серии из четырех - шести центрифуг. В одном конце сырой крахмал - это продукт на входе, а техническая вода - на выходе, а в другом конце очищенный крахмал - на выходе, а питьевая вода - на входе. Затем крахмал, который на этой стадии называется очищенным крахмалом, обезвоживают и высушивают. Очищенный крахмал имеет беспримесность 99 % и на 85 - 88 % состоит из твердых веществ. Натуральный крахмал - это очищенный крахмал до физико-химической модификации. Глютен и волокно собирают отдельно, как побочные продукты. Пример экстракции кукурузного крахмала показан на Рисунке 5.18. 105 П-ООС 17.02-03-2012 Рисунок 5.18 - Примерный процесс производства кукурузного крахмала [84] 5.6.8.2 Пшеничный крахмал Промышленное выделение чистого крахмала из пшеницы выполняется в ходе двухэтапного процесса. На первом этапе сердцевины зерен пшеницы измельчают или преобразовывают в пшеничную муку с помощью процесса сухого помола. Затем на втором этапе разделяют молотую пшеницу или пшеничную муку на отдельные компоненты, т.е. крахмал, глютен, растворимые вещества и, возможно, волокно, в ходе процесса мокрого разделения. Процесс функционирует в закрытой системе, в которой техническая вода восстанавливается в замкнутом контуре. Свежая вода используется на некоторых стадиях процесса. Пример процесса экстракции пшеничного крахмала показан на Рисунке 2.19 в обобщенном виде. Процесс 106 П-ООС 17.02-03-2012 вымывания сырого пшеничного крахмала для производства очищенного крахмала аналогичен процессу для кукурузного крахмала (см. 5.6.8.1). Рисунок 5.19 – Примерный процесс производства пшеничного крахмала [84] 5.6.8.3 Картофельный крахмал Крахмал выделяют из картофеля в ходе мокрого процесса. Он включает растирание клубня в мякоть, которую затем обезвоживают и высушивают для производства конечного продукта. Волокна и сок также получают из клубней. Пример процесса выделения картофельного крахмала показан на Рисунке 5.30 в обобщенном виде. Процесс вымывания сырого картофельного крахмала для производства очищенного крахмала аналогичен процессу для кукурузного крахмала (см. 5.6.8.1). 107 П-ООС 17.02-03-2012 Рисунок 5.30 - Примерный процесс производства картофельного крахмала [84] 108 П-ООС 17.02-03-2012 5.6.8.4 Подсластители Картофельное молоко является исходным сырьем для производства подсластителей или сахарных сиропов. Их производят под воздействие кислот, ферментов или комбинации обоих, однако ферменты используют более широко. При типичном процессе крахмальное молоко нагревают, чтобы желировать крахмал, и затем смешивают с кислотами и/или ферментами, оно реагирует с различными реакторами разжижения, осахаривания и изомеризации. Затем температуру поднимают до примерно 140 °С. Преобразование крахмала занимает всего несколько минут. Массу нейтрализуют и после нескольких стадий очистки, т.е. отделения нерастворимых веществ, деминерализации и обесцвечивания, полученный продукт выпаривают. Жидкость обычно фильтруют и обрабатывают активным древесным углем или ионообменными смолами для удаления цвета, золы и других мелких примесей, например, минеральных веществ. Полученный жидкий подсластитель может продаваться в этом же виде, либо в сухом виде, либо кристаллизованный для производства сухих подсластителей. 5.6.8.5 (Физически/химически) модифицированный крахмал Свойства натурального крахмала можно изменить для производства модифицированного крахмала. Модификация выполняется химикатами, ферментами или физически. Добавляемые химикаты могут быть либо сухими, либо влажными, поэтому может понадобиться окончательная сушка. В процессе сухой химической модификации используется обезвоженный и сухой натуральный крахмал. Продукт - химически модифицированный крахмал. При влажном процессе крахмальное молоко или повторно разжиженный натуральный крахмал подают непосредственно в реактор с химикатами и происходит реакция в жидкой форме. Получившуюся суспензию можно вымывать и/или обезвоживать перед сушкой. Продукт - физико-химически обработанный или модифицированный крахмал. 5.6.9 Корм для животных Отрасль по производству комбикормов состоит из двух секторов: корма для животных и корм для домашних животных. Преимущественно, корма для животных являются сухими, а корм для домашних животных содержит значительное количество влаги. В обоих секторах процесс изготовления состоит из смешивания ряда ингредиентов, таких как злаки, источники белка, витамины, минералы, жиры и масла, чтобы произвести пищу, сбалансированную по питательности. Несомненно, наиболее важными влагосодержащими кормами для домашних животных являются корма для собак и котов. Эти корма классифицируются по содержанию влаги, системам упаковки и переработки, и включают в себя влагосодержащие и полувлагосодержащие корма. Хотя в настоящее время влагосодержащий корм составляет значительную часть рынка, в Соединенном Королевстве становятся все более популярными и полувлагосодержащий корм. Влагосодержащий корм имеет содержание влаги от 60 до 85 % и обычно консервируется нагреванием. Термообработка может применяться перед упаковкой или после нее. Влагосодержащий корм может подразделяться на консервированное в банках питание, влагосодержащий корм класса «премиум», зельц и мороженое мясо. 5.6.9.1 Корм для животных и сухой корм для домашних животных Основным кормом для животных являются комбикорма. Они состоят из разнообразных смешанных ингредиентов. Состав значительно варьируется в зависимости от вида и возраста животных, употребляющих корм, но обычно 109 П-ООС 17.02-03-2012 включает такие ингредиенты, как злаки, животные и растительные белки, источники клетчатки, минералы и добавки, такие как витамины, антибиотики и другие добавки. Некоторые из ингредиентов являются сопутствующими и побочными продуктами в отраслях ППНМ. На комбикормовом заводе получают сырье и транспортируют его пневматическими конвейерами или механическими приспособлениями в засыпные бункеры для хранения. Некоторые малые ингредиенты, которые могут использоваться во время технологического процесса в виде добавок, получают уже упакованными в мешки в соответствующем количестве. Ингредиенты взвешивают автоматически на современных установках и передаются в промежуточные бункеры перед дроблением, обычно с использованием молотковых дробилок. После дробления ингредиенты тщательно перемешивают и добавляют добавки. Затем смесь может выводиться в виде пищи или кормовой смеси или прессоваться для производства гранулированного корма. Чаще всего смесь идет на дальнейшую переработку для получения корма в гранулах. Перед пропусканием через отверстия гранулятора в корм впускают пар, этот процесс называют кондиционированием. Получающиеся гранулы различаются по размеру в зависимости от предназначения. После этой стадии производства гранулы высушивают и затем охлаждают, обычно в охлаждающих аппаратах, в которые гранулы поступают сверху, а прохладный воздух подается снизу. Учитывая потери влаги во время гранулирования, сушки и охлаждения, в некоторые корма на стадии смешивания можно добавлять воду. Затем гранулы либо хранят насыпью, либо упаковывают. Некоторые корма можно покрывать жиром перед упаковыванием. 5.6.9.2 Влагосодержащий корм для домашних животных Обычно для влагосодержащего корма для домашних животных в качестве сырья используют сопутствующие продукты отраслей ППНМ. Эти сопутствующие продукты должны подходить для употребления людьми, хотя обычно их не используют с этой целью. Используемые ингредиенты включают сопутствующие продукты переработки мяса, цельное зерно, измельченные злаки, ароматизаторы, витаминные и минеральные добавки. Корм для домашних животных должен быть сбалансирован по питательности, чтобы соответствовать потребностям определенного вида животных. 5.6.9.3 Полувлагосодержащий корм для домашних животных Обычно для полувлагосодержащего корма для домашних животных в качестве сырья используют сопутствующие продукты отраслей ППНМ. Используемые ингредиенты включают сухие злаки, витаминные и минеральные добавки и немного мяса в виде суспензии. Ингредиенты смешивают, кондиционируют и выдавливают в малые формы. Эти части высушивают и на их поверхность можно распылить жировой или мясной экстракт. Этот тип корма часто является многокомпонентным. После сушки различные фракции, изготовленные аналогичным образом, смешивают для получения готового корма. Затем корм упаковывают. 5.6.10 Хлеб Хлеб является одним из основных продуктов хлебопечения. К хлебу относятся несколько продуктов хлебопечения и в разных странах их типы существенно различаются. Хлеб подразделяется на пять основных групп: - хлеб из пшеничной муки, не менее 90 % пшеничной муки; - хлеб из смеси пшеничной и ржаной муки, не менее 50 % пшеничной муки; 110 П-ООС 17.02-03-2012 - хлеб из смеси ржаной и пшеничной муки, не менее 50 % ржаной муки; - ржаной хлеб, не менее 90 % ржаной муки; - особые сорта хлеба. Хлеб изготавливают путем соединения муки, воды, соли и дрожжей. Пшеница является самым важным зерном злаковых культур из производимых и продаваемых в мире для производства хлеба и других хлебопродуктов. Коммерческое производство хлеба может также включать добавление в него консервантов и добавок для улучшения аромата, текстуры и предотвращения роста микроорганизмов. Производство большинства хлебобулочных изделий, содержащих пшеничную муку, начинается со смешивания ингредиентов до образования теста. Введение воздуха во время замеса теста является необходимым для получения хорошего объема, структуры и текстуры выпеченного хлеба. Когда тесто становится связанным, оно начинает присоединять воздух снижая свою плотность. После брожения в потоке тесто разделяют на отдельные части размером с буханку и затем оставляют на время, чтобы тесто «отдохнуло» перед формованием. Операция формования представляет собой, по существу, раскатывание теста, за которым следуют закручивание, скручивание и применение давления. Когда тесто раскатывается, т.е. проходит во время различных процессов между валиками, чтобы стать плоским, оно должно раскатываться в разных направлениях. Постоянная обработка в одном направлении совместит белковые волоконца и приведет к тому, что тесто будет прочным в одном направлении, и слабым в направлении под углом 90° к раскатке. После формовки буханка готова к расстойке. Обычно она выполняется при температуре от 30 до 35 °С и относительной влажности 85 %. Поскольку сейчас тесто имеет только ограниченные вязкотекучие свойства, оно заполняет форму, расширяясь в объеме. Расстойка занимает обычно примерно от 55 до 65 минут; тесто значительно увеличивается в объеме. После расстойки тесто готово к выпеканию. Время и температура выпекания и профили температур выпекания различаются в значительной степени, в зависимости от типа хлеба. Тепло передается буханке прямым или косвенным нагревом. Наиболее часто используемым источником энергии является сжигание природного газа, хотя электричество также может использоваться. Газообразные продукты сгорания и летучие вещества из печи выпускаются через дымовую трубу. После охлаждения хлеб можно нарезать ломтиками перед заворачиванием в упаковку, он готов к употреблению. Типичные методы приготовления хлеба - это процессы приготовления традиционного, опарного теста, кислого теста и процесс «Чорливуд». В процессе приготовления традиционного теста тесто бродит от 2 до 3 ч. После брожения тесто разделяют на куски размером с буханку, скатывают в шар, предоставляют от 10 до 20 мин времени на промежуточную расстойку и затем формуют и пекут в форме. В процессе приготовления опарного теста опару готовят из примерно 65 % муки, воды и дрожжей. Затем опару вымешивают в достаточной степени, чтобы образовалась однородная смесь, и оставляют на брожение в течение от 3 до 4 ч. После брожения опару возвращают в мешалку и смешивают с остальными ингредиентами по рецептуре. На этой стадии тесто смешивается до оптимального состояния. После смешивания тесту дают «отдохнуть» в течение от 15 до 20 мин. Использование процесса приготовления кислого теста - это традиционный метод с заквашиванием в хлебопечении. Хлебное тесто, содержащее бóльшие части муки или муки грубого помола, требует бóльшего подкисления, чем это достигается при процессе приготовления кислого теста. Во время брожения кислого теста развивается типичная микрофлора, в состав которой входят бактерии молочной кислоты, lactobacilli, и дрожжи. Были разработаны различные процессы 111 П-ООС 17.02-03-2012 приготовления кислого теста, такие как много-, двух- и одноэтапные с диапазоном от 2 до 24 ч, для увеличения роста дрожжей и бактерий молочной кислоты, чтобы получить надлежащую кислотность конечного кислого теста, в частности, соотношение молочной кислоты / уксусной кислоты, и желаемую консистенцию теста. Часто добавляют пекарские дрожжи, Saccharomyces cerevisiae, для ускорения процесса заквашивания. Следовательно, время расстойки хлеба из кислого теста часто является длительным, порядка нескольких часов. Для производства ржаного хлеба требуется подкисление. В Соединенном Королевстве большинство промышленных пекарей используют процесс «Чорливуд». В этом процессе замес и рост теста выполняются за одну операцию в присутствии окислителя, такого как иодат калия, бромат калия или аскорбиновая кислота. Для этого процесса требуется белая мука высокого качества с содержанием белка 12,5 % в виде сухого вещества наряду с высоким уровнем расщепления крахмала и, следовательно, высоким водопоглощением. На этой стадии смешивают окисляющую добавку, жир или эмульгатор, и дополнительную воду и дрожжи. Весь процесс замешивания и роста длится от 2 до 5 минут. Все кратковременные системы требуют высоких уровней оксидантов. Ингредиенты теста перемешивают вместе с интенсивным потреблением энергии и передают в дозаторный бак, на который время от времени распыляют масло. Тесто разделяется на куски размеров с буханку. На этой стадии тесту придается предварительное скругление. Затем тесту дают «отдохнуть», первая расстойка, перед окончательной формовкой и укладкой на противень. Перед заполнением на противни можно распылить масло. Тесто бродит во второй раз, вторая расстойка, и может быть нарезано перед выпеканием. 5.6.11 Кондитерские изделия 5.6.11.1 Печенье Основными ингредиентами, используемыми в изготовлении печенья, являются пшеничная мука, жир и сахар. Вода играет важную роль в процессе приготовления печенья, но она в значительной степени удаляется во время выпекания. Выпечку обычно украшают, используя такие ингредиенты, как сухофрукты и фрукты, сливки и сладкий заварной крем. Существует два основных вида теста: затяжное тесто и песочное тесто. Каков бы ни был тип теста, основными технологическими этапами изготовления печенья являются замес теста, формование кусочков теста, выпекание, охлаждение и упаковывание. Методы, используемые на каждом этапе, значительно различаются в зависимости от типа продукта. Сырье обычно получают насыпью, автоматически отмеряют и подают в тестомесильные машины. Малые ингредиенты, такие как соль и бикарбонат натрия, можно взвешивать и добавлять вручную. Ингредиенты смешивают и, в случае затяжного теста, перемешивают, что способствует образованию цепочек клейковины в тесте. Для песочного печенья перемешивание таково, что рост клейковины преднамеренно ограничен. Формование кусков теста варьируется в зависимости от типа печенья. Крекеры и полусладкое печенье нарезают из сплошных пластов раскатанного затяжного теста. Крекеры требуют значительной обработки, так как они образованы несколькими тонкими слоями. Бóльшая часть песочного теста формуется посредством вращающейся формовки, но мягкое тесто для печенья обычно нарезают струной. Печенье выпекают обычно в туннельных печах. Время и температура выпечки варьируются в зависимости от продукта. Печи могут быть с прямым и косвенным нагревом, газовые или электрические. Испеченное печенье охлаждают и упаковывают для последующей операции, например, нанесения слоя крема. Непосредственно после выпекания на 112 П-ООС 17.02-03-2012 крекеры можно распылять масло. Охлаждение обычно выполняется конвейерным транспортированием печенья вокруг установки в течение определенного периода времени. 5.6.11.2 Кексы Основными ингредиентами, используемыми в изготовлении кексов, являются пшеничная мука, жир, яйца, сахар, сухое молоко, жидкие ароматизаторы и разрыхлители. Кексы обычно изготавливают с использованием либо метода изготовления жидкого теста с сахаром, либо метода изготовления жидкого теста с мукой. При методе изготовления жидкого теста с сахаром, жир и сахар перемешивают до консистенции крема и постепенно добавляют яйца. На протяжении перемешивания несколько раз добавляют муку и жидкость. При методе изготовления жидкого теста с мукой, жир и муку смешивают. Яйца и сахар взбивают и затем постепенно вмешивают в жир и муку. Затем по мере смешивания малыми порциями добавляют требуемое количество жидкостей. В смесительных системах непрерывного действия, таких как смесители для кексов «Oakes and Mondo», ингредиенты предварительно смешивают и подают в непрерывный равномерный поток, в верхнюю часть смесителя. Все больше используется высокоскоростное смешивание для кексов по системе «All in» (все включено). При этом методе добавляются все ингредиенты, за исключением фруктов, и выполняется определенное смешивание. Затем добавляют фрукты кратковременными выпусками. Обычно жидкое тесто выкладывается в лотки с распыленным маслом или сплошные листы для таких продуктов, как швейцарский рулет. После выпекания кексы вынимают из форм и охлаждают. Пустые формы очищают, промывают, сушат и охлаждают. 5.6.11.3 Какао Напиток какао обычно состоит из какао-порошка, ванилина, корицы, соли, кассии и других специй в порошке. Сырые бобы получают и подвергают нескольким промывочным операциям, чтобы удалить посторонние вещества, такие как волокна, камни, гравий, металлы, гроздья бобов и незрелые плоды. Два последних материала могут использоваться для изготовления масла какао. Плоды обжаривают. Условия обжаривания различаются в зависимости от оборудования и желаемого продукта, но обычно при температуре от 100 °С до 140 °С в течение от 4 до 6 мин. Можно обжаривать целые бобы или отделенные измельченные бобы. Отвеивание - это отделение наружной оболочки бобов от пищевых измельченных бобов. Этот процесс состоит в дроблении обжаренных бобов между валиками, после чего для удаления фрагментов оболочек следует воздушная классификация. Измельченные бобы перемалывают для производства экстракта какао, размер частиц которого далее уменьшают с помощью мельниц с водяным охлаждением. Размер частиц важен для изготовления шоколада-напитка, но менее важен для шоколада, так как это требует дальнейшего рафинирования. Экстракт или измельченные бобы от обжаренных или необжаренных бобов подвергаются процессу, называемому ощелачивание, который повышает распределяемость порошка какао в молоке или воде при использовании в напитках. Он также используется для изменения цвета какао. Для этого процесса могут применяться только разрешенные кислоты, щелочи и эмульгаторы. Порошок какао производят методом гидравлического прессования экстракта какао, с целью выдавить масло-какао и снизить содержание жира в фильтрпрессном осадке до желаемого уровня. Выдавленное масло-какао используется в 113 П-ООС 17.02-03-2012 производстве шоколада. Фильтр-прессный осадок пульверизируют для производства порошка какао. Затем упаковывают конечный продукт. 5.6.11.4 Шоколад Основными ингредиентами для изготовления шоколада являются экстракт какао, сахар, другие подсластители, масло-какао, жир сливочного масла, сухое молоко, молоко и эмульгаторы. Основные операции производства шоколада - это подготовка и перемешивание ингредиентов, рафинирование и конширование. Конширование включает взбалтывание рафинированного материала, чтобы вызвать желательные физические изменения в конечном продукте и улучшить аромат. Традиционно в производстве шоколада задействовано устройство, называемое меланжер, которое согласовывает все этапы. Однако меланжеры все больше заменяют крупными специализированными машинами. Стадия рафинирования в производстве шоколада предназначена для уменьшения размера частиц сухих веществ какао в смеси, тем самым обеспечивается мягкая консистенция смеси. Это достигается прохождением смеси через вертикально установленные валики, которые нуждаются в водяном охлаждении для предотвращения деформации возникающей вследствие нагрева при трении. Для конширования имеется несколько систем, которые специально вызывают комплексные изменения в шоколаде. Производство молочного шоколада при традиционной конш-машине периодического действия занимает более одного дня, тогда как современные системы непрерывного действия достигают этой же цели примерно за 4 часа. Готовый шоколад обычно хранится в неупакованном виде и перед конечным использованием должен подвергнуться циклу охлаждения и нагревания. Шоколадные продукты могут производиться путем заливания шоколада в формы, после чего следует охлаждение и вынимание из форм. Такие методы можно использовать для производства твердых шоколадных плиток или оболочек, которые могут быть полыми или заполненными кондитерскими изделиями, такими как помадка. В качестве альтернативы, жидкий шоколад может использоваться для нанесения покрытия на кондитерские изделия с использованием устройств, которые называются глазировочные машины. 5.6.11.5 Леденцы Леденцы - это высококонцентрированные растворы сахара, сиропа глюкозы и иногда инвертного сахара с добавленными ароматизаторами. Их дозируют в клеровочные аппараты непрерывного действия. Эта смесь подается на варочные аппараты, конструкции которых многообразны, например, тонкопленочные, катушечные или вакуумные варочные аппараты периодического действия. Вода быстро испаряется из сиропа, который затем выпускают и частично охлаждают благодаря охлаждению испарением. Леденцовая масса передается на столы с водяным охлаждением где к частично охлажденной массе добавляются кислота, ароматизатор и красители в ходе периодического или непрерывного процесса. Затем смесь передается на формовочное оборудование. Формованные леденцы охлаждают и заворачивают во влагонепроницаемую упаковку как можно быстрее. 5.6.12 Сахар Сахар (сахароза) производится из двух основных видов сахаросодержащего сырья: сахарной свеклы и сахарного тростника. Сахарная свекла произрастает в Европе, а сахарный тростник – в более жарком климате [134], например, в ВестИндии, поэтому его не перерабатывают в Европе. Сахарозу производят и в жидкой 114 П-ООС 17.02-03-2012 форме в виде водного раствора, в некоторых случаях полностью или частично инвертированной. Кристаллы сахара можно измельчить для получения сахарной пудры. Для поддержания сыпучести сахарной пудры добавляются средства для предотвращения слёживания, такие как кукурузный крахмал. 5.6.12.1 Экстрагирование из сахарной свеклы В целом, процессы экстрагирования сахара из сахарной свеклы и сахарного тростника являются аналогичными. Свеклу нарезают в тонкие ломтики, называемые свекловичной стружкой. Она поступает в экстракционный аппарат, называемый диффузионным аппаратом, в котором созданы условия для противоточного высолаживания сахара: движение свекловичной стружки с одного конца аппарата к другому и противоточное движение высолаживающей воды сквозь массу движущейся стружки. Из диффузионного аппарата выходят обессахаренная стружка (свекловичный жом) и неочищенный диффузионный сок. Вода, используемая в процессе экстракции, обычно является конденсационной водой от последующих этапов выпаривания сока вместе с жомопрессовой водой, возвращаемой после отжатия свекловичного жома. Температура внутри диффузионного аппарата от 68 °С до 72 °С. Используются три типа диффузионных аппаратов непрерывного действия. Горизонтальный ротационный диффузионный аппарат – это крупный вращающийся барабан, к внутренней поверхности которого прикреплены перегородки, разделяющие аппарат на секции, и устроены они так, что при вращении аппарата заставляют воду и сок перемещаться в одном направлении, а стружку – навстречу им. Высоложенная свекловичная стружка покидает диффузионный аппарат в том же конце, куда поступает свежая питательная вода. Колонный диффузионный аппарат представляет собой колонну (вертикальный цилиндр) высотой 14-20 м, внутри которой вращается полный турбовал, на котором установлены наклонные лопасти, служащие для перемещения стружки снизу вверх. На внутренней поверхности цилиндра установлены контрлопасти, предотвращающие вращение стружки по окружности. Подача питательной воды и выгрузка обессахаренной стружки (жома) осуществляются из верхней части аппарата. Наклонный диффузионный аппарат представляет собой установленный на постаменте под углом 10° к горизонту корытообразный желоб. Аппарат разделен на шесть рабочих секций, служащих для нагревания сокостружечной смеси непосредственно в аппарате. Внутри аппарата синхронно вращаются два продольных шнека, перемещающих стружку от нижнего конца аппарата к выгрузочному устройству в хвостовой части. Свежая стружка подается с конвейерной ленты в нижний конец аппарата. Стружка транспортируется вверх двумя шнеками до лопасти, которая удаляет высоложенную стружку из экстрактора. Подготовленная вода вводится в верхнюю часть на высоложенный жом и двигается вниз навстречу стружке, превращаясь постепенно в диффузионный сок, отводимый из нижней части аппарата. Процесс кристаллизации происходит в вакуум-аппаратах, где сахарный сироп кипит при вакууме, чтобы минимизировать потери от высокой температуры. Рост кристалла сахарозы затрагивает в основном только сахарозу и воду. Несахара, содержащиеся в сахарном сиропе, не включаются в структуру кристалла, вместо этого большинство из них остается в жидкой фазе межкристального раствора, хотя некоторые удаляются с газообразной фазой. Кристаллы сахара отделяют от жидкой фазы центрифугированием. Сахар, который хранят в бункерах, должен быть предварительно обеспылен и охлажден до температуры хранения. Это выполняется в охлаждающем аппарате, в 115 П-ООС 17.02-03-2012 котором теплый и сухой сахар интенсивно аэрируется холодным фильтрованным воздухом, чтобы охладить сахар до температуры примерно от 20 до 30 °С. Самыми широко используемыми системами являются барабанные охлаждающие аппараты или охлаждающие аппараты с псевдосжиженным слоем с системами охлаждения. 5.6.12.2 Тростниковый сахар Из сахарного тростника обычно получают сок, очищают его и кристаллизуют в стране происхождения. Недостаточно очищенный тростниковый сахар, называемый сахаром-сырцом, проходит окончательную переработку на сахарных заводах страны использования. 5.6.12.3 Получение сахара-рафинада Неочищенный сахар обычно содержит не менее 96 % сахарозы. Кристаллы покрыты пленкой маточного раствора, их смешивают с насыщенным сахарным раствором, имеющим чистоту более высокую, чем чистота пленки, и концентрацию по возможности близкую к концентрации насыщения, чтобы избежать нежелательного растворения аффинируемых кристаллов. Так называемый аффинационный утфель тщательно перемешивают, а затем, путем центрифугирования, уменьшают количество поверхностной пленки маточного раствора. Частично обработанный сахар-сырец клеруют (растворяют) в регенерированных жидкостях, т.е. промывных водах от процесса рафинирования. Затем следует очистка полученной клеровки, представляющая собой обработку известковым молоком и углекислым газом. Это вызывает образование и удаление осадка, содержащего такие примеси, как пектины и белки, коллоидные вещества (воски, смолы, крахмалы). Клеровку фильтруют и обесцвечивают с использованием ионообменных смол и активированного угля, чтобы получить чистый бесцветный и прозрачный раствор, который может быть реализован как готовый продукт или направлен на кристаллизацию. Очищенный раствор концентрируется выпариванием, чтобы повысить его концентрацию примерно до 60-70 % сухих веществ, который называется «сиропом». Сироп фильтруют и направляют в вакуум-аппараты на кристаллизацию. Когда сироп слегка перенасыщен, в аппарат вводят измельченную сахарную пудру, или затравочную пасту, или маточный утфель, чтобы запустить кристаллизацию. Уваренную смесь центрифугируют, разделяя ее на кристаллический сахар и оттеки. Кристаллический сахар высушивают, кондиционируют для упаковки или загрузки насыпью для хранения. Каждый сваренный в вакуум-аппарате утфель содержит около 50 % кристаллического сахара. Оттек, отделенный во время центрифугирования, снова используют для дальнейшего извлечения из него сахара. Три степени кристаллизации позволяют получить из него белый сахар. После четвертой степени кристаллизации образуется коричневый сахар, который возвращается в начало процесса рафинирования и обрабатывается как неочищенный сахар. Разные промежуточные продукты, полученные после центрифугирования, и соответствующие сиропы используются для производства сахара. Вторичным продуктом является свекловичная меласса. Меласса используется в кормах для животных, в биохимических производствах и некоторых непищевых продуктах. 5.6.13 Кофе Промышленно перерабатываемый кофе растет в тропическом и субтропическом климате на возвышенностях примерно до 1800 м. Кофе из различных регионовпроизводителей обладает различающимися характерными ароматами. Основными 116 П-ООС 17.02-03-2012 производственными стадиями в изготовлении обжаренного кофе являются купажирование, обжарка, помол и упаковка. Растворимый кофе производится из водного экстракта обжаренного молотого кофе. Обжаривание зерен кофе и производство растворимого кофе являются энергоемкими процессами. 5.6.13.1 Обжаривание кофе Зеленый кофе получают и сортируют для удаления посторонних веществ. Кофе разных сортов или из разных источников купажируют перед обжаркой или после нее. Обжаривание обычно выполняется горячими газообразными продуктами сгорания во вращающихся цилиндрах. Конечная температура зерен равна примерно от 200 до 220 °С. Водный или воздушный гаситель прекращает обжарку. Бóльшая часть добавленной воды испаряется от тепла зерен. Системы с псевдоожиженным слоем могут значительно сократить время обжарки с примерно 8 - 15 минут до 1 - 3 минут. Готовый кофе передается в бункеры для хранения. Какие-либо остаточные посторонние предметы удаляются перед помолом, обычно способами воздушной классификации. Бóльшую часть кофе мелют в стальных отрезных роликах, которые имеют продольный и поперечный надрезы по отношению к окружности. Дробильные валки разламывают зерна до того, как они подаются на следующий ряд валков. Для тонкого помола кофе может пройти к следующим комплектам валков, имеющих надрезы на каждой последующей паре валков и постепенно становящихся мельче, как и кофе, проходящее через систему. В Европе обжаренный и молотый кофе обычно упаковывают под вакуумом в гибкие пакеты из фольги, ламинированной пластиком. 5.6.13.2 Растворимый кофе Растворимый кофе подвергается аналогичной обработке, а именно: купажирование, обжарка и помол, хотя детали обработки, такие как размер частиц после помола, могут отличаться. Во время экстрагирования кофе для производства растворимого кофе вода является экстрагирующим растворителем. Кофе крупного помола экстрагируют в комплекте перколяционных колонн периодического действия. Процесс функционирует полунепрерывно с водой противотоком к кофе, с камеры с самой сильной экстракцией до камеры, только что наполнившейся свежим обжаренным и молотым кофе. Экстракт восстанавливается из свеженаполненной камеры или камеры с наименьшей экстракцией. Одно из последствий использования высоких температур состоит в том, что система должна быть под давлением, поэтому отдельные камеры и соединенный с ними трубопровод должны быть сконструированы соответствующим образом. Как только экстрагирована партия сухих веществ, истощенная камера отделяется от системы из последовательных элементов и выгружается использованная гуща. В то же время камера, содержащая свежий обжаренный и молотый кофе, добавляется к системе из последовательных элементов. Эффективность экстрагирования выражается в виде количества восстановленного водорастворимого сухого твердого содержимого обжаренного кофе как процентное содержание обжаренного кофе (сухой вес). Производительность от 40 до 56 % является достижимой. Некоторые производители концентрируют экстракт под вакуумом. Экстракт высушивают, обычно сушкой распылением или сублимационной сушкой. Порошок можно гранулировать для улучшения растворимости. Затем конечный продукт упаковывают в контейнеры. Во время экстракции растворимого твердого вещества из обжаренного кофе производится большое количество кофейной гущи дополнительно к жидкому экстракту кофе. Ее используют как топливо в специальных решетчатых топочных 117 П-ООС 17.02-03-2012 установках. Наряду с печным топливом и природным газом молотый кофе используется в качестве специального топлива. Следующие параграфы описывают изготовление растворимого кофе на примерной установке, производящей 18000 тонн зеленого кофе в год. Схема процесса показана на Рисунке 5.20. 1 - Зеленый кофе; 2, 7, 10, 17, 22, 27 – весы; 3 – Процесс очистки; 4 - Бункер для хранения; 5 Рабочий бункер; 6 - Обжарочная установка; 8 - Бункер для обжаренного кофе; 9,25 – Мельница; 11Экстракция; 12 – Фильтр; 13 - Резервуары с жидким кофе; 14 - Подающий резервуар; 15 – распылитель; 16 - Сушильная башня; 18 - Бункер для продукта; 19 – Агломерация; 20 – Сито; 21 -Псевдоожиженный слой; 23 - Жидкий экстракт; 24 - Морозильный конвейер; 26 – Сушилка; 28 – Распределение Рисунок 5.20 - Изготовление растворимого кофе Поступающий зеленый кофе принимают разгрузочные воронки и механически очищают посредством просеивания и воздушной сепарации до того, как кофе попадет в бункеры. Сырьевой кофе обжаривают, чтобы оценить его характерные ароматы и запахи. Затем, после помола зерен кофе, добавляют горячую воду для получения экстракта. Экстракт очищают и концентрируют. Часть экстракта в жидкой форме транспортируется автоцистерной на другую установку для дальнейшей переработки. Отделение экстракта от воды может выполняться посредством сушки распылением или сублимационной сушки. Сушка распылением выполняется в башне высотой 30 метров. Жидкий экстракт кофе, произведенный во время экстракции, впрыскивается сверху, капли падают вниз и достигают горячей зоны, в которой вода экстрагируется. На дне отводится сухой продукт, имеющийся сейчас в форме порошка. Использованное тепло может быть частично рекуперировано с помощью противоточных теплообменников. Также и вода, используемая в процессе экстракции, может быть собрана после сушки и повторно использована во время производства. 118 П-ООС 17.02-03-2012 После сушки часть готового продукта транспортируется для гранулирования / агломерации. С помощью процессов агломерации тонко молотые частицы порошка, образовывающиеся во время сушки, объединяются в более крупные частицы. Частицы увлажняются посредством добавления пара и воды и скапливаются на вращающихся поверхностях или лентах. Во время этого процесса остаточная влажность продуктов снова растет, поэтому необходима последующая сушка в вибрационных сушилках. Во время сублимационной сушки экстракт сначала замораживают и уменьшают в размере. При последующем этапе сушки влагу экстрагируют под высоким вакуумом. Для замораживания экстракта требуются крайне низкие температуры, например, < 50 °С. В такой установке холодная температура вырабатывается аммиачными абсорбционными морозильными установками, поэтому можно избежать использования фреонов. Удаление льда выполняется под вакуумом. Пар испаряется из сушильной камеры с помощью специальных высокопроизводительных вакуумных насосов. Этот процесс приводит к получению гранулированного конечного продукта. Образующийся при этом отработанный воздух содержит загрязняющие летучие ингредиенты кофе, а также некоторое количество масла из насосной системы. Масляный туман задерживают масляными фильтрами. Отделенное масло рециркулирует в системе. В завершение, сухим растворимым продуктом заполняют вместительную упаковку, например, алюминиевые контейнеры и большие мешки примерно по 350 400 кг, и подготавливают для отгрузки. 5.6.13.3 Кофе без кофеина Зеленые зерна увлажняют паром или водой до получения содержания влаги около 20 %. Затем используют растворители для экстрагирования кофеина из влажных зерен. Декофеинирование кофе проводится путем экстракции с помощью декофеинирующих средств, таких как вода, или другого растворителя, такого как метиленхлорид, кофейные масла, этилацетат или сверхкритический СО2. Можно достичь эффективности экстракции 97 % кофеина. Для удаления растворителя из зерен используется пропаривание или вымывание. Можно выделить два основных метода декофеинирования, т.е. прямой и косвенный методы. Затем, перед обжаркой зерна повторно высушивают до их исходного содержания влаги. Может также применяться метод удаления кофеина растворителем из экстракта, использованного для приготовления растворимого кофе. Прямой метод называется «декофеинирование растворителем». При этом методе используются такие растворители, как метиленхлорид, кофейные масла, этилацетат или сверхкритический СО2. Основными параметрами процесса являются температура и время. Они могут варьироваться в зависимости от типа кофе и типа растворителя. Например, если кофейное масло используется в качестве декофеинирующего средства, процесс может занять от 6 до 9 часов при температуре от 95 до 105 °С, в тоже время как сверхкритический СО 2 используется под высоким давление при температуре от 40 до 80 °С в течение от 5 до 30 часов. Таблица 2.8 показывает процесс в обобщенном виде. Таблица 5.8 - Процесс декофеинирования растворителем Действие Эффект 1 Зеленые зерна сначала замачивают Зерна разбухают на 30 - 40 %. водой и паром. 2 К влажным зернам добавляют Средство растворяет кофеин в зернах. декофеинирующее средство. 3 Средство сливают или выпаривают. Средство, вместе с 97 % кофеина, удаляется из зерен. 4 Зерна высушивают горячим воздухом Зерна высушены и теперь готовы к 119 П-ООС 17.02-03-2012 или вакуумной сушкой обжариванию Косвенный метод называется «декофеинирование водой». При этом методе вода используется в качестве растворителя для экстракции. Процесс описан в Таблице 5.9. Таблица 5.9 - Процесс декофеинирования водой 1 2 Действие Зеленые зерна водой и паром. сначала замачивают Зерна отделяют от водного раствора Водный экстракт проходит над пластом активированного угля. Растворитель, например, метиленхлорид, может использоваться вместо активированного угля. 4 Декофеинированный экстракт концентрируют и добавляют обратно к предварительно высушенным декофеинированным зернам. 3 5.6.14 Эффект Вода экстрагирует кофеин, но также и некоторые растворимые сухие вещества кофе. Водный экстракт, содержащий кофеин и сухие вещества кофе, отделен Кофеин удаляет из раствора фильтрацией активированным углем или метиленхлоридом. Сухие вещества кофе остаются в водном растворе. Зерна и сухие вещества кофе, теперь без кофеина, готовы к обжариванию Дрожжи Дрожжи - это одноклеточные грибки, используемые в разнообразных процессах брожения, таких как хлебопечение, пивоварение и изготовление вин и спиртов. Обычно дрожжи поставляют производителям продуктов питания либо в раскрошенной/сжатой форме, либо как активные сухие дрожжи. Хотя методы и различаются, существенные этапы в традиционной переработке соответствуют описанным ниже. Размножение занимает примерно от 6 до 8 дней в промышленном масштабе с использованием дрожжерастительных аппаратов объемом от 91000 л. до 227000 л. Изначально производство дрожжей состоит из ряда малых размножений. Дрожжи, произведенные на каждом этапе, используются для посева и последующего размножения. Обычно в бродильный аппарат добавляют такие ингредиенты, как тростник и меласса свеклы, смешанные и очищенные перед добавлением; фосфорная кислота; витамины; минеральные и противовспениватели. Аэрация в бродильном аппарате является важной составляющей для получения оптимального роста дрожжей. Воздух вводится выделением пузырьков через параллельные трубы, закрепленные на днище сосуда. Во взбалтываемых сосудах воздух обычно вводится через ороситель в виде круга, расположенный сразу под перемешивающими лопастями. В целом, во время брожения на 100 грамм сухого вещества дрожжей требуется подавать 102 грамма кислорода. Температура и кислотность должны регулироваться для оптимизации. Обычно брожение выполняется при температуре 30 °С и при рН 4,5 - 6,5. Внешние теплообменники или внутренние катушки используются для поддержания постоянной температуры брожения, которая имеет тенденцию к увеличению по причине роста дрожжей. После размножения содержимое бродильного аппарата охлаждается, и дрожжевой посев удаляется центробежными сепараторами. Дрожжевая пена промывается, чтобы улучшить цвет и охладить дрожжевой посев. Раскрошенные дрожжи производятся прессованием на пластинчатом и рамочном фильтре или вакуум-фильтре. В качестве альтернативы, раскрошенные дрожжи могут 120 П-ООС 17.02-03-2012 смешиваться с эмульгаторами и экструдироваться для производства дрожжей в плитках. Сухие дрожжи производятся аналогичным способом, но экструдируются через перфорированную пластину для получения нитей диаметром около 3 мм и длиной от 0,3 до 1 см. Обычно перед измельчением и упаковкой нити сушат в сушильных барабанах или туннельных сушилках. Сухие дрожжи обычно упаковывают в герметично запаянные контейнеры или пленку, свободное место в которой заполнено азотом для продления срока годности. 5.6.15 Солодоращение Солод является продуктом, получаемым из проращенного зерна, например, ячменя, овса или пшеницы, который высушивают в сушильной печи. Солод сбраживают для приготовления пива и светлого пива («лагер») или сбраживают и затем дистиллируют для получения таких спиртов, как виски. Солод может также использоваться в различных продуктах питания, таких как безалкогольные солодовые напитки, сухие злаковые завтраки, детское питание и корма для животных. Солодоращение активирует и способствует росту нескольких ферментов, в том числе амилолитических и протеолитических ферментов. Амилолитические ферменты расщепляют крахмал до способных к брожению углеводов. Протеолитические ферменты действуют как предшественники аромата и питательные вещества для дрожжей при последующем брожении. Солодоращение включает увлажнение вымачиванием, проращиванием и высушивание зерна. Необходимо внимательно контролировать процесс, чтобы вызывать желаемые физико-химические изменения, в то же время минимизируя потери веса по причине проращивания и дыхания зерна. Солодовое зерно высушивают, чтобы сдерживать рост, остановить активность ферментов и произвести стабильный продукт с желаемым цветом и ароматом. За сушкой следует охлаждение до температуры от 25 °С до 35 °С и удаление солодовых ростков. Обычно в промышленном масштабе производят два типа солода: пивоваренный солод и спиртовой солод. Оба типа используют ячмень в качестве исходного сырья. Могут также использоваться другие злаки, такие как пшеница или рис. Пивоваренный солод изготавливают из более круглых, более тяжелых сердцевин ячменя с рассыпчатой крахмальной массой. Ячмень очищают и затем вымачивают в воде при температуре около 16 °С в диапазоне от 10 °С до 25 °С в течение примерно от 1 до 3 дней. Фактическая температура и периоды вымачивания зависят от оборудования, производственных параметров, сырья и получаемого готового солода. Вымачивание может выполняться на других этапах влажных и сухих периодов. Ячмень проращивают при содержании влаги около 45 %, в диапазоне от 30 до 50 %, в зависимости от таких же факторов. Получившийся зеленый солод высушивают воздухом в сушильных печах. Горячий воздух подается через слой зеленого солода толщиной примерно от 5- до 150 см, без какого-либо псевдоожижения партии. Продувка продолжается примерно от 16 до 24 часов в одноярусной сушильной печи и от 32 до 48 часов в двухъярусной сушильной печи. Для бледно окрашенного солода, что является результатом содержания влаги от 3 до 6,5 %, начальная температура воздуха составляет 50 °С и она повышается до примерно от 70 до 85 °С. Чтобы получить солод с более темной окраской, при более низких уровнях влажности, температуру повышают до 130 °С. Сушка в печи выполняется в несколько этапов, чтобы обеспечить эффективное удаление влаги без ненужного снижения ферментной активности. В целом, по мере выполнения сушки в печи снижается объемный расход воздуха и повышается температура. В конце процессе сушки в печи сухой солод охлаждается до температуры примерно от 25 °С до 35 °С и солодовые стебли удаляются. 121 П-ООС 17.02-03-2012 Спиртовой солод, также называемый высоко диастатический солод, изготавливают из ячменя с малым зерном, который имеет высокий белковый и ферментный потенциал. Ячмень вымачивают при более высоких уровнях влажности в диапазоне от 45 до 49 % и высушивают при более низких температурах, в диапазоне от 49 до 60 °С, для более высокого конечного содержания влаги, в диапазоне от 5 до 7 %. Пивоваренный солод обычно темнее, чем спиртовой солод, и имеет более сильный запах и аромат. Проращивание вымоченного зерна может осуществляться на разном оборудовании, но, по существу, процесс состоит из подвергания зерна воздействию потока увлажненного воздуха при температуре примерно 10 - 30 °С, в зависимости от оборудования, производственных параметров, сырья и получаемого готового солода. Температура зерна варьируется между 15 и 45 °С по из-за выделения тепла в результате его дыхания. Периодически зерно медленно переворачивают и, в некоторых случаях, увлажняют, чтобы обеспечить равномерное распределение температуры и предотвратить сплетение корешков. Традиционно проращивание выполнялось на бетонном полу в прохладных влажных помещениях с ручным переворачиванием зерна, но сейчас этот метод заменен более современными, механизированными методами. После суши в печи солодовые ростки удаляют на этапе очистки, чтобы получить конечное солодовое зерно. Это зерно можно смолоть, чтобы произвести солодовую муку. Солодовый экстракт производится экстрагированием горячей водой из готового солода, как на первой стадии процесса пивоварения, а затем концентрированием получившегося экстракта посредством выпаривания воды в испарительных сосудах. Сырое зерно, зеленый солод или готовый солод могут перерабатывать далее в обжарочном барабане для производства обжаренного ячменя, карамелизированного солода или обжаренного солода с различными оттенками и ароматами. 5.6.16 Пивоварение Традиционно к пиву относятся такие продукты, как светлое пиво («лагер»), например «Pilsner malt» и «Munich malt», эль, портер (темное пиво) и стаут (темное пиво повышенной крепости). Пиво является алкогольным напитком, производимым из солодового ячменя, с другими несолодовыми злаковыми зернами или без них, ароматизированным хмелем. Также может добавляться сахар. В процессе производства пива имеются три основных этапа: затирание, брожение и созревание/кондиционирование. 5.6.16.1 Затирание На пивоваренных заводах зерна обычно получают насыпью и подают их в бункеры. Перед использованием солодовый ячмень мелют, цель - разрушить эндосперм с минимальным повреждением оболочки. После помола измельченные материалы, или солодовую крупку, затирают, чтобы произвести сбраживаемый субстрат для дрожжевого брожения. В качестве дополнительного источника углеводов могут добавляться добавки, либо в заторный котёл, например, продукт помола кукурузы или рис, либо в сусловый котел, например, сахароза или сироп глюкозы/мальтозы. Солодовую крупку смешивают с горячей водой для получения густой взвеси. Затем смесь выдерживают в течение достаточного периода, чтобы ферменты, присутствующие в солодовом ячмене, расщепили крахмал и белки в злаках. В зависимости от того, каким образом поднимается температура, процессы затирания классифицируются на два типа: затирание инфузией или вывариванием. 122 П-ООС 17.02-03-2012 При затирании инфузией нагревается вся масса, с соответствующими отлежками, пока не достигнута конечная температура затирания. При затирании вываривание температура повышается удалением и кипячением части смеси. При возвращении остатка температура всей смеси повышается до следующей, более высокой температуры отлежки. Сосуд, используемый для затирания, называется заторный чан. Сусло отделяется от пивных зерен фильтрацией в заторном фильтре или процеживанием. Это называется фильтрацией пивного сусла и происходит в чанах для пивного сусла. Как только так называемое первое сусло «убежало», вода распыляется над израсходованной солодовой крупкой, чтобы экстрагировать как можно больше сусла. После завершения фильтрации пивного сусла, выщелоченные пивные зерна выгружают в бункеры и традиционно продают фермерским хозяйствам для использования на корм для крупного рогатого скота. 5.6.16.2 Брожение Сусло варят в течение от 1 до 1,5 часов в котле для сусла с хмелем или экстрактом хмеля, выпуская растворенные горькие вещества. Сусло варят с интенсивностью варки от 5 до 8 % выпаривания объема заливки в час. От сусла отделяют крупный коагулят белковоподобного осажденного материала. Его называют «горячий осадок». Синтетические добавки на основе полиэфира вызывают компактное отделение неприятного, крупного и горького на вкус горячего осадка. Сусло осветляют в водовороте, чтобы удалить хмель, затем охлаждают до температуры, при которой выполняют операцию по добавлению дрожжей к суслу. Горячую воду с температурой примерно от 75 до 85 °С накапливают и используют как пивоваренную воду и для очистки. Существует возможность производить более крепкое сусло, чем соответствующее исходной плотности готового произведенного пива, которое, перед брожением или после него, разбавляют водой до желаемого содержания экстракта. Это называется пивоварение с высокой плотностью. Время, когда производится разбавление - перед брожением или после него, зависит, помимо прочего, от местного законодательства. Дальнейшей целью варки сусла является инактивация всех ферментов, стерилизация, а также концентрация сусла. Прозрачное сусло с добавленным хмелем аэрируют, чтобы поддержать размножение дрожжей перед брожением и добавляют дрожжи. Отдельные используемые штаммы дрожжей являются типичными для производства пива. Дрожжи делят на две крупные группы: дрожжи верхового брожения и дрожжи низового брожения. Дрожжи, которые стремятся подняться к верху бродильного сосуда, обычно используют для эля и они имеют температуру брожения примерно от 15 до 25 °С. Дрожжи, которые стремятся опуститься на днище сосуда к концу брожения, обычно используют для светлого пива, где брожение обычно происходит при температуре от 8 до 15 °С. Чтобы поддерживать желаемую температуру брожения, резервуары охлаждают. В конце брожения дрожжи отделяют от продукта. Часть из них используется для другой партии, а остальные утилизируются или считаются сопутствующим продуктом. 5.6.16.3 Созревание/кондиционирование Светлому пиву требуется кондиционирование хранением в охлажденном состоянии в течение нескольких недель перед осветлением. Обычно пиво осветляют на фильтре с диатомовой землей, например, кизельгур. После карбонизации пиво может быть подвергнуто нескольким процессам консервации, таким как мгновенная пастеризация и асептическое заполнение, мембранная сепарация или пастеризация в контейнере. Перед розливом в бутылки пиво фильтруют через фильтровальную лепешку. Проверенными материалами для этой цели являются не содержащий глину 123 П-ООС 17.02-03-2012 кизельгур; кальцинированная и пропущенная через сито диатомовая земля с распределением различных размеров частиц; перлит из земли; кальцинированный стекловидный камень вулканического происхождения. Для коррекции небольшого отклонения во вкусе может использоваться активированный уголь. Например, он обычно используется при обработке пива отлежки. Незадолго перед фильтрацией можно добавлять гидро- и ксеро-силикагели, чтобы помочь образовать фильтровальную лепешку. Для осветления пива можно добавить, например, сшитый поливинилпирролидон (PVP) и поливинилполипирролидон (PVPP), и, например, снизить концентрацию полифенола. Также используются чистящие и дезинфицирующие средства. 5.6.17 Дистиллирование Использование дистилляции в отраслях ППНМ может быть проиллюстрировано двумя следующими примерами: дистилляцией шотландского виски и коньяка. 5.6.17.1 Шотландское виски При производстве шотландского виски дистилляционные устройства варьируются от простых перегонных кубов до многоколоночных кубов непрерывной перегонки. Энергия поступает в виде пара на дно куба и избирательно испаряет алкоголь и другие компоненты от сброженных жидкостей и предварительно дистиллированных смесей алкоголя/воды. Летучие компоненты рециркулируют в пределах перегонного куба для достижения правильной сепарации, выбора и концентрации алкогольных/водных составов для многообразных и желаемых профилей добавок, требующихся для различных типов и марок продуктов. Перегонные кубы могут работать по одиночке или в линии. Летучие компоненты конденсируются теплообменником с водой в конденсаторах и удаляются как жидкий спирт. Остаточный материал, известный как эль из куба, отработанный осадок, барда или отработанная вода, выпускается из днища перегонного куба. Перегонные кубы с ректификационной колонной удаляютя и другие фракции, такие как сивушные масла и остатки от перегонки. Остатки от перегонки подают обратно в перегонные кубы, а сивушные масла, которые, в основном, являются амиловым спиртом, продаются как сопутствующий продукт. 5.6.17.2 Коньяк Коньяк получают дистилляцией белых вин, урожай которых был собран в контролируемой зоне происхождения. Дистилляция коньяка является двухэтапным процессом. На первом этапе получают первый дистиллят, известный как «спиртсырец». Он имеет крепость в диапазоне между 28 и 32 об. %. На втором этапе спирт-сырец возвращается в перегонный куб на второй нагрев, известный как «la bonne chauffe». Отделяют дистилляционные верхние слои, второсортную продукцию и остатки, оставляя только середину дистиллята. Имеется ограничение по максимальной крепости дистиллята, которая не должна превышать 72 % об. % спирта. Время на каждый этап составляет около 12 ч. Дистилляция выполняется с двумя отдельными нагреваниями или подогревами в специальном шарантском медном перегонном кубе, в состав которого входят бойлер характерной формы, подогреваемый открытым пламенем и покрытый сверху колпаком в форме тюрбана, оливки или лука. Шарантский перегонный аппарат имеет энергосберегающий подогреватель вина. Это устройство, в котором тепло передается от спиртовых паров, проходящих через него, подогревает вино, которое будет дистиллироваться в следующем цикле. Последний день дистилляции - это 31 марта года, следующего за годом сбора урожая. Выдержка должна проводиться в дубовых бочках из Лимузена или Tronçais. Как и для других бренди и выдержанных винных спиртов при выдержке могут добавляться дубовые экстракты, но эта практика становится менее распространенной в Коньяке. Французские нормативные документы запрещают использовать добавки в конечном 124 П-ООС 17.02-03-2012 продукте, кроме воды, сахара или карамели, и ограничивают минимальную крепость до 40 об. % спирта. 5.6.18 Вино Этот раздел включает сведения об изготовлении красного и белого вина [134]. 5.6.18.1 Получение Когда виноград получают на винном заводе, его сортируют по сортам, качеству и количеству. Контейнеры сразу разгружают либо в дробильное оборудование, либо на транспортировочное оборудование. Опорожненные контейнеры очищают. Используемую воду сливают. 5.6.18.2 Измельчение винограда и удаление плодоножек На измельчителях виноград дробят или давят. Если планируется мацерация (специальное вымачивание), виноградное сусло можно хранить в контейнерах для сусла. Чтобы предотвратить окисление сусла, добавляют H2SO3. Решение о том, необходимо ли выполнить удаление плодоножек белого винограда до того, как сделано виноградное сусло, зависит от сорта и спелости винограда, а также от дальнейшей переработки сусла. 5.3.18.3 Отжим Для белого вина сусло транспортируют на виноградный пресс. Получающийся виноградный сок, не подвергшийся брожению, называют свежеотжатое сусло. На этой стадии часто добавляют сернистый газ со скоростью 100 - 150 мг/л, чтобы подавить рост нежелательных микроорганизмов, например, оболочки ягод винограда, которые часто покрыты бактериями и плесенью, а также дрожжами, используемыми в процессе. Затем отделяются твердые остатки, например, мезга и выжимки. Для красного вина, если процесс брожения уже завершен, т.е. уровни сахара ниже 0,1 %, вино берут со дна резервуара, выжимки передают на виноградный пресс для выжимания оставшегося вина. 5.6.18.4 Оклейка В виноделии используются такие оклеивающие вещества, как желатин, казеин, рыбий клей, хитин, альбумин или яичный белок; натуральные минеральные адсорбенты, например, бентонит, диатомовая земля или диоксид кремния; и синтетические полимеры, например, поливинилполипирролидон. В процессе производства осадки от осветления отделяются центрифугированием или фильтрацией, что позволяет удалить нежелательные частицы, оставшиеся в суспензии. 5.6.18.5 Брожение Спиртовое брожение происходит в крупных стальных бродильных реакционных аппаратах или чанах с добавлением предварительно культурных дрожжей обычно, например, Saccharomyces cerevisiae, или без их добавления и под строгим температурным контролем. Белое вино сбраживают после отделения выжимок, тогда как красное вино сбраживают вместе с виноградными выжимками. Красное вино, а иногда и белое вино, проходит через второе молочно-кислое брожение. Это бактериальное брожение, которое преобразовывает яблочную кислоту в молочную кислоту. 5.6.18.6 Выдержка После брожения вино охлаждают до 4 – 5 ºС и переносят в бочки или деревянные чаны, изготовленные из дуба, для выдержки. Это позволяет вину стабилизироваться и образовать более мягкие танины и сложные ароматы. Отстой отделяют от вина каждые 3 - 4 месяца. Затем бочки моют и наполняют повторно. 5.6.18.7 Холодная стабилизация Холодная стабилизация состоит в быстром охлаждении вина почти до температуры замерзания, чтобы осадить кристаллы тартрата, которые являются 125 П-ООС 17.02-03-2012 нежелательными в бутилированном вине, независимо от того, имеются ли они на пробке, или на дне бутылки. Тартрат осаждается в резервуарах и удаляется щелочным моющим раствором 10 % каустической соды. 5.6.18.8 Розлив в бутылки Перед розливом в бутылки вино проходит через систему фильтрации, чтобы удалить оставшиеся твердые и нерастворимые мутные составы. Розлив в бутылки включает микробную стабилизацию вина, что предохраняет вино от существенных изменений вкуса и химического состава. 5.6.19 Безалкогольные напитки Безалкогольные напитки можно распределить по двум основным типам: газированные и негазированные. Безалкогольные напитки включают следующие виды: родниковая вода, напитки на основе фруктов и соков, такие как стимулирующие напитки, «скуош» (сок цитрусовых с газированной водой) и сладкий напиток, изготовленный из ячменного отвара и фруктового сока; ароматизировнные напитки, такие как имбирное пиво; тоники и лимонады, а также настои, такие как чай и кофе. Обычно в безалкогольных напитках можно найти такие ингредиенты, как вода, подсластитель, кислота и ароматизаторы. Опциональные ингредиенты включают фрукты, углекислый газ, консерванты и краситель. Вода является главным ингредиентом всех безалкогольных напитков, и, по существу, качество воды с точки зрения ее микробиологической чистоты и других параметров, влияющих на конечные органолептические качества напитка, является первостепенно важным. Большинство безалкогольных напитков подслащают натуральными подсластителями, такими как сахар и сахарные сиропы, и/или мощными подсластителями, такими как сахарин и аспартам. Используемые при производства ароматизаторы часто получают из высококонцентрированных жидких смесей экстрактов растений, таких как фрукты, цветы, семена, листья, кора и корни. В качестве альтернативы, они могут быть синтетическими. Для всех шипучих безалкогольных напитков требуется добавление углекислого газа. Его можно получать в качестве побочного продукта в нефтяной промышленности, пивоварении или производстве виски, или производить на месте. Консервирование безалкогольных напитков может быть выполнено несколькими способами, включая нагревание, химическое консервирование и фильтрацию. Эти способы, в комбинации с низким рН, предотвращают порчу вследствие микробиологического воздействия. Базовые процессы изготовления безалкогольных напитков включают смешивание ингредиентов в сироповарочном помещении, после чего следует добавление воды, которая прошла различные виды очистки. На этой стадии смесь может быть обработана термически или законсервирована химически. Если требуется, продукт газируют. В качестве альтернативы, после объединения сиропа и воды продукт может быть разлит в упаковку и термически обработан в упаковке. Сиропам может потребоваться фильтрация или гомогенизация, их можно пастеризовать. Большинство видов упаковок очищают перед наполнением либо промыванием водой, возможно, содержащей промывочные средства, либо воздушной продувкой. 5.6.20 Лимонная кислота Лимонная кислота, трикарбоновая кислота, широко распространена в природе и вырабатывается почти во всех живых клетках в качестве промежуточного вещества в метаболическом цикле. Большинство тканей растений и животных, а также сыворотка человека, содержат лимонную кислоту в значительном количестве. 126 П-ООС 17.02-03-2012 Наиболее экономичным методом производства лимонной кислоты является ферментация, в которой штамм Aspergillus niger является инокулятом, преобразующим сахар в лимонную кислоту. Исходным материалом для ферментации, или субстратом, является углевод, обычно меласса, кристаллический сахар, глюкоза из пшеничного, кукурузного или картофельного крахмала или изомераза. Существует два типа процессов ферментации: глубинная ферментация и поверхностная ферментация. Глубинная ферментация является более предпочтительной, чем поверхностная ферментация. Глубинная ферментация состоит из трех основных этапов: ферментация, выделение и очищение лимонной кислоты. Блок-схема этого процесса представлена на Рисунке 5.21. При ферментации лимонной кислоты субстрат подготавливают в резервуаре, а затем стерилизуют. Инокулят производят в контролируемых асептических условиях. Инокулят и субстрат передают в асептических условиях в производственный ферментер. Процесс ферментации требует от 3 до 14 дней. В завершение, посредством фильтрации удаляют биологические сухие вещества, которые называются мицелий. При выделении лимонной кислоты растворенная лимонная кислота отделяется от остаточных сахаров, белков и других растворимых примесей путем добавления цитрата кальция, осаждающего известь. Затем суспензия, содержащая цитрат кальция, фильтруется. Фильтрат промывают, чтобы удалить растворимые примеси. Полученные сточные воды утилизируют. Добавляют серную кислоту, которая преобразует цитрат кальция в сульфат кальция и лимонную кислоту. В завершение, осажденный сульфат кальция, или природный гипс, отфильтровывают от суспензии, а оставшийся раствор лимонной кислоты в дальнейшем перерабатывают. В завершение, раствор лимонной кислоты очищают посредством ионного обмена и адсорбции активированным углем. Раствор лимонной кислоты выпаривают и кристаллизуют из раствора (первая кристаллизация). Кристаллы лимонной кислоты центрифугируют. Затем лимонную кислоту растворяют в воде и снова кристаллизуют из раствора (вторая кристаллизация). Кристаллы снова центрифугируют и высушивают, измельчают и просеивают. Полученную лимонную кислоту упаковывают. 127 П-ООС 17.02-03-2012 Рисунок 5.21 - Процесс ферментации лимонной кислоты [151] 6 Уровни выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух, сбросов загрязняющих веществ в составе отводимых сточных вод в окружающую среду, образования отходов производства и потребление воды и энергии В производстве ППНМ используется энергия, вода и химические вещества, на выходе производственных процессов образуются газообразные, твердые или жидкие продукты. Они могут оказывать вредное воздействие на окружающую среду, их появление может быть вызвано неэффективным использованием материалов или применением неадекватных процессов. 128 П-ООС 17.02-03-2012 Данный раздел также содержит информацию о веществах на выходе, которые не являются основными конечными продуктами и не удаляются как отходы. В отраслях ППНМ существует различие между основными продуктами, сопутствующими продуктами, побочными продуктами, возвращенными продуктами и отходами, как показано на рисунке 6.1. Обычно основной продукт обладает наибольшей экономической ценностью. Рисунок 6.1 - Терминология выходного потока, используемая в отраслях ППНМ [1] Сопутствующий продукт – это продукт, намеренно или неизбежно образующийся в одном и том же процессе и в то же самое время, что и основной продукт. Как основной продукт, так и сопутствующий продукт могут соответствовать техническим требованиям или разработке, а по отдельности каждый из них пригоден для непосредственного использования с определенной целью. Например, в отраслях ППНМ некоторые сопутствующие продукты – это пшеничная клейковина, кукурузный глютеновый корм, кукурузная мука, кукурузные зародыши, корм из пшеницы, кукурузный сироп, плодовое пюре, концентрированная соковая вода, волокна картофеля, картофельный белок, картофельная соковая вода, солодовые ростки, мелкозерный ячмень и мякина. Побочный продукт – это остаточный материал, который возникает во время производства продукта. Его можно использовать в качестве эффективного заменителя продукта или в качестве ингредиента в другом производственном процессе для создания иного продукта, например, ил и остатки на фильтре после фильтрования. Возвращенные продукты – продукты, возвращенные из розничных или оптовых магазинов, поскольку они не соответствуют необходимым нормативам или поскольку их срок годности истек. Информация о потреблении и выбросах является важной как часть процесса эталонного анализа и для выбора технических методов, считающихся наилучшими доступными техническими методами (НДТМ). 129 П-ООС 17.02-03-2012 Эталонный анализ – это технический метод, используемый для оценки производительности по сравнению с внутренним либо отраслевым стандартом [11]. Меры по операционному или технологическому улучшению, однажды примененные в одном месте, могут быть применены и в других местах, даже в разных отраслях ППНМ. Эти технологические методы можно использовать в дополнение к сравнению численных уровней потребления и выбросов. Как правило, эталоны выражаются в виде коэффициентов, но могут быть выражены в виде процентного соотношения, например, процент эффективности. В связи с этим данные о минимизации отходов, потреблении воды и энергии, запахе, шуме и выбросах загрязняющих веществ в атмосферу и сточных водах, в целом, являются значимыми. В таблице 6.1 показаны количественные параметры эталонного анализа, применимые при производстве ППНМ. Таблица 6.1 - Количественные параметры эталонного анализа, применимые в секторе ППНМ Характеристика Выбросы атмосферный воздух Сточные воды Твердые отходы Энергетические ресурсы Коммунальные предприятия и службы Иное в Измерение Масса выбросов на единицу продукции или на единицу сырьевого материала Объем воды, масса загрязняющих веществ или биохимическая потребность в кислороде (БПК) / химическая потребность в кислороде (ХПК) на единицу продукции или на единицу сырьевого материала Масса отходов на единицу продукции или на единицу сырьевого материала Использование энергии на единицу продукции или на единицу сырьевого материала Использование воды, сжатого воздуха или пара на единицу продукции или на единицу сырьевого материала Потребление особых материалов, например, упаковочных, на единицу продукции Данные о потреблении воды и энергии отличаются не только типом процесса и способом его применения, но также объемом операции. Имеются данные о выбросах загрязняющих веществ в атмосферный воздух и водные объекты по некоторым отраслям и по отдельным процессам. Руководство от EC [93] включает контрольный перечень по отраслям ППНМ в отношении возможных выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух и водные объекты. Для деятельности в ППНМ согласно приложению I параграфу 6.4 Директивы о комплексном предотвращении и контроле загрязнений (IPPC) указаны шесть загрязняющих веществ атмосферного воздуха, метан, окись углерода, двуокись углерода, фтористоводородные углероды (HFC), аммиак и NO x, и четыре загрязняющих вещества водных объектов, общее содержание азота, общее содержание фосфора, общее содержание органического углерода (TOC) и хлориды. В рамках отрасли ППНМ, наиболее распространенные эталонные тесты сопоставляют потреблением коммунальными предприятиями с производством и, следовательно, дают четкое представление об эффективности, а также об отходах, возникающих по ходу технологического процесса. Такой анализ также называют количественным эталонным анализом. Процентное соотношение сырьевого материала, расходуемого на конечные основные продукты, является переменной величиной, а минимизация отходов в целом считается экономически эффективной целью всех производителей, но эталоны не являются общедоступными. В таблице 6.2 показано несколько примеров процентного соотношения сырьевого материала, содержащегося в конечном основном продукте. 130 П-ООС 17.02-03-2012 Таблица 6.2 - Процентное соотношение сырьевого материала, содержащегося в конечном продукте в некоторых технологических процессах [134] Производственный процесс Баночное консервирование рыбы Филетирование, вяление, засолка и копчение рыбы Переработка ракообразных Переработка моллюсков Производство молока, масла и сливок Производство йогурта Производство свежего, мягкого и приготовленного сыра Производство белого вина Производство красного вина Производство фруктового и овощного сока Переработка и консервирование фруктов и овощей Производство растительных масел и жиров, например, нерафинированное растительное масло, богатая белками мука, лецитин и жирные кислоты, полученные из масличных семян Производство кукурузного крахмала Производство кукурузного крахмала (в том числе корма для животных) Производство картофельного крахмала Производство картофельного крахмала (в том числе корма для животных) Производство пшеничного крахмала Производство пшеничного крахмала (в том числе корма для животных) Производство пищевых продуктов и корма для животных из сахарной свеклы 6.1 % сырьевого материала в основном конечном продукте 35-70 25-50 40-50 50-80 ~99 94-98 10-15 70-80 70-80 50-70 70-95 30-60 62.5 99 20 30-35 50 99 25-50 Общая информация о потреблении и выбросах/сбросах 6.1.1 Вода 6.1.1.1 Потребление воды Использование воды является одним из ключевых вопросов охраны окружающей среды при производстве ППНМ. Вода используется: - для охлаждения и уборки; - в качестве сырья, особенно в производстве напитков; - в качестве технологической воды, например, для промывания исходного сырья, полуфабрикатов и продуктов; - для варки, растворения и транспортировки; - в качестве вспомогательной воды, например, для получения пара и создания вакуума; - в качестве воды для коммунально-питьевого водоснабжения. Необходимое количество воды зависит от конкретной цели ее использования. Пример - в 1998 г. в Германии общее промышленное потребление воды составило 8500 млн. м3, из которых 304 млн. м3 было использовано отраслями ППНМ. Однако в тот период сообщалось о том, что действительное количество воды, используемое при производстве ППНМ, равно 1730 млн. м3, т.е. гораздо больше, чем было взято из природных источников. Такие данные обусловлены тем, что часть воды очищается и используется повторно. В среднем, количество повторных использований воды ППНМ в Германии увеличилось с 3,4 раз до 4,2 раз в период между 1995 г. и 1998 г. Из 1730 миллионов м3 воды, использованной отраслями ППНМ в Германии в 1998 г., 834 млн. м3, т.е. больше половины, было использовано в качестве воды для охлаждения, а 438 миллионов м3 было использовано в качестве технологической воды (рисунок 6.2). 131 П-ООС 17.02-03-2012 Рисунок 6.2 - Потребление воды при производстве ППНМ в Германии в 1998 г. [182] В целом, при производстве ППНМ около 66 % всей используемой пресной воды соответствует качеству питьевой воды. В некоторых секторах, как молочная отрасль, производство безалкогольных напитков и минеральной воды, пивоварение, до 98 % используемой пресной воды соответствует качеству питьевой воды. 6.1.1.2 Сточные воды Хотя отрасли ППНМ существенно различаются, определенные источники сточных вод характерны для большой части производств. Большое количество сточных вод образуется в результате: - промывания сырьевого материала; - вымачивания сырьевого материала; - использования для транспортировки или подачи сырьевого материала или отходов гидротранспортом; - мойки установок, технологических линий, оборудования и производственных зон; - очистки емкостей для продукта; - продувки из паровых бойлеров; - охлаждения или отвода воды из систем оборотного водоснабжения; - обслуживания очистных сооружений сточных вод; - размораживания морозильных камер; - образования поверхностных сточных вод. 6.1.1.2.1 Объем сточных вод Отрасли ППНМ традиционно являются крупным пользователем воды как ингредиента, средства очистки, средства транспортировки и подпитки для коммунальных систем. Крупные предприятия-производители ППНМ могут использовать несколько сотен кубических метров воды в день. Большая часть воды, не используемой в качестве ингредиента, в конечном счете, становится частью сточных вод. Значительного уменьшения объема образуемых производственных сточных вод, можно достигнуть посредством технических методов минимизации отходов (см., например, раздел 7.1.7.6). Зависимость между количеством воды, используемой для соблюдения требований санитарных норм и правил, не является очевидной, так как требования законодательства в сфере безопасности пищевых продуктов препятствуют сокращению использования воды, которого можно было бы достигнуть при недостаточных уровнях чистоты, гигиены или качества продукта. 132 П-ООС 17.02-03-2012 Объем сточных вод на одном производстве может значительно меняться ежедневно, еженедельно или в зависимости от сезона. Состав производственных сточных вод в значительной мере зависит от структуры производства и методов очистки. В некоторых отраслях, например, в производстве сахарной свеклы и оливкового масла, производство является сезонным, и в определенный период года производственные сточные воды совсем не образуются либо их образуется мало. 6.1.1.2.2 Состав сточных вод Сточные воды в ППНМ весьма различны по составу. Тем не менее, для них, как правило, характерно высоко значение ХПК и БПК. Урони данных показателей могут в 10 – 100 раз превышать таковые в сточных водах коммунально-бытового водоснабжения. Содержание БПК5 в основных компонентах ППНМ и некоторых продуктах показано в таблице 6.3. Таблица 6.3 - Эквивалент БПК5 основных компонентов ППНМ и некоторых продуктов Содержание БПК5 0,65 кг/кг углеводов 0,89 кг/кг жира 1,03 кг/кг белка 0,07 – 0,10 кг/л молока 0,18 – 0,37 кг/кг мяса 0,06 – 0,09 кг/кг фруктов или овощей Концентрирация взвешенных веществ варьируется в диапазоне от незначительной до 120000 мг/л. Сточные воды, образуемые, например, в мясном и молочном секторах, характеризуются высокими концентрациями пищевых жиров и масел. Кислотность сточных вод, образуемых при переработке пищевых продуктов, варьируются в диапазоне от очень кислотных, с показателем pH 3.5, до очень щелочных, с показателем pH 11. Факторы, влияющие на показатель pH сточных вод, включают: - естественный показатель pH сырьевого материала; - регулирование значения pH воды для гидротранспорта для предотвращения порчи сырья; - использование щелочных или кислотных растворов в производственных операциях; - использование щелочных или кислотных растворов в операциях по очистке; - побочные продукты производства, например, кислая сыворотка; - кислотообразующие реакции в сточных водах, например, сточные воды с высоким содержанием дрожжей, молочная и муравьиная кислота из разлагающегося молока; - состав и свойства воды, подаваемой на производства (жесткая, умягченная). Наличие патогенных микроорганизмов в сточных водах может представлять собой проблему, в частности, при переработке мяса или рыбы. Количество питательных веществ может также представлять собой проблему. При биологической очистке сточных вод идеальное соотношение БПК:N:P составляет примерно 100:5:1. При таком уровне сточные воды, образующиеся при производстве ППНМ, будут содержать слишком малое количество N и/или P, чтобы поддерживать биологическую активность во время очистки. Также могут возникать чрезмерные уровни P, особенно если в технологическом процессе в большом количестве используется фосфорная кислота, например, при дегуммировании растительного масла или при очистке. Если во время очистки в таких сточных водах возникают 133 П-ООС 17.02-03-2012 анаэробные условия, то существует риск, что компоненты, содержащие фосфаты, могут выделять фосфор в отводимую сточную воду. Использование азотной кислоты оказывает аналогичное воздействие, тем самым увеличивая уровень нитратов в сточных водах. К общим источникам аварийных сбросов относятся: - загрязненные поверхностные сточные воды; - течи складских резервуаров; - течи трубопровода; - проливы; - дренажи обваловки; - течи из фланцев, насосов, затворов и сальников. 6.1.2 Выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух Источники выбросов в загрязняющих веществ в атмосферный воздух можно классифицировать на стационарные, мобильные и нестационарные. Стационарные источники выбросов подразделяются на организованные стационарные источники выбросов и неорганизованные стационарные источники выбросов. Организованными стационарными источниками выбросов при производстве ППНМ являются: выбросы по ходу технологического процесса, высвобождаемые технологическим оборудованием через оборудованные устройства и неизбежные при эксплуатации установки, например, при операциях жарения, кипячения, варки; - выбросы отработанных газов от оборудования предварительного подогрева, которые используются только при запусках или остановках операций; - выбросы при операциях хранения и перемещения, например, передача, загрузка и выгрузка продуктов, сырьевых материалов и полуфабрикатов; - топочные газы из устройств снабжения энергией, таких как технологические печи, паровые бойлеры, устройства комбинированного производства электроэнергии и тепла, газовые турбины, газовые двигатели; - отработанные газы из оборудования для контроля выбросов, такого как фильтры, термические окислители или адсорберы; - отработанные газы при восстановлении растворителя, например, на установках экстракции растительного масла. Неорганизованными стационарными источниками выбросов при производстве ППНМ являются: выбросы по ходу технологического процесса, высвобождаемые технологическим оборудованием с крупной поверхности или через отверстия и неизбежные при эксплуатации установки; - производственные потери и потери от испарения, при складировании и происходящие во время операций перемещения, как, например, наполнение цилиндрических контейнеров, тележек или емкостей; выбросы предохранительно-разгрузочных устройств, например, предохранительных продувочных устройств и предохранительных клапанов; - вторичные выбросы, являющиеся результатом перемещения или утилизации отходов, например, летучие вещества из коллектора, сливно-наливных устройств для сточных вод или из воды для охлаждения - выбросы из отверстий, образованные из захваченных диффузных и/или неулавливаемых источников, например, диффузных источников, установленных в огражденных местах или зданиях. Источниками неулавливаемых выбросов при производстве ППНМ являются: - потери запаха при хранении, наполнении и освобождении наливных резервуаров и бункеров; 134 П-ООС 17.02-03-2012 - выделение зловонных соединений с ОССВ, которое приводит к выбросам в атмосферный воздух и/или появлению запаха; - вентиляционные отверстия складских резервуаров; - течи трубопровода; - фумигация; - испарение во время хранения, наполнения и освобождения наливных резервуаров растворителя и цилиндрических контейнеров, в том числе при разъединении шлангов; - разрывные мембраны и выбросы разгрузочного клапана; - течи из фланцев, насосов, затворов и сальников; - потери в зданиях через окна, двери и т.д.; - отстойные бассейны; - градирни и охлаждающие бассейны. Основными загрязняющими веществами атмосферного воздуха при технологических процессах ППНМ, не считая загрязнителей, высвобождаемых при сопутствующей деятельности, например, при производстве энергии, являются: - пыль; - летучие органические соединения (ЛОС) и запах (отчасти вызванный ЛОС); - хладагенты, содержащие аммиак и галоген; - продукты горения, такие как CO2, NOx и SO2. 6.1.2.1 Запах Запах в основном является локальной проблемой. Некоторые выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух иметь запах. В подавляющем большинстве стран выделение запаха регулируется законодательством. В некоторых странах законодательные требования определены количественно. Такое законодательно определенное количество может относиться либо к масштабу зловонных выбросов, либо, в качестве альтернативы, к максимальной концентрации компонента или группы компонентов, которые вызывают зловоние. Принятые на международном уровне единицы измерения запаха – это «единицы измерении запаха на кубический метр» (OU/м 3). Существуют инструментальные методы измерения запаха, но количественное определение запаха по-прежнему в значительной мере основывается на ольфактометрии. В Германии, например, законодательство о зловонных технологических процессах в значительной мере направлено на обеспечение того, чтобы ограничивать концентрацию отходящих органических веществ по сравнению с проводимым технологическим процессом и эффективностью выбранного плана по борьбе с загрязнениями. Законодательство ФРГ о контроле над загрязнением воздуха [82], содержит общее заявление о выделении запаха и описывает необходимость рассмотреть сдерживание, внешнюю среду и возможности плана по борьбе с загрязнениями для достижения уменьшения запаха на 99 % при его выделении, превышающем 100000 OU/м3. Для конкретных операций технологического процесса закон ФРГ о контроле над загрязнением воздуха указывает максимально допустимые концентрации отходящих органических веществ, которые нельзя превышать. Руководство по выбросам в атмосферу Нидерландов [170], указывает, что государственная цель заключается в предотвращении и уменьшении зловония. Оно устанавливает верхний предел в 5 OU/м3 в качестве 98 % для существующих установок и предлагает удовлетворительный предел для новых установок в 0,5 OU/м3 в качестве 99,5 %; последней показатель не является верхним пределом. 135 П-ООС 17.02-03-2012 6.1.3 Потеря продукта (материала) 6.1.3.1 Превышение по весу/объему Потеря продукта из-за переполнения возникает даже на самом точном наполнительном оборудовании. В соответствии с законодательством о среднем весе наполнения содержание упакованного продукта неизбежно будет немного превышать номинальное содержание упаковки. Ввиду его экономической значимости, переполнение, как правило, тщательно прослеживается путем постоянного или выборочного контрольного взвешивания. Такая потеря продукта, как правило, незначима для окружающей среды. Тем не менее, она очень важна при проведении баланса массы для точного количественного определения переполнения, чтобы ввести поправку на потерю при составлении уравнения баланса массы. 6.1.3.2 Пролив Пролив продукта, например, на пол, приводит к тому, что продукт становится непригодным для потребления, и его необходимо рассматривать как потерю или отходы, если он не извлечен должным образом. Регулярно возникающие проливы указывают на некачественную конструкцию оборудования, плохое обслуживание или неправильную эксплуатацию, например, упаковочной линии. Пролив часто вызывает значительную потерю продукта и упаковочного материала. Если пролив происходит во время ручного перемещения, причиной могут служить рабочие процедуры. 6.1.3.3 Утечка/перелив Утечка жидкого продукта через соединения труб и переливы через края резервуаров могут явиться важным источником потери продукта (материала) и образования отходов, если продукт не извлечен должным образом. Такие проблемы могут быть вызваны, например, изношенными уплотнительными кольцами или высоким уровнем аварийных переключений из-за неисправности. 6.1.3.4 Дефекты продукта/возвращенный продукт Продукты, не соответствующие необходимым нормативам, выявленные до отправки или возвращенные покупателями, могут представлять собой основной источник потери материала и образования отходов. Данная группа включает также излишние произведенные свежие продукты, например, в случаях, когда отклонения в последовательности приводят к слишком большому количеству произведенного продукта, который затем невозможно полностью вовремя реализовать из-за срока годности. 6.1.3.5 Собственные потери Некоторое технологическое оборудование может вызывать потерю материалов и образование отходов даже при использовании наиболее подходящих технических методов, так как это связано с его конструкцией. Примером собственных потерь является центробежный саморазгружающийся сепаратор, в котором некоторое количество продукта теряется во время удаления шлама. Похожая ситуация наблюдается при завершении процесса производства продукта или при переходе на производство другого продукта, когда подается вода для ополаскивания в системах безразборной мойки оборудования. Неизбежно граница раздела между продуктом и водой не будет четкой, и в зависимости от того, какие меры принимаются для минимизации потери, будет образовываться большее или меньше количество смеси продукта и воды, которая теряется при производстве. 6.1.3.6 Задержанный материал Задержанный материал образуется, когда жидкий продукт или ингредиенты не могут свободно стечь на следующий этап технологического процесса. Это может быть вызвано, например, провисаниями трубопровода, в которых застаивается продукт или иными препятствиями его свободному стоку. Если продукт не может 136 П-ООС 17.02-03-2012 стечь, то его нужно протолкнуть газом, водой или механической системой внутренней очистки. Кроме того, в случае очень вязких продуктов, например, йогуртов, прилипание к стенкам трубопровода или резервуара приводит к существенным потерям. Помимо механического удаления, например, внутренней очисткой, перед мойкой потребуется продолжительное предварительное ополаскивание. 6.1.3.7 Отходы, осажденные в результате нагревания При нагреве жидкого продукта всегда существует вероятность осаждения продукта на теплообменную поверхность. Осажденные частицы на пластинах или трубах теплообменных устройств и на нейтрализаторах при мойке сбрасываются в сточные воды. В некоторых технологических процессах осадок на трубах собирается и направляется на переработку или возвращается в технологический процесс. 6.1.4 Энергия При производстве ППНМ требуется энергия для переработки, хранения, поддержания свежести и обеспечения безопасности пищевых продуктов. На технологический нагрев потребляется приблизительно 29 % всей энергии, используемой в отраслях ППНМ. На технологическое охлаждение и замораживание направляется до 16 % всей используемой энергии. Пример - В 1998 г. в Германии отрасли ППНМ потребили около 54500 MВтч/год, что составляет 6.7 % всего потребления энергии в Германии и что выводит эти отрасли на пятое место по потреблению энергии среди всех отраслей промышленности. 49 % энергии производится при помощи газа, 23 % – электричества, 21 % – нефти и 7 % – угля. Потребление энергии удвоилось за 30 лет с 1950 г. по 1980 г. В 1980-х и 1990-х гг. наблюдался незначительный спад [2]. 6.2 Потребление и выбросы при типовых операциях Довольно сложно предоставить количественные данные об экологических аспектах отдельных технологических процессов в связи с отсутствием надежных данных или по причине естественных колебаний, например, сезонных, для многих сырьевых материалов, что часто приводит к изменениям параметров технологических процессов. В большинстве случаев, имеется информация по экологическим аспектам в отношении целой производственной линии, но в отношении отдельных технологических методов или процессов она отсутствует, поскольку на уровне типовых операций измерения не проводились. При описании экологических аспектов различных технологических методов понятие «твердые продукты на выходе» охватывает как побочные продукты технологического процесса, стоимость которых можно установить, так и отходы, стоимость которых нельзя установить. Например, некоторые побочные продукты отраслей ППНМ можно использовать в качестве корма для животных. Определяются основные источники потребления и выбросов для каждого технологического метода. Установленный перечень источников не является всеобъемлющим, и не обязательно, что каждая установка в рамках разных производственных процессов, будет иметь все типы выбросов. Информация связана с производством ППНМ в целом. В зависимости от используемых сырьевых материалов, применяемого технологического процесса и способа его применения возможны колебания. Считается, что некоторые выбросы по ходу технологического процесса имеют предположительно небольшое значение с точки зрения воздействия на окружающую среду, и они определяются как незначительные выбросы, тем не менее, возможно, 137 П-ООС 17.02-03-2012 что на отдельных установках такое определение неверно. Поэтому такие выбросы необходимо проверять в зависимости от конкретного случая. Воздействие на окружающую среду или выбросы по ходу технологического процесса для каждой типовой операции, описанные в разделе 2.1, обобщаются в таблице 6.4. Символы напротив каждой операции описывают характеристику выбросов. Значения использованных кодов приводятся в таблице 6.5, таблице 6.6 и таблице 6.7. Таблица 6.4 Воздействие на окружающую среду типовых операций ППНМ [1] Код A.1 A.2 A.3 A.4 A.5 B.1 B.2 B.3 B.4 C.1 C.2 C.3 C.4 C.5 C.6 C.7 C.8 C.9 C.10 С.11 С.12 D.1 D.2 D.3 D.4 D.5 D.6 D.7 D.8 D.9 D.10 D.11 D.12 D.13 D.14 E.1 E.2 E.3 138 Типовая операция Воздействие на окружающую среду Воздух Вода Твердые частицы A. Получение и подготовка материалов Перемещение и складирование материалов W1 S1, S3 Вентиляционные отверстия резервуаров N N S2 Бункеры N N S1, S2, S3 Перемещение/транспортировка материала E1,E2,E3,E4,E5 W1 S1,S2 Сортировка/просеивание, классификация по качеству, E1,E2 W1,W3 лущение, удаление плодоножек/отделение стеблей и счистка N Очистка от кожуры E1,E2 W1 N Промывание E1,E2 W1 N Размораживание E1,E2 W1 B. Измельчение, смешивание, формовка N Разделка, нарезание ломтиками, шинкование, E1,E2, W1,W2 измельчение через мясорубку, протирание и прессование E4 S1, S2, S3 Смешивание/купажирование, гомогенизация и E1,E2,E4,E5 W1 конширование S2, S3 Растирание/помол и дробление N W1,W3 N Формовка/разливка по формам и экструдирование E1,E2,E5 W1 C. Технологические методы сепарации S1, S3 Экстракция E1,E2 W1,W4 N Деминерализация E1,E3,E5 W1 N Оклейка E1,E2 W1,W3 N Центрифугирование и осаждение E1,E2 W1,W3 M Фильтрация E1,E2,E4 W1,W3 N Мембранная фильтрация E1,E2 N N Кристаллизация E1 N N Удаление свободных жирных кислот нейтрализацией E1,E2,E3,E4 N Отбеливание N N W1,W3 Дезодорация с помощью струйной отгонки S1, S3 E1,E2,E4 W2 Обесцвечивание N E1,E2 W1 Дистилляция S1, S3, S4 E1,E2 W1 D. Технологии переработки пищевых продуктов Вымачивание /замачивание/ N E1,E2 W1 Растворение N E1,E2,E6 N Солюбилизация/ощелачивание S1, S2, S3 E1,E2 N Брожение S1,S4 E1,E2 W1 Коагуляция N E1,E2 N Проращивание S3 N N Соление/вяление/ и маринование N E1,E2,E6 W1 Копчение S1, S3 E1 N Гидрогенизация /затвердевание/ S1 E1,E2,E4 W5 Сульфитация S6 N N Карбонатизация S1, S4, S5, N W3 S6, S7 Карбонизация S4 N N Покрытие/распыление/глазирование/ S1 E1,E2,E4 W1,W2 агломерация/инкапсулирование Выдержка S1, S3 E1,E2 W1,W6 E. Тепловая обработка Плавление S1 E1,E2,E4 W1,W2 Бланширование S1 E1,E2,E6 W1 Варка и кипячение S1, S3 E1,E2,E4,E5,E6 W1 П-ООС 17.02-03-2012 E.4 E.5 Выпекание Обжаривание E.6 E.7 E.8 Жарение Темперирование (термизация) Пастеризация, стерилизация и стерилизация при сверхвысоких температурах (UHT) F. Концентрирование под воздействием тепла Выпаривание (жидкость в жидкость) S1,S2 Сушка (жидкость в твердое вещество) S1,S2 Сушка /дегидратация/ (твердое вещество в твердое S1,S2 вещество) G. Обработка отведением тепла Охлаждение и холодная стабилизация S4 Шоковая заморозка S4, S7 Криоэкстракция N Концентрирование под воздействием холода N Сублимационная сушка/лиофилизация N H. Операции последующей обработки Упаковка и наполнение S2 Заполнение упаковки газом и хранение в газовой среде S4 U. Технологические процессы Очистка и дезинфекция N Производство и потребление энергии S2, S4, S5, S6 Продувка бойлера N Использование воды Установка для минерализации N Создание вакуума S1 Охлаждение /замораживание/ S7 Создание /производство/ сжатого воздуха N F.1 F.2 F.3 G.1 G.2 G.3 H.1 H.2 U.1 U.2 U.3 U.4 U.5 U.6 S1, S2, S3, S4 S1, S2, S3, S4, S5 S1, S3 N N E1,E2,E4 N W1 W1 E1,E2,E3,E4 E1,E2 E1,E2 W1,W2 N W1 E1,E2,E5 E1,E2 E1,E2 N W1 W1 M N E1 E1 E2 N N W1,W3 N N E1,E2 N W1,W6 N E1,E2,E3,E4,E5 N E5 N N N E1,E2,E3,E5 E1 E5 N W1,W3 N N N Таблица 6.5 Коды, используемые для твердых продуктов на выходе [1] Код W1 W2 W3 W4 W5 W6 M N Твердые продукты на выходе Органические, например, отходы/технологические материалы Масла/жиры/смазки Неорганические, например, почва, карбонат кальция и отбеливающая земля Растворитель Металлы, например, никелевый катализатор Упаковка из технологических операций, например, бумага, картон или цилиндрические емкости Незначительные Отсутствуют Таблица 6.6 Коды, используемые для выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух [1] Код Выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух S1 Запах S2 Пыль S3 Органика* S4 CO2 S5 NO2 S6 SO2 S7 NH3 M Незначительные N Отсутствуют * Органика охватывает выбросы, содержащие органические вещества в реальных производственных условиях и независимо от иных компонентов, которые присутствуют в выбросах 139 П-ООС 17.02-03-2012 Таблица 6.7 Коды, используемые для сбросов в водные объекты [1] Код E1 E2 E3 E4 E5 E6 M N Сбросы в воду Растворимые органические вещества (БПК/ХПК) Общее количество взвешенных твердых частиц Кислота/щелочь Растительные жиры, масла и животные жиры (ЖИРЫ) Нитраты, нитриты, аммиак, фосфаты Растворенные твердые частицы Незначительные Отсутствуют 6.2.1 Перемещение и складирование материалов 6.2.1.1 Вода Основная часть сбросов в водные объекты происходит из-за утечек. Во время гидротранспортирования твердого сырьевого материала, такого как овощи, корни и клубни, в воду выделяются как органические, так и неорганические взвешенные вещества и растворимые соединения. Очистка различных труб и складских резервуаров увеличивает потребление воды и количество сточных вод. Сточные воды могут также содержать растворы кислоты/щелочи, жиры, нитраты, нитриты, аммиак и фосфаты 6.2.1.2 Выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух Выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух могут образовываться из вентиляционных отверстий емкостей во время их наполнения и/или перемещения Такие выбросы могут включать пыль, ЛОС и запах, которые обычно незначительны по количеству и оказывают локальное воздействие. 6.2.1.3 Твердые продукты на выходе Некоторые остатки твердых частиц продуктов могут образовываться в емкостях, в погрузочно-разгрузочном оборудовании и при упаковке. Их можно, например, повторно использовать в других процессах, продать в качестве корма для животных или передавать на обезвреживание, хранение, захоронение (далее –утилизировать) как отходы производства. 6.2.1.4 Энергия Для перемещения материалов используется энергия. При этом выделяется некоторое количество тепла. Воздействие на окружающую среду незначительно и связано с потреблением энергии. 6.2.1.5 Шум Краткие периоды шума могут возникать при работе определенных типов передвижных воздуходувок, используемых для перемещения твердых частиц и жидкости с транспортных средств в бункеры и другие емкости. 6.2.1.6 Аварийный выброс Аварийный выброс может произойти, например, во время выгрузки при подсоединении и отсоединении шлангов, а также во время хранения, если клапаны неполностью закрыты или не обслуживаются. 6.2.2 Сортировка /просеивание/, классификация по качеству, лущение, удаление плодоножек/отделение стеблей и счистка (A.2) 6.2.2.1 Вода Мокрое просеивание может привести к образованию сточных вод, содержащих растворимые органические и взвешенные вещества. 6.2.2.2 Выбросы загрязняющий веществ в атмосферный воздух 140 П-ООС 17.02-03-2012 При сухой очистке пищевых продуктов/сельскохозяйственных сырьевых материалов может образовываться пыль. Наличие запаха также может представлять собой проблему. Такие выбросы незначительны по количеству и оказывают локальное воздействие. 6.2.2.3 Твердые продукты на выходе Материал, который отбраковывается или удаляется, должен по возможности извлекаться и собираться, а затем использоваться в качестве корма для животных. В случае невозможности его использования в качестве корма для животных, утилизировать как отходы производства. 6.2.2.4 Энергия Хотя для сортировки, как правило, требуется мало энергии, в месте с тем в ее потреблении наблюдаются значительные колебания. Это связано с особенностями переработки отдельных типов сырья, либо его состояния, например, при переработке свежих и замороженных овощей. [32] 6.2.3 Очистка от кожуры 6.2.3.1 Вода В большинстве операций по очистке от кожуры для удаления снятой кожуры используется распыление воды. Образуются сточные воды, содержащие взвешенные вещества. Для широко распространенной очистки от кожуры паром или горячей водой, требуется большое количество воды, в четыре раза больше, чем необходимо для каустической очистки, и при этом образуются сточные воды с высоким уровнем остаточного содержания продукта. На установках по переработке картофеля кожура может составлять вплоть до 80 % всего БПК. При переработке фруктов сточные воды при очистке от кожуры могут составлять до 10 % всего потока сточных вод и 60 % всего БПК. Сухие методы каустической очистки от кожуры могут значительно уменьшить объем и концентрацию сточных вод при такой операции и сделать возможным сбор очисток в виде остаточного шлама. Использование каустика при очистке от кожуры может привести к изменению показателя pH в сточных водах. Для некоторой продукции, например, томатов, необходимы концентрированные каустические растворы и добавление увлажняющих средств. При сухой каустической очистке от кожуры потребление каустика обычно меньше, чем при мокрых методах. При очистке от кожуры паром большая часть счищенного материала выделяется вместе с паром, что приводит к сбору концентрированного потока отходов. Оставшиеся следы смываются распылением воды. При таком технологическом процессе потребление воды ниже, чем при методах мокрой очистки от кожуры. 6.2.3.2 Выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух При применении очистки от кожуры методом обжига, может образовываться некоторое количество выбросов пыли и запах. 6.2.3.3 Твердые продукты на выходе Кожура часто извлекается и используется в качестве корма для животных, в остальных случаях она утилизируется как отходы производства. Абразивная очистка от кожуры приводит к существенно большей потери продукта (25 %), чем при очистке от кожуры острым паром (8 - 15 %), при этом образуется значительно большее количество сточных вод. При каустической очистке от кожуры потеря продукта составляет около 17 %. При сухой каустической очистке от кожуры потребление воды уменьшается и образуется концентрированная каустическая масса, подлежащая обращению в соответствии с законодательством об отходах. 6.2.3.4 Энергия 141 П-ООС 17.02-03-2012 Для очистки от кожуры мгновенным паром, каустической очистки от кожуры и очистки от кожуры обжигом требуется тепло; прочие операции по очистке от кожуры потребляют электроэнергию. 6.2.3.5 Шум Шумовое воздействие может представлять собой проблему. 6.2.4 Промывание и размораживание 6.2.4.1 Вода Для данных процессов используется вода, при этом сточные воды обычно содержат растворенные органические вещества, взвешенные вещества и соли. 6.2.4.2 Твердые продукты на выходе Грязь и вещества растительного происхождения, удаленные во время промывания, например, сахарной свеклы и картофеля, утилизируются как отходы производства. 6.2.4.3 Энергия Потребление электроэнергии для операций по промыванию в значительной мере зависит от рассматриваемого растения. К примеру, промывание шпината является энергоемким. Во время операций по промыванию, для увеличения скорости и эффективности промывания, можно использовать горячую воду. Иногда для промывания используется горячая отработанная вода из системы бланширования [32]. Размораживание с использованием горячего воздуха требует потребления энергии. 6.2.5 Разделка, нарезание ломтиками, шинкование, измельчение через мясорубку, протирание и прессование (B.1) 6.2.5.1 Вода Сточные воды образуются, в основном, при очистке оборудования. Они обычно содержат растворимые органические вещества, в виде частиц мяса, фруктов и овощей. При переработке мяса сточные воды могут также содержать растворимые белки, жиры и другие твердые частицы, такие как соли для вяления. 6.2.5.2 Твердые продукты на выходе Образующиеся побочные продукты зависят от сырьевого материала и процесса, например, при разделке мяса типичными побочными продуктами являются кости, жир и кожа. Они обычно используются в других производственных процессах, которые могут проводиться даже за пределами сектора ППНМ, например, производство мыла. Другие типичные выходы включают счищаемую кожуру фруктов и овощей. 6.2.5.3 Энергия Электроэнергия используется для эксплуатации производственного оборудования. 6.2.5.4 Шум Используется определенное высокоскоростное оборудование с механическим приводом, которое может производить высокий уровень шума, например, циркулярные пилы, используемые для разделки костей, колбасные куттеры. Тем не менее, это, как правило, не является проблемой, поскольку уровень шума обычно не превышает допустимых значений за пределами площадки. 6.2.6 Смешивание /купажирование/, гомогенизация и конширование (B.2) 6.2.6.1 Вода Использование воды в данной группе операций обычно сводится к очистке оборудования. Используемое количество воды зависит от типа оборудования. Образующиеся сточные воды содержат растворимые органические вещества, 142 П-ООС 17.02-03-2012 взвешенные вещества, а также могут содержать нитраты, нитриты, аммиак и фосфаты. 6.2.6.2 Выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух При операциях, в которых подвергаются воздействию твердые частицы и летучие вещества, могут образовываться выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух. При операциях, в которых задействованы ЛОС, может выделяться запах. Пыль образуется при операциях с твердыми веществами, например смешивание твердого вещества с твердым веществом. 6.2.6.3 Твердые продукты на выходе При операциях, в которых обрабатываются твердые продукты, твердые органические вещества могут образовываться на выходе, когда оборудование освобождается для следующей партии или для очистки. Как правило, при таких операциях происходит некоторая потеря вещества. Такие твердые вещества могут состоять из сырьевого материала или отходов производства. При точных операциях и надлежащем ведении хозяйства, количество твердого вещества на выходе часто можно уменьшить и любой образующийся выход можно использовать повторно или продавать в качестве корма для животных. 6.2.6.4 Энергия На такие типовые операции затрачивается, в основном, электроэнергия. 6.2.6.5 Шум Гомогенизация может быть источником шума. 6.2.7 Растирание /помол/ и дробление 6.2.7.1 Вода На мокрое растирание затрачивается большое количество воды. 6.2.7.2 Выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух Пыль выделяется в атмосферный воздух при операциях, в которых задействованы твердые продукты. Также возможны выбросы ЛОС. 6.2.7.3 Твердые продукты на выходе Твердые органические вещества образуются на выходе, когда оборудование освобождается для следующей партии или для очистки. Во время таких операций происходят некоторые потери вещества. Твердые продукты на выходе могут состоять из сырьевого материала или отходов производства, и могут быть повторно переработаны или проданы в качестве корма для животных. 6.2.7.4 Энергия На измельчение затрачивается значительное количество энергии. 6.2.7.5 Шум Процесс измельчения может быть источником шума. 6.2.8 Формовка /разливка/ по формам и экструдирование 6.2.8.1 Вода Сточные воды образуются во время очистки оборудования и содержат, главным образом, растворимые органические вещества, взвешенные вещества, а также могут содержать нитраты, нитриты, аммиак и фосфаты. 6.2.8.2 Выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух Экструдирование при высоких температурах может вызывать некоторые выбросы ЛОС в атмосферный воздух и запах. 6.2.8.3 Твердые продукты на выходе Некоторые твердые продукты могут образовываться из-за потери продукта в начале и в конце производственного процесса. 6.2.8.4 Энергия Как правило, больше всего электроэнергии потребляют экструдеры. 143 П-ООС 17.02-03-2012 6.2.9 Экстракция 6.2.9.1 Вода Использование воды представляет собой проблему, когда вода используется в качестве растворителя в процессе экстракции. Кроме того, оборудование для экстракции периодически очищается для обеспечения эффективных и оптимальных условий эксплуатации. Частота очистки зависит от продукта и конструкции экстрактора. При очистке образуются сточные воды, содержащие растворимые и нерастворимые органические вещества и взвешенные вещества. Например, в процессе экстракции масла гексаном из масличных семян, для охлаждения необходима вода в объеме от 0,2 до 14 м 3/т масличных семян. Более того, образуется определенное количество сточных вод, в основном, при отделении гексана/воды, составляющее от 0,2 до 0,5 м3/т масличных семян; при этом нагрузка составляет от 0,1 до 1 кг ХПК/т масличных семян. Количество потребляемой воды и количество загрязнений зависит от системы охлаждения водой, например, прямоточная система или с рециркуляцией, а также от сорта масличных семян. Производительность экстрактора также оказывает большое влияние на эти параметры. Потребление воды для выжимания масла является минимальным. 6.2.9.2 Выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух Экстракция органическими летучими растворителями может вызвать выбросы ЛОС. Экстракционные установки могут также являться причиной запаха из-за выбросов H2S и органических соединений. Если используется экстракция водой, в атмосферный воздух могут выделяться пары воды, содержащие неконденсирующиеся ЛОС. 6.2.9.3 Твердые продукты на выходе Твердые продукты на выходе можно повторно использоваться в качестве продукта или сопутствующего продукта, или их можно утилизировать. Например, после удаления удерживаемой воды отработанную кофейную гущу можно сжигать в качестве топлива в паровых бойлерах или использовать в качестве сырьевого материала для дальнейшей переработки. Твердые продукты на выходе могут содержать растворители. 6.2.9.4 Энергия Требуются электроэнергия и пар; уровни зависят от типа применяемого оборудования. Например, потребление энергии составляет 170 - 390 кВт пара (от 600 до 1400 МДж) и 30 - 60 кВт-ч/т масличных семян (от 100 до 200 МДж). Потребление энергии зависит, в основном, от сорта масличных семян и типа замкнутой системы охлаждения водой. 6.2.9.5 Шум Возможные источники шума – это градирни, вентиляторы и паровые предохранительные клапаны. 6.2.10 Деминерализация 6.2.10.1 Вода При регенерации ионообменных колонок образуется вода, содержащая химические вещества использованные для восстановления (обычно кислоты, щелочи и рассол), ионы, удаленные из продукта (минералы и примеси), которые удаляются из ионообменной колонки. Значение pH сточных вод меняется. Регенерация начинается с промывки ионообменных колонок водой. При этом образуются сточные воды, содержащие растворимые органические вещества и остатки продукта, которые, в зависимости от их растворения, могут быть переработаны. 6.2.10.2 Твердые продукты на выходе 144 П-ООС 17.02-03-2012 Единственный твердый продукт на выходе – это ионообменная смола срок замены которой может составлять от 6 месяцев до 10 лет в зависимости от операций и продукта, а также типа используемой ионообменной смолы. 6.2.11 Оклейка 6.2.11.1 Вода Образуются сточные воды, которые содержат растворимые органические вещества и взвешенные вещества. 6.2.11.2 Твердые продукты на выходе На выходе образуются твердые продукты, которые содержат органические и неорганические вещества. 6.2.12 Центрифугирование и осаждение 6.2.12.1 Вода Вода периодически используется для очистки сепарационного оборудования. Частота очистки и объемы используемой воды варьируются в зависимости от продукта и оборудования. Иногда воду можно очистить и повторно использовать. Сточные воды образующиеся при очистке оборудования содержат растворенные органические вещества и взвешенные вещества. 6.2.12.2 Твердые продукты на выходе Ил (осадок) из центробежного сепаратора иногда можно повторно использовать в технологическом процессе. В остальных случаях утилизировать как отходы производства. Образующийся ил (осадок) содержит органические и неорганические вещества. 6.2.12.3 Энергия Центрифугирование потребляет значительное количество энергии. При использовании осаждения для работы насоса необходима электроэнергия. 6.2.12.4 Шум Работа центрифуг может производить высокий уровень шума в непосредственной близости к аппаратам, поэтому на рабочих местах необходимо осуществлять контроль уровня шума и принимать меры к его снижению. 6.2.13 Фильтрование 6.2.13.1 Вода В зависимости от конечной цели операции по фильтрации, в технологическом процессе могут образовываться сточные воды, содержащие растворенные органические вещества, взвешенные вещества и жиры. 6.2.13.2 Выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух Выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух из вакуумного насоса во время вакуумной фильтрации могут содержать пыль. Объем выбросов незначителен. 6.2.13.3 Твердые продукты на выходе На фильтре образуются остатки, например, отбеливающая земля при рафинировании пищевого масла или диатомовая земля в пивоварении для которых необходим соответствующий метод извлечения или утилизация как отходы производства. 6.2.13.4 Энергия Для работы насоса требуется электроэнергия. 6.2.14 Мембранная фильтрация 6.2.14.1 Вода Вода периодически используется для очистки фильтрационного оборудования. Частота очистки и объемы используемой воды варьируются в зависимости от продукта и оборудования. Сточные воды образуются при промывке, а также по ходу 145 П-ООС 17.02-03-2012 технологического процесса и содержат растворенные органические вещества и взвешенные вещества. 6.2.14.2 Энергия Мембранная фильтрация – это технологический процесс, движущей силой которого является давление, для его создания необходима электроэнергия. При электродиализе электроэнергия необходима для переноса ионов. 6.2.15 Кристаллизация 6.2.15.1 Вода При операциях по кристаллизации вода используется для охлаждения, обычно в режиме рециркуляции. В зависимости от требуемого количества холода, вода рециркулирует по охладителям, градирням и охлаждающим бассейнам. После удаления кристаллов образуются сточные воды, содержащие растворимые органические вещества. 6.2.15.2 Твердые продукты на выходе В процессе рафинирования при необходимости используется активированный уголь. Отработанный активированный уголь либо восстанавливается, либо утилизируется как отходы производства. 6.2.15.3 Энергия Электричество необходимо для питания насосов и двигателей. Энергия требуется для системы охлаждения. 6.2.16 Удаление свободных жирных кислот нейтрализацией 6.2.16.1 Вода Для процесса нейтрализации требуется вода, в том числе для охлаждения. Сточные воды, образующиеся при комбинированной нейтрализации и отделении мыльной основы, имеют температуру около 100 °C. Сточные воды характеризуются высокой кислотностью и содержат соли сульфата натрия или хлорида натрия в высоких концентрациях. При использовании лимонной кислоты увеличивается значение показателя БПК сточных вод. Очистка производственных сточных вод с высокой концентрацией сульфатов (более 2000 мг/л) на коммунальных очистных сооружениях сточных вод (КОССВ) может вызвать коррозию бетона. Концентрация фосфора может быть высокой. Сточные воды могут также содержать жиры. 6.2.16.2 Выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух Система подкисления мыльной основы может служить источником запаха. 6.2.16.3 Твердые продукты на выходе Жирные кислоты считаются побочным продуктом. При очистке сточных вод после нейтрализации может образовываться большое количество ила из-за присутствия фосфатов и/или сульфатов. Сточные воды могут характеризоваться высокой концентрацией солей. 6.2.16.4 Энергия Пар необходим в качестве основного источника энергии для нейтрализации, а на отделение мыльной основы затрачивается значительное количество энергии. 6.2.17 Отбеливание 6.2.17.1 Выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух Возможно выделение запаха. 6.2.17.2 Твердые продукты на выходе Твердое вещество на выходе при отбеливании называется отработанной землей. Из-за высокого содержания масла существует риск самовозгорания. Отработанную землю при рафинировании масла можно добавить к муке, которая образуется при дроблении побочных продуктов. Отработанную землю, использованную для отбеливания отверждаемых масел, также можно использовать для добавления к муке, при условии, что она не содержит никеля и/или 146 П-ООС 17.02-03-2012 активированного угля. В противном случае, поскольку она обладает высокой температурой сгорания, ее используют в качестве источника энергии, например, в производстве бетона или для производства биогаза. 6.2.17.3 Энергия Пар необходим для извлечения масла из отработанной отбеливающей земли. Масло и отработанная отбеливающая земля нагреваются паром во время процесса отбеливания. 6.2.18 Дезодорация с помощью струйной отгонки 6.2.18.1 Вода Вода используется для охлаждения конденсаторов. Вода из барометрических конденсаторов может быть загрязненной. При прямоточном барометрическом конденсаторе тепловая нагрузка на поверхность воды равна потреблению пара в вакуумной системе. Образуемые сточные воды содержат растворимые органические вещества, взвешенные вещества и жиры. 6.2.18.2 Выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух Вакуумные насосы выделяют органические соединения, которые могут быть причиной возникновения запаха. 6.2.18.3 Твердые продукты на выходе В этом технологическом процессе образуются жирные кислоты и дистилляты. В большинстве случаев они рассматриваются в качестве побочных продуктов. 6.2.18.4 Энергия Для этого технологического метода требуется энергия в виде пара или электричества. Потребление электроэнергии варьируется в диапазоне 17 - 42 кВт-ч/т продукта (60 - 150 МДж/т), а потребление пара – в диапазоне 115 - 310 кВт-ч/т продукта (420 - 1120 МДж/т). 6.2.18.5 Шум Проблемы шума могут возникать из-за вентиляторов градирен. 6.2.19 Обесцвечивание 6.2.19.1Вода Во время запусков и остановок могут выделяться малые объемы водосодержащего продукта, который содержит малые количества твердого вещества. В некоторых случаях такой выброс перерабатывается (или повторно используется) в технологическом процессе. Тем не менее, концентрировать такой материал не всегда экономически целесообразно; в этом случае он сбрасывается в канализацию. Такие сточные воды могут содержать растворенные органические вещества, взвешенные вещества и растворенные твердые частицы. 6.2.19.2 Твердые продукты на выходе В процессе обесцвечивания образуются остатки на фильтре, состоящем из активного вещества, какой-либо используемой фильтрующей среды и некоторого количества остатков продукта. Такой твердый продукт на выходе иногда направляется утилизацию как отходы производства, или для разбрасывания/компостирования в зависимости от его природы. В зависимости от типа процесса/продукта, такой твердый продукт на выходе также можно использовать в качестве корма для животных. 6.2.19.3 Энергия Любое нагревание продукта, используемое для соответствия оптимальным условиям операции, обычно можно регенерировать с помощью стандартных систем регенерации тепла. Восстановление активированного угля включает сушку в печи при повышенных температурах в условиях отсутствия кислорода. Как правило, это осуществляется за пределами основного производства специализированными организациями. 147 П-ООС 17.02-03-2012 6.2.20 Дистилляция 6.2.20.1 Вода Остаточная жидкость, такая как барда, сбродившее сусло, кубовый остаток и отработанное сусло, сбрасывается из перегонных кубов. Сточные воды содержат взвешенные вещества и очень высокие уровни БПК. При наличии системы извлечения часть остатков перегонки может быть использована повторно. 6.2.20.2 Выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух Выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух включают пыль, ЛОС и запах. Возможны незначительные выбросы неконденсирующихся летучих веществ, в основном, двуокиси углерода и этанола из ректификационной колонки. Проблемы, связанные с перегонным кубом, отсутствуют. 6.2.20.3 Твердые продукты на выходе Концентрированную барду или сушеную барду можно использовать в качестве корма для животных, как сырье для производства продуктов на основе сахара и зерна, направить для разбрасывания на поля в качестве удобрений или в иных случаях утилизировать как отходы производства. Твердые вещества на выходе также используются для производства метана, при этом газ используется для производства энергии, что может улучшить энергетический баланс в процессе дистилляции. 6.2.20.4 Энергия Дистилляционная установка нагревается паром. Перегонные кубы потребляют от 12 до 13 кВт-ч на литр чистого спирта. 6.2.20.5 Шум Некоторое производственное оборудование может производить высокий уровень шума, например, во время концентрации барды или дегидратации спирта посредством адсорбции на молекулярных ситах. 6.2.21 Вымачивание 6.2.21.1 Вода Для вымачивания необходима вода, и впоследствии образуются сточные воды, содержащие растворенные органические вещества и взвешенные вещества. 6.2.21.2 Твердые продукты на выходе Может образовываться некоторое количество грязи, хотя она обычно удаляется во время вымачивания. Также на выходе могут присутствовать органические твердые вещества. 6.2.22 Растворение 6.2.22.1 Вода Во время очистки образуются сточные воды. Такие сточные воды могут содержать остатки продукта, например, порошок и масло после ополаскивания, что приводит к образованию растворенных органических веществ, растворенных твердых частиц и взвешенные вещества в сточных водах. 6.2.22.2 Выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух Выбросы пыли могут возникать при переворачивании мешков. Такие выбросы обычно незначительны и, в основном, не выходят за пределы производственных помещений. 6.2.22.3 Энергия Пар и электроэнергия используются во время процесса растворения. 6.2.23 Солюбилизация /Ощелачивание/ 6.2.23.1 Вода Сточные воды образуются при очистке оборудования и обычно содержат растворимые органические материалы, взвешенные вещества и жиры. 6.2.23.2 Выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух 148 П-ООС 17.02-03-2012 Выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух обычно состоят из паров воды, содержащих низкие концентрации ЛОС и пыли. Запах также может представлять собой проблему. 6.2.23.3 Энергия Пример типичных затрат энергии на тонну какао приведен в таблице 6.8. Таблица 6.8 - Типичные затраты энергии на тонну какао [1] Переработка продуктов Обработка щелочью жидких Электроэне ргия (кДж/кг) 35-70 Электроэне ргия (кВт-ч/кг) 0,010-0,019 Пар (кг/т ) 300500 зажимов 35-550 0,010-0,153 7001000 Пар (кВт -ч/т) 233389 548778 6.2.24 Брожение 6.2.24.1 Вода Вода используется для охлаждения ферментеров. Обычно используется вода для охлаждения из градирен или специальной прямоточной системы. Сточные воды образуются при очистке оборудования и емкостей. Они, как правило, содержат сырьевой материал и остатки ферментированного продукта. Дрожжи, как органический продукт, обладают высоким содержанием ХПК и взвешеннх веществ и являются основным фактором, наряду с несущей жидкой фазой, нагрузки сточных вод ХПК. 6.2.24.2 Выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух Выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух – это спирт и CO2, являющийся естественным продуктом спиртового брожения. При контролируемом процессе брожения распространена практика выбросов таких веществ в атмосферный воздух, хотя извлечение и повторное использование также возможны. Запах может также представлять собой проблему. 6.2.24.3 Твердые вещества на выходе Пивные дрожжи являются побочным продуктом, который широко используется вторично в качестве пищевого продукта или корма для животных. 6.2.24.4 Энергия Электроэнергия нужна для циркуляции воды для охлаждения. 6.2.25 Коагуляция 6.2.25.1 Вода Вода нужна для промывания казеинового сгустка. Сточные воды образуются во время очистки оборудования и содержат растворенные органические вещества и взвешенные вещества. 6.2.25.2 Энергия Энергия пара нужна для тепловой обработки, а электроэнергия необходима для охлаждения. 6.2.26 Проращивание 6.2.26.1 Вода Некоторое количество воды требуется для увлажнения воздуха. 6.2.26.2 Выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух Воздух в процессе проращивания насыщается парами воды и незначительным количеством ЛОС, которые могут выделять запах. 6.2.26.3 Энергия Энергия нужна для кондиционирования и циркуляции воздуха. 149 П-ООС 17.02-03-2012 6.2.27 Соление /вяление/ и маринование 6.2.27.1 Вода Рассол, который утилизируется после использования, или избыточное количество рассола из бассейна для погружения, сбрасываются как сточные воды. Сбрасываемое количество зависит от используемого метода соления, вяления засаливания или маринования. Такие сточные воды содержат поваренную соль, соли для посола и другие ингредиенты, а также растворимые компоненты продукта, такие как белки, которые выделяются из продукта во время соления. При очистке помещений и оборудования также образуются сточные воды, содержащие остатки посолочных компонентов, остатки продукта, растворенные органические вещества, растворенные твердые частицы и взвешенные вещества. 6.2.28 Копчение 6.2.28.1 Вода Сточные воды, образуемые во время очистки, содержат растворимые органические вещества, остатки из химических компонентов пара и жидкую фазу дыма, а также очистители. 6.2.28.2 Выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух Сильные запахи выделяются во время операций копчения и сушки. Во время копчения производится больше выбросов, чем на этапе сушки. Удаляемый дым также содержит ЛОС. Некоторые установки удаляют запахи из дыма перед тем, как он выбрасываются в атмосферу. 6.2.28.3 Твердые вещества на выходе В результате копчения образуется древесная зола. 6.2.28.4 Энергия Энергия нужна для дымообразования, нагревания и сушки. 6.2.29 Затвердевание 6.2.29.1 Вода Вода используется для целей охлаждения, поскольку температура конечного продукта не должна превышать 100 °C. Пар от умягченной и деминерализованной воды необходим для нагревания автоклавов и/или реакторов. Вода также используется для очистки установки. Потребление воды находится в пределах между 0,8 и 2 м3 питьевой воды и/или деминерализованной воды на тонну продукта, в зависимости от типа системы охлаждения. Потребление воды для охлаждения находится в пределах между 2 и 5 м3/т продукта [109]. Вода для очистки, полученная при проведении этих операций, может содержать следы никеля, который может накапливаться и таким образом загрязнять ил КОССВ. Образуемые сточные воды содержат растворимые органические вещества, взвешенные вещества и жиры. 6.2.29.2 Выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух Риск взрыва/пожара связан с выбросами водорода, например, в случае поломки установки. 6.2.29.3 Твердые вещества на выходе Твердое вещество на выходе содержит отработанный никель, который могут переработать специализированные организации. 6.2.29.4 Энергия Энергия поставляется в виде пара и электроэнергии. Общее потребление энергии составляет от 110 до 280 кВт-ч/т продукта (400 - 1000 МДж/т). 6.2.29.5 Шум Проблема шума может возникать в связи с градирнями, компрессорами или вакуумными системами. 6.2.30 Сульфитация 150 П-ООС 17.02-03-2012 6.2.30.1 Выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух Веществом, оказывающим вредное воздействие на окружающую среду, является SO2, тем не менее, оно легко поглощается обрабатываемой жидкостью, например, вином, а действительные остаточные выбросы крайне малы. 6.2.31 Карбонатизация 6.2.31.1 Выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух Избыточное количество CO2 выбрасывается в атмосферный воздух. Если используется печь для обжига извести, то выброс CO2 происходит из-за неизбежно неполного сгорания в печи. Также образуются продукты горения SO 2 и NOx, которые выбрасываются в атмосферу в сопровождении небольшого количества пыли. Известегасители, используемые совместно с печами, также будут выделять небольшое количество пыли. В печах обычно используется вентиляция с избыточным давлением. Дымовые газы из стандартной печи пропускаются через слой воды перед введением в технологический процесс. Выделяемые газы и пары из емкостей для карбонатизации содержат NH3, CO и другие газы с запахом. 6.2.31.2 Твердые вещества на выходе Любой осадок, образующийся во время карбонатизации, отделяется от сахарного сиропа и иногда направляется для разбрасывания отходов на поля в качестве удобрений. Остатки от производства и гашения извести направляются на утилизацию как отходы производства или, например, используются для строительства дорог в качестве покрытия или основания. 6.2.31.3 Шум Если используется печь для обжига извести, то загрузка известняка и кокса может производить шум, слышимый за пределами производственного участка. 6.2.32 Карбонизация 6.2.32.1 Выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух Существует риск аварийных выбросов CO2. 6.2.32.2 Энергия Энергия требуется для работы теплообменников и охлаждающих устройств. 6.2.33 Нанесение покрытия/распыление/глазирование/агломерация/ инкапсулирование 6.2.33.1 Вода Сточные воды образуются при очистке оборудования. Они содержат остатки продукта, состоящие из растворенных органических веществ, взвешенных веществ и жиры. 6.2.33.2 Выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух Выделяется запах. 6.2.33.3 Твердые продукты на выходе На выходе образуется твердый продукт, который содержит органические и неорганические вещества. 6.2.34 Выдержка 6.2.34.1 Вода Вода используется для очистки, при этом образуются сточные воды, которые содержат растворимые органические вещества и взвешенные вещества. 6.2.34.2 Выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух Выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух включают запах и ЛОС. 6.2.34.3 Твердые продукты на выходе На выходе образуется твердый продукт, который содержит органические вещества. Также могут образовываться отходы упаковки. 151 П-ООС 17.02-03-2012 6.2.35 Плавление 6.2.35.1 Вода Во время очистки образуются сточные воды. Такие сточные воды, как правило, имеют высокий уровень БПК и могут содержать взвешенные вещества и жиры. 6.2.35.2 Выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух Выделение запаха может возникнуть в процессе сухого плавления, например, остатков мяса. 6.2.35.3 Твердые продукты на выходе При некоторых процессах плавления рассматривается как сопутствующий продукт. остается твердая фаза, которая 6.2.35.4 Энергия В процессе плавления пар используется как основной энергетический компонент. 6.2.36 Бланширование 6.2.36.1 Вода Выщелачивание сахаров, крахмалов и других растворимых органических соединений из сырых фруктов и овощей в бланшировочной воде приводит к высоким уровням БПК, взвешенных веществ и растворенных твердых частиц. Поскольку бланшировочная вода обычно повторно используется/очищается, объем сточных вод при бланшировании, как правило, относительно мал. Тем не менее, при этом в сточных водах обычно концентрируются загрязнители. 6.2.36.2 Выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух В атмосферный воздух может выделяться пар. В зависимости от бланшируемого сырьевого материала, выбрасываемый воздух может содержать низкие уровни ЛОС, которые могут характеризоваться низким уровнем образования запаха. 6.2.36.3 Твердые продукты на выходе Некоторые твердые органические вещества могут накапливаться на дне бланширователей. Их необходимо периодически удалять. 6.2.36.4 Энергия Энергия используется для нагревания бланшировочной воды. 6.2.37 Варка и кипячение 6.2.37.1 Вода Сточные воды образуются во время переработки и очистки и содержат остатки продукта. Образуемые сточные воды также содержат растворенные органические вещества, взвешенные вещества, жиры, растворенные твердые частицы и, возможно, нитраты, нитриты, аммиак и фосфаты. 6.2.37.2 Выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух Выбросы в атмосферный воздух включают запах и ЛОС. 6.2.37.3 Твердые продукты на выходе 152 П-ООС 17.02-03-2012 Твердые продукты на выходе, содержащие органические вещества и жиры, могут образовываться при очистке оборудования для тепловой обработки продуктов. 6.2.37.4 Энергия Для варка и кипячения используют энергию для нагревания, например, для образования пара. 6.2.38 Выпекание 6.2.38.1 Вода Образуются сточные воды, которые содержат растворимые органические вещества, взвешенные вещества и жиры. 6.2.38.2 Выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух Во время выпечки ЛОС, запах и CO2 выделяются в атмосферный воздух вместе с водяным паром. Типовая пекарня производственной мощностью в 340 тонн в день характеризуется выбросам в атмосферный воздух из печей, содержащими этанол в концентрации примерно 1 г/Н-м3. 6.2.38.3 Твердые продукты на выходе На выходе образуется твердые продукты, которые содержит органические вещества. Некоторое количество отходов образуется при сухой очистке. 6.2.38.4 Энергия Печи нагреваются с использованием электроэнергии, природного газа или нефти. В случае инфракрасных печей применяются особые типы горелок. Использование энергии для выпекания, как правило, варьируется в диапазоне 0,125 – 0,167 кВт-ч/кг продукта (450 - 600 кДж/кг). 6.2.39 Обжаривание 6.2.39.1 Вода Малое количество воды используется для быстрого охлаждения, например, обжаренных зерен кофе, круп и цикория. Такая вода частично выпаривается и выделяется в атмосферу и частично поглощается продуктом, например, кофе. 6.2.39.2 Выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух Выбросы, исходящие как из аппарата для обжаривания кофе, так и из охлаждающего аппарата, содержат компоненты, вызывающие запах, CO2, NO2 и ЛОС. Концентрация ЛОС, вызывающих запах, для выбросов, исходящих из аппарата для обжаривания, выше, чем для выбросов из охлаждающего аппарата. Уровни ЛОС выше, если продукт обжаривается сильнее, например, когда температура продукта в конце процесса обжаривания выше. Выбросы при получении кофе слабой и сильной обжарки, т.е. до получения очень темного обжаренного продукта, могут различаться между собой в 10 раз. В случае аппаратов для обжаривания партий продукта, более высокие концентрации выделяются непосредственно перед окончанием процесса обжаривания. При использовании аппаратов для обжаривания непрерывного действия выбросы также являются непрерывными. Абсолютный уровень ЛОС зависит от температуры продукта в конце обжаривания; количества воздуха, используемого для обжаривания, и оказывающего разжижающее воздействие на слой продукта; самого продукта и времени обжаривания. Выбросы органических веществ и потеря органических веществ при обжаривании являются результатом 153 П-ООС 17.02-03-2012 распада или химической реакции, например, хлорогеновой кислоты, лимонной кислоты, щавелевой кислоты, сырых белков и тригонеллина. Азотсодержащие соединения, например, амины, и серосодержащие соединения, например, меркаптаны, оказывают значительное воздействие на запахи, выделяемые установками по обжариванию кофе. В случае неочищенного газа, измеренное содержание пахучих веществ составляет вплоть до 300000 OU/Н-м3. Образуется массовая концентрация общего содержания органического углерода (ОСОУ) вплоть до 10000 мг/Н-м3. Также образуются аммиак, оксиды азота, двуокись углерода и окись углерода. Выбросы пыли также могут представлять собой проблему. 6.2.39.3 Твердые продукты на выходе Твердые выходы включают, например, кожуру кофейных зерен. В случае кофе, твердый продукт на выходе может составлять от 0,1 до 1,5 % количества необжаренных кофейных зерен. 6.2.39.4 Энергия Действительное потребление энергии зависит от типа используемого аппарата для обжаривания, а также от разработанной системы использования дымовых газов. 6.2.40 Жарение 6.2.40.1 Вода Сточные воды образуются при очистке оборудования и содержат жиры, в форме свободного жира и эмульгированного жира, а также других остатков продукта. Такие сточные воды также содержат взвешенные вещества, растворенные органические вещества и растворы кислоты/щелочи. 6.2.40.2 Выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух Воздух над обжарочным аппаратом удаляется для предотвращения выбросов загрязняющих веществ в рабочую зону. Выбросы загрязняющих веществ могут содержать ЛОС, такие как продукты распада пищевого масла. Запах также может представлять собой проблему, связанную с выбросами загрязняющих веществ. 6.2.40.3 Твердые продукты на выходе Масло, срок годности которого подошел к концу, необходимо утилизировать как отходы производства. В твердых продуктах на выходе также могут содержаться неорганические вещества. 6.2.40.4 Энергия Обжарочная печь обычно работает на жидком топливе или нагревается за счет пара. 6.2.41 Темперирование (Термизация) 6.2.41.1 Вода Вода используется для системы охлаждения с рециркуляцией охлаждающей воды. Образуемые сточные воды содержат растворимые органические вещества и взвешенные вещества. 6.2.41.2 Энергия Электроэнергия необходима охлаждения. 154 для насосов, двигателей и для системы П-ООС 17.02-03-2012 6.2.42 Пастеризация, стерилизация и стерилизация при сверхвысокой температуре (UHT) 6.2.42.1 Вода Вода или другая охлаждающая жидкость необходимы для охлаждения после тепловой обработки. Охлаждение после обработки стерилизацией при сверхвысоких температурах UHT может проводиться в два этапа, т.е., сначала посредством мгновенного охлаждения в вакуум-охладителях с установлением нормального давления, за которым следует охлаждение водой. В случае асептического или горячего наполнения образуются потери как органических, так и неорганических веществ в виде отложений на теплопередающей поверхности. Позже они сбрасываются в сточные воды во время мойки оборудования. В случае тепловой обработки после консервирования или бутилирования необходима хлорированная холодная вода, что приводит к образованию сточных вод, содержащих растворенные органические вещества и взвешенные вещества. 6.2.42.2 Энергия Для тепловой обработки требуется энергия, обычно в виде пара или горячей воды. После тепловой обработки энергия может быть извлечена посредством теплообмена в установке по рекуперации тепла. Для конечного охлаждения нужна охлаждающая вода. Охлаждение может сопровождаться однократным охлаждением, при котором вода для охлаждения охлаждается в градирне или в системе рециркуляции охлаждающей воды. Последняя использует систему механического охлаждения, поэтому она потребляет энергию. 6.2.43 Сгущение (жидкость в жидкость) 6.2.43.1 Вода Удаление отложений во период очистки и потери продукта во время запусков и остановок определяют загрязнение органическими и неорганическими веществами сточных вод. Во время испарения воды из продукта образуется конденсат. В зависимости от содержания в нем, например, органических, неорганических веществ и взвешенных веществ, такой конденсат можно использовать повторно в технологическом процессе или очистить на КОССВ. Конечные пары конденсируются в открытом или закрытом конденсаторе с использованием воды для охлаждения. Сточные воды содержат растворенные органические и неорганические вещества и взвешенные вещества. 6.2.43.2 Выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух Иногда неконденсирующиеся газы выделяются в атмосферный воздух, чтобы обеспечить эффективный теплообмен. Возникающее вредное воздействие на окружающую среду зависит от состава удаляемых газов. Пыль и запах также могут представлять собой проблему. 6.2.43.3 Энергия Потребность в паре для однокорпусного испарителя варьируется в диапазоне от 1,1 до 1,2 тонн пара на тонну испаренной воды. Потребность в энергии можно снизить при использовании многокорпусных испарителей. В случае двухкратного или трехкратного воздействия, потребность в паре снижается соответственно до 0,6 – 0,7 и 0,4 тонн на тонну испаренной воды. Потребление пара также можно уменьшить 155 П-ООС 17.02-03-2012 путем механической или термической рекомпрессии пара (см. разделы 4.2.9.2.1 и 4.2.9.2.2) Иногда можно использовать отходящие газы для рекуперации энергии из других процессов, таких как сушка (см. раздел 6.2.44). 6.2.43.4 Шум Шум часто образуется в процессе сгущения на вакуум-выпарных аппаратах, в частности, при работе термокомпрессора, механического компрессора, паровых эжекторов и из-за высокой скорости течения пара или жидкости в трубопроводе. Интенсивность таких шумов можно снизить путем применения соответствующей звукоизоляции. Шум также может образовываться при работе насосов из-за кавитации. 6.2.44 Сушка (жидкость в твердое вещество) 6.2.44.1 Вода Использование воды обычно сводится к мойке оборудования. Используемое количество зависит от типа оборудования. Во время мойки образуются сточные воды, содержащие растворимые органические вещества и взвешенные вещества. Когда используются скрубберы, образуются сточные воды, содержащие органические материалы, в виде мелкодисперсной пыли. 6.2.44.2 Выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух При сушке горячим воздухом, образуется газ/пар, который выбрасывается в атмосферный воздух. Такой газ/пар может содержать пыль и ЛОС, которые образуются из продукта. В таком случае может возникать проблема запаха. В этом случае может потребоваться дополнительная обработка отходящих газов. Если сушка производится при использовании горелок с прямой подачей топлива или газа, исходящие газы могут содержать CO2, CO, SO2, NOx, в зависимости от источника тепла и типа горелки. Необходимо соблюдать требования по безопасности пищевых продуктов, особенно при сушке пищевых продуктов длительного хранения. 6.2.44.3 Твердые продукты на выходе Твердый продукт может образовываться на выходе, когда оборудование освобождается для следующей партии или мойки. Такой твердый продукт на выходе может состоять из сырьевого материала, остатков продукта и пыли, которые были извлечены из исходящего воздуха. Твердые продукты/пыль можно повторно использовать в технологическом процессе или продать в качестве корма для животных. 6.2.44.4 Энергия В случае испарения воды теоретически требуется 0,611 кВт-ч/кг (2,2МДж/кг) энергии. На практике, из-за потерь энергии в процессе, потребление энергии для испарения воды варьируется в диапазоне 0,694 – 0,972 кВт-ч/кг (от 2,5 до 3,5 МДж/кг). 6.2.44.5 Шум Шум может возникать из-за воздухоприемных и воздуховыпускных отверстий сушильных аппаратов, а также работы распылительных устройств. Если для уменьшения шума в воздуховыпускных отверстиях используются акустические экраны, такие экраны необходимо периодически проверять на предмет их эффективности. 156 П-ООС 17.02-03-2012 6.2.45 Дегидратация (твердое вещество в твердое вещество) 6.2.45.1 Вода Вода может использоваться для очистки оборудования, при этом образующиеся сточные воды содержат растворенные органические вещества и взвешенные вещества. Печи для сушки солода подвергаются химической очистке. 6.2.45.2 Выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух В процессе дегидратации горячим воздухом высвобождается воздух с парами воды, содержащими ЛОС и пыль. Если обезвоживание проводится при использовании горелок с непосредственной подачей топлива, выхлопные газы могут также содержать CO2, CO, SO2, и NOX, в зависимости от источника тепла и типа горелки. В зависимости от типа сырьевого материала или продукта, пыль может быть липкой и влажной, например, мука при переработке масличных семян. Сухую пыль можно отфильтровать, а мокрую пыль можно извлечь при использовании циклонных пылеуловителей. Запах может также представлять собой проблему, на которую необходимо обращать внимание. 6.2.45.3 Твердые продукты на выходе Твердый органический материал может образовываться, когда оборудование освобождается для следующей партии или для очистки. Такие продукты на выходе могут состоять из сырьевого материала, остатков продукта и пыли. Твердые продукты/пыль можно повторно использовать в технологическом процессе или использовать в качестве корма для животных. 6.2.45.4 Энергия В случае испарения воды теоретически требуется 0,611 кВт-ч/кг (2,2Мдж/кг) энергии. Тем не менее, на практике этот показатель в значительной мере зависит от типа используемого сушильного аппарата и может варьироваться в диапазоне 0,556 - 1,08 кВт-ч/кг (2,0 - 3,9МДж/кг). Паровые сушильные аппараты могут потреблять значительно меньше энергии, если они оказывают многократное воздействие (многокорпусное испарение). Иногда для сушки продуктов используются исходящие газы, полученные на сжигающей установке (CHP), при этом уменьшается непосредственное потребление энергии. Потребление энергии на дегидратацию можно в дальнейшем уменьшить путем увеличения содержания сухого вещества в мокром продукте. Этого можно достигнуть посредством предварительного выпаривания или при использовании специального оборудования для обезвоживания. 6.2.45.5 Шум Шум может возникать из-за воздухоприемных и воздуховыпускных отверстий сушильных аппаратов. 6.2.46 Остужение, охлаждение и холодная стабилизация 6.2.46.1 Вода Вода может использоваться в качестве охлаждающей житкости в прямоточной системе. При рециркуляции воды для охлаждения можно использовать градирни с замкнутым циклом. 6.2.46.2 Выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух 157 П-ООС 17.02-03-2012 При криогенном охлаждении образуются выбросы газообразных N2 или CO2. Течи холодильного оборудования могут привести к выбросам хладагента. 6.2.46.3 Энергия Электроэнергия нужна для привода насосов, по которым циркулирует вода для охлаждения или вентиляторов при воздушном охлаждении. Для охлаждения с использованием механических систем охлаждения, как правило, требуется мощность 0,3- 1,0 кВт. Тем не менее, в общем, потребление энергии ими значительно меньше общего количества энергии, необходимого для производства и использования жидких N2 или CO2. 6.2.46.4 Шум Проблема шума может возникнуть из-за вентиляторов и градирен. 6.2.47 Шоковая заморозка 6.2.47.1 Вода При иммерсионной заморозке могут образовываться сточные воды, содержащие использованный охлаждающий раствор. 6.2.47.2 Выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух При криогенной заморозке образуются выбросы газообразных N2 или or CO2. 6.2.47.3 Энергия Потребление энергии является основной экологической проблемой. Электроэнергия нужна для работы вентиляторов для циркуляции воздуха в морозильном аппарате. Например, глубокая заморозка является наиболее энергоемким этапом при производстве овощей, замороженных при низкой температуре, при этом потребляется 80 - 280 кВт-ч/т замороженных овощей. Также потребляется энергия в виде горячей воды, равная примерно 0,003 кВт-ч/м2 (0,01 МДж/м2) поверхности пола туннеля/час работы. Потребление энергии морозильным туннелем зависит от многих факторов, и следующий перечень поясняет это на примере заморозки фруктов и овощей [32]. Потребление энергии зависит от: - типа замораживаемых пищевых продуктов, например, объемные овощи, такие как соцветия цветной капусты, сложнее заморозить, чем мелкие овощи, такие как горох или морковь кубиками; - температуры пищевых продуктов на входе в морозильный туннель. Чем выше такая температура, тем большее количество тепла нужно удалить из пищевых продуктов перед их заморозкой; - массовой скорости потока пищевых продуктов. Чем выше скорость потока, тем большее количество тепла необходимо удалить, и тем выше потребность в холодном воздухе в туннеле; - продолжительности обработки, которой также определяется потребность в холодном воздухе в морозильном туннеле. Чем больше продолжительность обработки, тем больше вероятность того, что пищевые продукты заморозятся. Продолжительность обработки прямо пропорциональна толщине слоя пищевых продуктов; - потребления энергии, которое определяется скоростью потока воздуха в морозильном туннеле. Чем выше скорость потока воздуха, тем лучше теплообмен между испарителями и воздухом, с одной стороны, и воздухом и пищевыми продуктами, с другой стороны. Более высокая скорость потока воздуха приводит к более высокому потреблению энергии вентиляторами и к более высокой нагрузке на систему охлаждения для морозильного туннеля, т.к. всю эту энергию необходимо отвести; - эффективности или коэффициента полезного действия (КПД), который играет 158 П-ООС 17.02-03-2012 важную роль в потреблении энергии морозильными туннелями. Как показано выше, эффективность в основном определяется конденсацией и температурой испарителя. Потребление энергии на единицу веса замороженных продуктов в значительной мере зависит от параметров, установленных для температуры испарителя, скорости вентилятора и скорости потока продукта, а также давления конденсации и типа обрабатываемого продукта. Поскольку на потребление энергии влияет множество факторов, соответственно, в отношении потребления можно только наметить его широкий диапазон [32]. 6.2.47.4 Шум Проблема шума может возникнуть в связи с работой вентиляторов. 6.2.48 Сублимационная сушка /лиофилизация/ 6.2.48.1 Вода Конденсированная вода, полученная из высушенного продукта, утилизируется как сточные воды. Объем этой воды зависит от изначального содержания воды в материале и типе высушиваемого материала. Сточные воды содержат растворенные органические вещества и взвешенные вещества. 6.2.48.2 Энергия При сублимационной сушке в основном используется электроэнергия. 6.2.49 Упаковка и наполнение 6.2.49.1 Вода Сбросы сточных вод возникают из-за пролива продукта. Сточные воды образуются, например, при очистке стеклянных емкостей и бочек. Если используется возвратная тара, пригодная для повторного использования, в сточных водах также будут содержаться остатки продукта. При очистке установки и оборудования также образуются сточные воды, которые обычно содержат растворенные органические вещества и взвешенные вещества. 6.2.49.2 Выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух Процесс упаковки и наполнения сопровождается выбросами пыли. 6.2.49.3 Твердые продукты на выходе Твердые отходы включают отходы, образующиеся, например, из-за сбоев/неэффективности упаковочной машины во время фасовки, и производственные отходы при укупорке, особенно во время запусков и остановок машины. Такие процессы, как выдувание стеклянных бутылок, обычно совершаются поставщиками за пределами предприятия, но отходы могут возникать из-за поломок на месте. Выдувание бутылок из полиэтилентерефталата (PET) может производиться на площадке с использованием либо гранул PET, либо поставляемых предварительных заготовок. При этом образуются отходы. Цилиндрические банки из алюминия или стали и алюминиевые донышки банок изготавливаются предварительно, за пределами предприятия. Коробки из многослойного картона и пакеты производятся на площадке. При этом образуются отходы из обрезков. Небольшие количества твердых отходов образуются от использования чернил и при очистке печатного оборудования. При смазке оборудования и в транспортной системе также образуются отходы. Некоторая упаковка перерабатывается. 6.2.49.4 Энергия Энергия потребляется наполнительным/укупорочным/упаковочным оборудованием и при других сопутствующих действиях. 6.2.49.5 Шум Шум может представлять собой проблему, связанную с линиями розлива в бутылки. 6.2.50 Заполнение упаковки газом и хранение в газовой среде 6.2.50.1 Выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух 159 П-ООС 17.02-03-2012 Все смеси газов, используемые в вышеуказанных процессах, поставляются на упаковочные установки либо в предварительно смешанном виде, либо в виде отдельных газов, которые смешиваются на месте. Выбросы газов, например, CO2, возможны во время технологических процессов или в результате аварии. 6.2.51 Очистка (мойка) и дезинфекция 6.2.51.1 Вода Для очистки (мойки) и дезинфекции требуется большое количество воды. На многих установках этот процесс потребляет наибольшее количество воды, при этом ее количество зависит от типа и размера оборудования, которое необходимо очистить и обрабатываемых материалов. При очистке и дезинфекции образуются сточные воды, которые обычно содержат растворимые органические вещества, жиры, взвешенные вещества, нитраты, нитриты, аммиак и фосфаты, образующиеся из остатков продукта и удаляемых осажденных твердых веществ. В них также содержатся остатки моющих средств, например, растворов кислоты или щелочи. В основном, используемые средства очистки и дезинфекции сбрасываются в сточные воды, либо в своем изначальном виде, либо в виде продуктов реакций. 6.2.51.2 Твердые продукты на выходе Остатки продуктов могут быть извлечены во время очистки. 6.2.51.3 Энергия Очистка обычно проводится при повышенной температуре, что, соответственно, требует использования энергии для нагрева воды и парообразования. 6.2.52 Производство и потребление энергии 6.2.52.1 Вода Химические вещества для очистки бойлера, кремний и другие растворимые минералы концентрируются внутри бойлеров. Их удаляют путем водной продувки бойлера на скорости от 1 % до более чем 10 % от скорости парообразования. Продувочная вода сбрасывается и очищается либо на локальных очистных сооружениях, либо на КОССВ. Продувку необходимо проводить для поддержания эффективной и предельно безопасной работы бойлера. 6.2.52.2 Выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух Основные продукты, образующиеся в результате процесса горения – это CO2 и пары воды. Выбросы CO2, образующиеся при сжигании угля, почти в два раза превышает выбросы при сжигании природного газа. Образуемые и выбрасываемые загрязняющие вещества, например, SO2, CO, NOx и пыль, зависят от типа топлива, процесса горения и конструкции сжигающей установки. Выбросы SO2 являются результатом сернистости топлива. В газе сера содержится только в следовых количествах. В газойле содержится до 0,1 % серы по весу. В угле содержится от 0,5 % до 2,5 % серы по весу. В нефтяном топливе может содержаться до 3,5 % серы по весу. Выбросы NOx зависят не только от топлива, но также от конструкции самого сжигающего агрегата и температуры пламени. Как правило, газ не содержит какихлибо значительных количеств азотных соединений, но при окислении азота в воздухе горения будет образовываться NO x. Таким образом, количество NOx, образующееся при горении газа, является наиболее низким по сравнению с количеством, образующимся при горении любого ископаемого топлива. Выбросы NOx можно уменьшить путем нагнетания пара в камеру сжигания газовой турбины или путем использования горелки с низкой эмиссией NOx. Когда продукт нагревается путем непосредственного контакта с горючими газами, в технологический воздух выделяются ЛОС и запахи. Выделяемое в дымовой трубе тепло зависит от типа топлива и конструкции установки. Потребление электроэнергии не приводит к выбросам на установках ППНМ, 160 П-ООС 17.02-03-2012 поскольку выбросы образуются на электростанции. Информация о выбросах на крупных сжигающих установках, т.е. на установках с проектной тепловой потребляемой мощностью, превышающей 50 MВт, приводится в документе «Крупные сжигающие установки, Справочник по наилучшим доступным техническим методам» [220]. 6.2.52.3 Твердые вещества на выходе При использовании бойлеров, работающих на твердом топливе, образуется пепел, а также накипь и нейтральный слой нагара, которые удаляются во время периодического обслуживания и очистки бойлера. Их направляют на утилизацию как отходы производства. 6.2.52.4 Шум Нормальная работа бойлера не приводит к возникновению шума за пределами установки, но уровень шума также зависит от мер, предпринимаемых для его снижения с учетом близости соседних зданий. В моменты прерывания процесса и во время испытания и пуска в эксплуатацию возможны краткие периоды работы предохранительно-разгрузочного клапана бойлера. Вероятнее всего, что шум - это локальное воздействие эффект установки, но он может явиться источником временных неудобств. Крупные разгрузочные клапаны могут быть оснащены глушителями. 6.2.53 Использование воды 6.2.53.1 Вода Сточные воды, образующиеся при регенерации воды или при других процессах, сбрасываются в канализацию. Можно применять минимизацию потребления воды путем оптимизации процессов и повторного использования воды. 6.2.53.2 Твердые вещества на выходе Минеральный шлам и отработавшие смолы, образующиеся при технологических процессах по очистке воды, необходимо утилизировать как отходы производства. 6.2.54 Создание вакуума 6.2.54.1 Вода Вода используется в водокольцевых вакуумных насосах для охлаждения и герметизации. Для уменьшения потребления воды она обычно рециркулирует в системах с замкнутым циклом, при этом отвод определяется конденсирующимися летучими веществами. Образуются сточные воды, которые содержат растворимые органические вещества. Если для создания вакуума используются пароструйные эжекторы, необходимо конденсировать не только воду, выходящую из установки с откаченным воздухом, но также приводной пар струйных эжекторов. Обычно это происходит в струйном конденсаторе. При этом вода используется для конденсации пара вместе с любыми летучими веществами, которые им переносятся. В случае крупных установок, например, во время рафинирования сахара или пищевого масла, объем воды, используемой для конденсации пара, может быть значительным. Переносимые паром летучие вещества конденсируются в воде, тем самым повышая уровень растворенных органических веществ. Чтобы уменьшить потребление воды, можно использовать рециркуляцию воды через градирни, в таком случае требуется отвод конденсированного пара в систему, что может привести к концентрации органических веществ в воде. При использовании холодильников с наружным охлаждением или теплообменников, объем конденсата соответствует объему отводимого пара и других конденсирующихся летучих веществ и будет включать в себя любые переносимые паром органические летучие вещества. 6.2.54.2 Выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух 161 П-ООС 17.02-03-2012 В зависимости от обрабатываемого материала, воздух, откачиваемый вакуумными насосами, может содержать летучие вещества, которые при отсутствии надлежащего контроля могут повлечь за собой проблемы с запахом. Возможны выбросы неконденсирующихся веществ в атмосферный воздух пароструйными эжекторами. В зависимости от обрабатываемого материала, такие выбросы могут привести к выделению запахов. Если вода конденсатора рециркулирует по охлаждающим башням, ветровое течение/туман из башен может привести к выделению запахов. В таком случае можно использовать непрямую рециркуляцию с теплообменниками с двумя циклами. Теплообменники необходимо регулярно очищать. 6.2.54.3 Энергия Использование энергии будет зависеть от типа используемого компрессора, достигаемого абсолютного давления и размера системы. Для крупномасштабных операций потребление может быть обоснованно высоким. 6.2.54.4 Шум Шум может возникать из-за работы вентиляторов, связанных с градирнями. 6.2.55 Замораживание 6.2.55.1 Вода Потребление воды может быть значительным, в случае если вода используется в качестве охлаждающей среды для конденсатора в прямоточной системе. Рециркуляция воды для охлаждения через градирню уменьшает потребление воды. Необходимо предотвращать аварийный выброс жидкого аммиака. 6.2.55.2 Выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух Холодильное оборудование, которое, в основном, содержит NH3 или (H)CFCs, не выделяет хладагенты, если его эксплуатация и обслуживание проводятся должным образом, поскольку это закрытая система. Аварийная поломка или утечка могут стать причиной выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух, поэтому нужно минимизировать риск аварии. 6.2.55.3 Энергия Холодильное оборудование потребляет большое количество электроэнергии. 6.2.55.4 Шум Шум, производимый компрессорами холодильного оборудования, может представлять собой проблему. 6.2.56 Производство сжатого воздуха 6.2.56.1 Выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух Выбросы в атмосферный воздух, как правило, минимизируются благодаря использованию фильтров для удаления масла и других примесей, чтобы обеспечить качество сжатого воздуха на уровне пригодного для пищевых продуктов. 6.2.56.2 Энергия Энергия потребляется компрессором. 6.2.56.3 Шум Шум может представлять собой проблему. 6.3 Показатели потребления воды и сбросов сточных вод в некоторых отраслях производства пищевых продуктов, напитков и молока (ППНМ) Типовые операции в отдельных отраслях описаны в 5.2. В таблице 6.9 приведен краткий обзор потребления воды и объемов сбросов сточных вод для ряда технологических процессов ППНМ. Некоторые значения потребления воды и сбросов сточных вод отличаются, это обусловлено особенностями проведения процессов. 162 П-ООС 17.02-03-2012 Таблица 6.9 - Краткий обзор потребления воды и объемов сточных вод при производстве ряда ППНМ Наименование продукта Потребление воды 2-20 м3/т Объем сточных вод 10-25 м3/т Единица измерения ** Источник Мясо и птица [41], [89] Рыба Филетирование сельди 3,3-10 м3/т [27], [28] Скумбрия 20-32 м3/т 2-40 м3/т ** Белая рыба 4,8-9,8 м3/т Переработка креветок 23-32 м3/т 1 Фрукты и овощи Консервированные фрукты 2,5-4,0 м3/т Фруктовые соки 6,5 м3/т [5], [74], [134], [140] Овощные консервы 3,5-6,0 м3/т Замороженные овощи 5,0-8,5 м3/т 11-23 м3/т * Овощи, замороженные при 2,5-5,0 м3/т низкой температуре Консервированные овощи 5,9-11 м3/т Картофель 2,4-9,0 м3/т Джемы 6 м3/т Детское питание 6,0-9,0 м3/т Крахмал Кукурузный 1,7-3 м3/т 1,4 м3/т [115], [152] 3 ** Пшеничный 1,7-2,5 м /т 1,8 м3/т Картофельный 0,7-1,5 м3/т 2 м3/т 2 Молочный 1-5 л/кг [152] Молоко и йогурты 0,6-4,1 л/л [42] Сыр 1,2-3,8 л/л Сухое молоко, сыр и/или 0,69-6,3 л/л ** жидкие молочные продукты 3 3 Молоко и йогурты 0,8-25 м /т 0,9-25 м /т [160] Сыр 1-60 м3/т 0,7-60 м3/т 3 3 Сухое молоко, сыр и/или 1,2-60 м /т 0,4-60 м /т жидкие молочные продукты Пиво 0,32-1 м3/гл 0,24-0,9 м3/гл * [69], [199] Сахарная свекла 0,233-1,5 м3/т ** [139], [152] Растительное масло Производство 0,2-14 м3/т 0,2-14 м3/т ** [65], [74] , [109], нерафинированного [134], [140], [182], растительного масла [185] Химическая нейтрализация 1-1,5 м3/т 1-1,5 м3/т Дезодорирование 10-30 м3/т 10-30 м3/т 3 Закалка 2,2-7 м /т Химическая очистка 0,25-0,8 м3/т 14-35 м3/т 3 * Производство оливкового 5 м /т [142] масла Традиционная экстракция 2-5 м3/т [74], [86] Трехфазная экстракция 6-8 м3/т Двухфазная экстракция 0,33-0,35 м3/т 3 3 Безалкогольные и 6-14 м /м 0,8-3,6 м3/м3 * [51] алкогольные напитки 1) Не применимо для переработки томатов 2) Не применимо для производства мороженого 3) За исключением воды для охлаждения * На единицу продукции ** На единицу необработанного сырья В этой таблице обобщены данные, приведенные в разделе 3.3. Некоторые данные о потреблении воды и объемах сточных вод не совместимы. Информация о применяемых процессах и технических методах, технологических условиях и методах отбора проб не предоставлена. 163 П-ООС 17.02-03-2012 6.3.1 Мясо и птица 6.3.1.1 Общие сведения 6.3.1.1.1 Вода При производстве мяса и птицы основным неблагоприятным фактором воздействия на окружающую среду являются сточные воды. Значительное количество воды используют для промывки и размораживания мяса. По имеющимся сведениям потребление воды составляет примерно 3-5 м3/т. Воду, используемую для размораживания, можно использовать повторно в замкнутом цикле [182]. При разделке и охлаждении туш животных применяют самые строгие санитарные требования. Это приводит к образованию относительно большого объема сточных вод после мойки технологического оборудования и производственных помещений. 6.3.1.1.2 Выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух Загрязнение атмосферного воздуха в основном происходит вследствие работы бойлерных и коптильных установок. В ходе технологического процесса могут образовываться неприятные запахи. Также к загрязнению атмосферного воздуха может привести утечка хладагента. 6.3.1.1.3 Твердые продукты на выходе При разделке и отделении мяса и птицы от костей остаются кости, жилки, сухожилия, хрящи, жир и шкура. Кости и жир можно использовать для производства клея, моющих средств, желатина, а также в пищевой, фармацевтической и кормовой промышленностях. Некоторые побочные продукты животного происхождения должны быть утилизированы в качестве отходов. Твердые продукты могут образовываться в процессе упаковки, например, отходы упаковочного материала. Жилки, хрящи, сухожилия используются как полуфабрикаты для кормления животных [ТУ РБ 02906526.017 – 2010 Полуфабрикат для кормления животных] В таблице 6.10 приведены части туш животных, являющихся побочными продуктами. Таблица 6.10 - Побочные продукты при разделке и отделении мяса от костей [134] Кости Жир Шкура Жилки, хрящи, сухожилия Побочные продукты при разделке/отделении от костей (% массы туш) Говядина Свинина Птица 5-9,5 1-2 12 3-6 6 1-2 0,3 0,2 0,8 6.3.1.1.4 Энергия Такие процессы тепловой обработки как кипячение, варка, пастеризация, сухая стерилизация и копчение потребляют значительное количество тепловой энергии. Кроме того, охлаждение, шоковая заморозка, размораживание, очистка и дезинфекция, применяемые при производстве мяса относятся к энергоемким процессам. 6.3.1.2 Производство мяса и птицы 6.3.1.2.1 Общие сведения Эта категория охватывает широкий ряд продукции и методов переработки, которые невозможно рассматривать по отдельности. Все линии, оборудование и зоны технологического процесса, не находящиеся в отведенных сухих зонах, требуют влажной уборки. В результате образовываются сточные воды, загрязненные продукцией, сырьевыми материалами и моющими 164 П-ООС 17.02-03-2012 химикатами. Если такие сточные воды сбросить в канализационную систему, увеличится ХПК, содержание жира и ВТЧ в сточных водах. В результате использования методов варки, включающих непосредственный контакт воды или пара с продукцией, также образуются сточные воды. Это же касается процедур варки, остужения, шоковой заморозки и упаковки. После промывания оборудования и возможных проливов ингредиенты, добавляемые в мясо, могут попасть в сточные вод. Жидкое тесто, хлебный мякиш и кулинарный жир, добавляемые в большом количестве, могут повлиять на уровень БПК, общее содержание взвешенных твердых частиц (ОСВТЧ), растительных жиров, масла и животных жиров в сточных водах. Пример - в Великобритании свежее мясо, в частности говядину плохого качества, часто обрабатывают ферментами растительного происхождения или плесневых грибов для улучшения мягкости. Мясо погружают в раствор или сбрызгивают ферментами. Ферменты представляют собой сложные органические структуры. Если оператор не убедится, что сброс ферментных растворов не сведен к минимуму, уровень БПК будет увеличиваться, и это может повлиять на биологию сооружения по очистке сточных вод (СОСВ) [13]. Как сообщают в Италии, этот технический метод у них не применяется [184]. В таблице 6.11. кратко обобщены сообщенные уровни потребления воды и сбросов сточных вод в итальянской мясной промышленности, выраженные на тонну готовой продукции при производстве вареного окорока. Технологическая схема процесса производства вареного окорока и лопаточных частей приведена на схеме 2.4. Таблица 6.11 - Показатели потребления воды и сбросов сточных вод при производстве вареного окорока в Италии [89.] Вареная ветчина Типовой процесс № Описание Потребление воды (м3/т) А.1 Перемещение хранение материалов А.2 Сортирование/просеива ние, классификация по качеству, шелушение, удаление плодоножек/отделение стеблей и очистка Промывание и размораживание Разделка, нарезание ломтиками, шинкование, измельчение через мясорубку, протирание и прессование Смешивание/купажирова ние, гомогенизация и конширование Формовка/разливка по формам и прессование Засаливание/вяление и маринование Копчение Нанесение покрытия/распыление/гл азирование/агломерация /инкапсулирование Варка и кипячение А.4 А.5 В.1 В.2 В.4 D.7 D.8 D.13 E.3 Объем сточных вод (кг/ХПК/т) и 0-15 0,5 ** * Твердые продукты на выходе (кг/т) ** (пластик/ картон) * (мясо) Энергия (кВт-ч/т) ** (жир) * ** (мясо) ** * (мясо) * * (мясо) * ** (соль) * * * * (зола) * (пыль) 2,5 *** Тепловая энергия (кг пара/т) ** ** * ** 165 П-ООС 17.02-03-2012 Обжаривание Жарение Темперирование Пастеризация, стерилизация и * обработка СТ F.3 Обезвоживание (из твердого состояния в твердое) H.1 Упаковка и наполнение U.1 Очистка и дезинфекция ** ** U.2 Генерирование и 0,25 * потребление энергии U.3 Использование воды U.4 Создание вакуума * U.5 Замораживание ** Общие итоговые данные типового оборудования (все типовые процессы не выполняют на каждом 4-181 10-21 оборудовании, поэтому итоговые данные не являются суммой показателей для каждого типового процесса) 1) Для размораживания водой применимо значение выше. * низкое потребление/сбросы ** среднее потребление/ сбросы *** высокое потребление/ сбросы E.5 E.6 E.7 E.8 * (пыль) ** ** * ** * (пыль) * *** * (пластик) ** * ** * * (смолы) * * ** 6.3.1.2.2 Производство салями и колбасы Основным фактором воздействия на окружающую среду при производстве колбасы является копчение и остужение. Древесный дым содержит много веществ, которые представляют угрозу здоровью. Например, полиароматические углеводороды, фенолы, нитрит, соединения, содержащие нитрозогруппу и угарный газ (СО). Поэтому в печах и помещениях должна быть установлена мощная вентиляция и местные отсосы. Дым может приводить к выбросам неприятных запахов в атмосферный воздух. Сила запаха выбросов коптильных печей зависит от процесса копчения, вентиляции и условий сушки. Типичная величина запаха в атмосферном воздухе составляет 5000-20000 гэ/м3. Коэффициент полезного действия газопромывной колонны для очистки выбросов из коптильной печи обычно составляет 50 - 70 %, измеряемый в гэ/м3. В вытяжном устройстве современной коптильной и варочной установки содержание углерода составило 1000 ppm. После термического окисления при температуре 815 °С и остужения при температуре 26 °С содержание углерода составило 5 ppm. Согласно исследованиям в Норвегии показатели загрязнения атмосферного воздуха от копчения на тонну продукта следующие: 0,3 кг СО, 0,15 кг неорганических частиц и 0,2 кг общего содержания органического углерода (ОСОУ). Кроме того, при исследовании варочной/коптильной камеры после термического окисления коптильных газов были обнаружены следующие выбросы: 7 мг ОСОУ/м 3 или 0,2 мг ОСОУ/м3 при производстве колбасы. Газ не содержал СО. В коптильных печах, на коптильных жердях и рамках откладываются копоть и смоляные соединения. Эти отложения необходимо удалять, для чего зачастую 166 П-ООС 17.02-03-2012 используют сильнодействующие щелочные детергенты. Поэтому сточные воды из коптильной камеры могут содержать большое количество химических соединений. Существует ограниченное количество информации об использовании технических средств и степени загрязнения от производства салями и венских сосисок. Одна из причин заключается в том, что на установках по переработке мяса или скотобойнях могут осуществляться другие виды деятельности, отличные от упомянутых в данном пункте, и у компаний нет достаточного разграничения показателей потребления воды и сбросов сточных вод для каждой производственной линии. Пример - В таблице 6.12 приведены данные удельного потребления электроэнергии и сбросов сточных вод при производстве салями и колбасы. воды и Таблица 6.12 - Удельное потребление воды и энергии, сбросов сточных вод при производстве салями и колбасы [41] Продукция Единица измерения* Салями Страна Дания Вода м3/т 7,5 Энергия кВт-ч/т неизвестно Тепло кВт-ч/т 1240 Рекуперация кВт-ч/т неизвестно Общее кВт-ч/т неизвестно количество энергии БПК кг/т Азот г/т Фосфор г/т * т означает тонны готовой продукции Салями Разное Дания 5,3 1000 900 230 2130 Швеция 7,7 750 1000 250 2000 Разные колбасы Норвегия 10 1300 450 неизвестно 1750 4,7 300 140 15 8-10 В таблице 6.13. обобщены показатели потребленияводы и сбросов сточных вод, выраженные на тонну готовой продукции, в итальянской мясной промышленности по производству консервированной мясной продукции. Таблица 6.13 - Показатели потребления воды и сбросов сточных вод при производстве консервированной мясной продукции в Италии [89] Консервированная продукция, например, колбаса, разделанная свиная туша, ветчина, бекон и т.д. Типовой процесс Потребление Объем Твердые Энергия ТТепло воды (м3/т) сточных вод продукты на (кВт-ч/т) вая № Описание (кг/ХПК/т) выходе энергия (кг/т) (кг пара/т) А.1 Перемещение и ** (пластик/ * хранение материалов картон) А.2 Трансортирование/про * (мясо) * сеивание, классификация по качеству, шелушение, удаление плодоножек/отделение стеблей и очистка А.4 Промывание и * *** ** (жир) * ** А.5 размораживание В.1 Разделка, нарезание ** (мясо) ** ломтиками, шинкование, 167 П-ООС 17.02-03-2012 измельчение через мясорубку, протирание и прессование В.2 Смешивание/купажиро * (мясо) * вание, гомогенизация и конширование В.4 Формовка/разливка по * (мясо) * формам и прессование D.7 Засаливание/вяление ** (соль) * и маринование D.8 Копчение ** F.3 Обезвоживание (из * (пыль) *** *** твердого состояния в твердое) H.1 Упаковка и наполнение * (пластик) ** U.1 Очистка и ** * * дезинфекция U.2 Генерирование и * ** потребление энергии U.3 Использование воды * (смолы) * U.4 Создание вакуума * U.5 Замораживание ** ** Общие итоговые данные типового оборудования (все типовые процессы 20-25 35-50 2500-40002 не выполняют на 10-201 каждом оборудовании, поэтому итоговые данные не являются суммой показателей для каждого типового процесса) 1) Для размораживания водой применимо значение выше. 2) Тепловая энергия + электрическая (1300-1400 кВт-ч/т + 150-180 м3 метана/т) * низкое потребление воды/ сбросы ** среднее потребление воды/ сбросы *** высокое потребление воды/ сбросы 6.3.1.3 Консервирование мяса и птицы 6.3.1.3.1 Замораживание Сточные воды, образующиеся после замораживания, представляют собой избыток воды в системе охлаждения и талую воду из морозильной камеры. Также см. 6.2.47. 6.3.1.3.2 Вяление В процессе засолки и вяления в сточные воды может попадать NaCl и Na 2NO3. Операторы должны ограничивать производство рассола, а также производство рассола, не отвечающего требованиям спецификаций. Как сброс сырьевого материала, так и избыточный/отработанный рассол при сбросе сточных вод в больших объемах может оказать вредное воздействие на ОССВ. Крепость рассола хлористого кальция не уменьшается после биологической очистки на ОССВ, за исключением ослабления его концентрации. Традиционное сухое вяление практикуется в ряде небольших высокоспециализированных компаниях. В данном процессе получаются только небольшие объемы сточных вод. Пример - В таблице 6.14 обобщены показатели потребления водыи сбросов сточных вод, выраженные на тонну готовой продукции, в итальянской мясной 168 П-ООС 17.02-03-2012 промышленности по производству вяленой ветчины. Технологическая схема процесса производства вяленой ветчина приведена на схеме 2.5. Таблица 6.14 - Показатели потребления воды и сбросов сточных вод при производстве копченого окорока в Италии [89] Вяленая ветчина Типовой процесс № Описание А.1 А.2 Потребле-ние воды (м3/т) Объем сточных вод (кг/ХПК/т) Перемещение и хранение материалов Сортирование/просеив ание, классификация по качеству, шелушение, удаление плодоножек/отделение стеблей и очистка А.4 Промывание *(**1) *** А.5 Размораживание *(**1) *** В.1 Разделка, нарезание ломтиками, шинкование, измельчение через мясорубку, протирание и прессование В.2 Смешивание/купажиро вание, гомогенизация и конширование В.4 Формовка/разливка по формам и прессование D.7 Засаливание/вяление и маринование Копчение (Спек и D.8 венгерская салями) F.3 Обезвоживание (из *** твердого состояния в твердое) H.1 Упаковка и наполнение U.1 Очистка и ** ** дезинфекция U.2 Генерирование и * * потребление энергии U.3 Использование воды U.4 Создание вакуума U.5 Замораживание ** Общие итоговые данные типового оборудования (все типовые процессы 20-25 не выполняют на 2-201 каждом оборудовании, поэтому итоговые данные не являются суммой показателей для каждого типового процесса) 1) Для размораживания водой применимо значение выше. Твердые продук-ты на выходе (кг/т) Энергия (кВт-ч/т) ** (пластик\ картон) * (мясо) * ** (жир) ** (жир) ** (мясо) * * ** * (мясо) * * (мясо) * ** (соль) * Тепловая энер-гия (кг пара/т) * * (зола) ** ** * * (пыль) *** *** * (пластик) ** * * ** * (смолы) * * ** 35-50 2500-40002 169 П-ООС 17.02-03-2012 Тепловая энергия + электрическая (1300-1400 кВт-ч/т + 150-180 м3 метана/т) * низкое потребление воды/сбросы ** среднее потребление воды/сбросы *** высокое потребление воды/сбросы 2) 6.3.1.3.3 Копчение Обычно коптят вяленое мясо, но могут использовать и свежие мясные продукты, предварительно сваренные. Традиционные методы копчения заключаются в тлеющих дровах или древесных опилках, в результате чего не образуется сточных вод. Альтернативой промышленному производству является использование жидкого дыма, приготовленного посредством пиролиза древесины и нанесения методом погружения или распыления. Загрязненные сточные воды образуются при очистке контейнеров или оборудования, контактировавшего с жидким дымом. В процессе копчения мясных продуктов часть коптильных веществ осаждается на стенках камер. Этот смолообразный налет удаляется горячей водой и щелочным моющим средством. Эта вода является сильно загрязненной и должна быть очищена отдельно; она имеет уровень ХПК 2000-100000 мг/л, рН 12-14, коэффициент фенола 20-480 мг/л и уровень полиароматических углеводородов (ПАУ) 1-5 мг/л. 6.3.1.3.4 Сушка Сушеное мясо готовят методом вяления и последующей сушки при низкой влажности. За исключением выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух в виде неприятного запаха, образующегося при конденсации водяного пара из отработанных газов сушилки, загрязнение сточных вод нет. 6.3.1.3.5 Консервирование В результате использования горячей воды или нагрева водяным паром при варке перед консервированием образуются сточные воды, загрязненные жиром, белками и остатками мяса. После консервирования мясные продукты должны быть подвергнуты тепловой обработке для обеспечения пастеризации и стабильности при хранении. Для очистки консервных банок, как перед так и после наполнения, и их остужения используется значительное количество воды. Пример - в таблице 6.15 обобщены показатели потребления воды и сбросов сточных вод, выраженные на тонну готовой продукции, в итальянской мясной промышленности по производству консервированного мяса. Технологическая схема процесса производства консервированного мяса приведена на схеме 2.3. Таблица 6.15 - Показатели потребления воды и сбросов сточных вод при производстве консервированного мяса в Италии [89] Производство консервированного мяса Типовой процесс Потребле-ние воды (м3/т) № Описание А.1 А.4 А.5 В.1 E.8 170 Перемещение и хранение материалов Промывание и размораживание Разделка, нарезание ломтиками, шинкование, измельчение через мясорубку, протирание и прессование Пастеризация, 6-12 1,5-3,5 Объем сточных вод (кг/ХПК/т) 1-2 Твердые продукты на выходе (кг/т) Энергия (кВт-ч/т) 181 1-2 Тепловая энергия (кг пара/т) 0,5-1,5 2-4 800-900 П-ООС 17.02-03-2012 стерилизация и обработка СТ G.1 Остужение, охлаждение и холодная стабилизация H.1 Упаковка и наполнение U.1 Очистка и дезинфекция U.2 Генерирование и потребление энергии U.3 Использование воды U.4 Создание вакуума U.5 Замораживание Общие итоговые данные типового оборудования (все типовые процессы не выполняют на каждом оборудовании, поэтому итоговые данные не являются суммой показателей для каждого типового процесса) 1) Пластик, картон 2) Консервные банки 3) Осадок, смолы 1,5-3,5 0,5-2,0 1-2 1-2 20 0,72 100-120 5-10 13 10-18 20-25 20-30 150-400 800-900 6.3.2 Рыба и ракообразные Основным неблагоприятным воздействием переработки рыбы на окружающую среду является высокое потребление воды, энергии и сбросы сточных вод с высоким содержанием органических веществ, обусловленным присутствием масел, белков и ВТЧ. Сточные воды также могут содержать большое количество фосфатов, нитратов и хлорида. Шум, запах и твердые отходы также могут представлять проблему для многих установок. Кроме того, в силу своих скоропортящихся свойств, если сравнивать с другими пищевыми продуктами, напитками и молоком, при недостаточном замораживании выход готовой продукции снижается и вследствие потери продукции получается избыток твердых отходов и загрязненные сточные ворды Твердые вещества могут быть использованы для производства рыбной муки. 6.3.2.1 Потребление воды Для соблюдения стандартов качества и санитарных норм в секторе по производству рыбы используется большое количество воды. В основном вода расходуется на очистку и промывание, остужение и транспортировку рыбы. Консервирование рыбы и филетирование потребляет много воды, например, очистка и смазывание филетировочного оборудования. При размораживании рыбы потребление свежей воды составляет примерно 1 м3/т рыбы; для филетирования от 5 до 11 м3/т рыбы; и для консервирования 15 м3/т рыбы. Вода используется для транспортировки рыбы и внутренностей, очистки установок и оборудования, промывания сырьевого материала и продукции, для размораживания. Пример - Потребление воды и удельные нагрузки ХПК для традиционной переработки рыбы кратко обобщены в таблице 6.16. Таблица 6.16 - Удельное потребление воды и нагрузка органическими загрязнениями в странах Скандинавии [28] Производство Филетирование сельди Потребление воды (м3/т ХПК (кг/т сырой рыбы) сырой рыбы) 3,3-10 До 95 171 П-ООС 17.02-03-2012 Скумбрия Потрошение и срез головы Включая размораживание Переработка белой рыбы Свежая рыба Включая размораживание Переработка креветок 20 26-32 270 4,8 9,8 23-32 5-36 100-130 6.3.2.2 Сточные воды Большая часть воды, потребляемая при переработке рыбы, становится сточной. Сточные воды образуются на различных стадиях переработки, например, при размораживании, промывании, срезе голов, филетировании, обесшкуривании и обрезке, очистке оборудования и установок. Если замороженная рыба используется в качестве сырьевого материала, необходима стадия размораживания. Загрязнение сточных вод органическими веществами относительно небольшое. Снятие чешуи происходит на вращающихся ситчатых барабанах. Чешую споласкивают большим количеством воды – 10-15 м3/т рыбы. Образуются большие объемы сточных вод, загрязненных органическими веществами. Если с филе снимается кожа, в снятии чешуи нет необходимости. При автоматическом филетировании и потрошении вода используется для увлажнения рыбы при прохождении через оборудование. У некоторых видов рыб, таких как скумбрия, для снятия шкуры необходима теплая каустическая ванна. Перед сбросом сточные воды необходимо нейтрализовать. Вода используется для промывания и споласкивания рыбы, в результате чего образуются сточные воды с рыбными отходами и внутренностями. Внутренности жирных рыб содержат много жира и растворимых веществ. Таким образом, сточные воды после филетирования этих рыб имеют более высокие уровни ХПК (3000-60000 мг/л) по сравнению со сточными водами после филетирования белой рыбы (20006000 мг/л). Высоко загрязненные сточные воды образуются после контакта твердых отходов с водой, содержащей кровь и жир. При автоматическом обесшкуривании филе помещают в морозильный барабан. Вода используется для очистки и увлажнения оборудования. При обесшкуривании жирных рыб в сточные воды выделяется много жира. Около 1/3 всего загрязнения органическими веществами сточных вод из филетировочных установок приходится на процесс обесшкуривания. Так как потрошение жирных рыб происходит на технологических установках (белую рыбу потрошат в море), это также способствует увеличению в сточных водах ХПК и общего содержания взвешенных твердых частиц (ОСВТЧ). В таблице 6.17 приведены показатели сточных вод после филетирования рыбы. Таблица 6.17 - Сточные воды после филетирования рыбы [134] Параметр БПК7 Жир Сухие вещества Белок Общее количество азота Суспендированные твердые вещества Потребление воды (м3/т) 172 Филетирование сельди Среднее Диапазон (кг/м3) (кг/м3) 10000 5000-20000 12000 2500-16000 20000 5000-28000 6000 Филетирование трески Концентрация Нагрузка (кг/м3) (кг/т рыбы) 600-1300 8-19 50-70 0,3-1,4 100-600 5 0,3-3,1 1,6-11,3 П-ООС 17.02-03-2012 При бланшировке вода используется повторно несколько раз, и поэтому может быть проведена регенерация воды. Примерно 3-4 г жира/кг жирной рыбы, белков и остатков рыбы выделяется в воду и образует пленку на поверхности. Если рыбу держат в рассоле, в сточных водах будет высокое содержание соли. У некоторых видов рыб, например у скумбрии, шкуру снимают при помощи теплой каустической ванны. После этого процесса в сточных водах высокое содержание щелочи, поэтому необходима нейтрализация сточных вод. Сточные воды содержат кровь, мясо, растворимый белок, вещества с высоким значением БПК, ХПК, ОСВТЧ, растительные жиры, масла и животные жиры, фосфаты, а также детергенты и другие моющие вещества. Скорость образования сточных вод и их характеристики во многом зависят от производственных линий. Пример - Данные для Германии представлены в таблице 6.18. Таблица 6.18 - Скорость образования сточных вод и их характеристики при переработке рыбы в Германии [27] Производство Образование сточных вод (м3/т) 17-40 Примерно 8 Примерно 8 Примерно 35 2-15 ВТЧ (мг/л) Сельдь 220-1520 Свежая рыба 170-3650 Копчение рыбы 14-845 Соление лосося Рыба, замороженная при низкой температуре Размораживание 0-70 * выражено как экстракт петролейного эфира БПК5 (мг/л) Жиры* (мг/л) 2300-4000 1000-6250 1000-1700 190-450 46-2500 24-180 30-1800 4-46 6.3.2.3 Твердые продукты на выходе Побочные продукты, образующиеся при переработке рыбы, варьируются между 20 и 60 % улова и состоят из шкуры, кишок, костей, голов, головоногих моллюсков, ребер и раковин. Например, если рыба плохого качества, мягкое филе может застрять в шкуросъемном ноже. Это уменьшает выход продукции и увеличивает образование побочных продуктов и отходов. Часть сточных вод и почти все побочные продукты могут быть использованы в разных целях. Из варочной воды могут быть извлечены жирные кислоты и вкусовые добавки. Забракованная рыба используется для корма животным или для производства рыбной муки и рыбьего жира, которые впоследствии используют в пищевых продуктах, корме для животных и производстве материалов для нанесения покрытий. Побочные продукты от филетирования, обесшкуривания, разделки и консервирования используют для: - производства продуктов питания, например, рыбной муки, ингредиентов, рыбного фарша, полиненасыщенных жирных кислот, желатина и коллагена; - производства корма для животных, например, рыбного протеина, рыбного силоса, гидролизата рыбного протеина, корма для животных, рыбьего жира и растворимых веществ; -производства удобрений, таких как рыбные гидролизаты и гидролизаты рыбного протеина; 173 П-ООС 17.02-03-2012 - производство лекарственных препаратов, таких как желатин и коллаген; - производства материалов для нанесения покрытий, например, рыбьего жира, перламутрового красителя и клеев, таких как рыбий клей; - производства кожи. Сточные воды от разделки рыбы могут быть обработаны анаэробно для получения биогаза. Головы, раковины, внутренности и остатки имеют различное применение: - производство корма для животных, например, рыбной муки, корма с ракообразными для котов и антаксантина для рыбоферм; - производство продуктов питания, например, рыбной муки, хитина и хитозана; - производство флокулянтов для обработки сточных вод, например, хитина и хитозана; - производство лекарственных препаратов, например, хитина и хитозана На рисунке 6.3 приведены показатели потребления воды и сбросов сточных вод при производстве консервированной рыбы. Рисунок 6.3 - Показатели потребления воды и сбросов сточных вод при производстве консервированной рыбы Твердые побочные продукты после филетирования, соления, вяления и копчения рыбы имеют аналогичное применение, как и после консервирования рыбы. Зольные остатки после копчения в основном утилизируются как отходы производства. На рисунке 6.4 приведены показатели потребления воды и сбросов сточных вод при филетировании и консервировании рыбы. 174 П-ООС 17.02-03-2012 Рисунок 6.4 - Показатели потребления воды и сбросов сточных вод при филетировании и консервировании рыбы 6.3.2.4 Энергия Потребление энергии зависит от установок, оборудования и процесса переработки рыбы. Процессы, например консервирование, включающие тепловую обработку, остужение, образование льда, сушку, выпаривание и маслоделие, потребляют энергии больше, чем те процессы, которые не включают вышеперечисленные этапы, например, филетирование, в котором потребление энергии низкое. В среднем, филетирование потребляет 65-87 кВт-ч/т рыбы, а консервирование 150-190 кВт-ч/т рыбы. 6.3.3 Фрукты и овощи 6.3.3.1 Потребление воды Вода в основном используется для промывания, а также при очистке от кожуры и бланшировке. Промышленность по консервированию фруктов и овощей в Греции потребляет 7-15 м3 воды на тонну продукции. В таблице 6.19 приведены показатели потребления воды на оборудовании для консервирования фруктов и овощей. Показатели потребления воды, сообщенные для некоторых процессов в секторе консервирования фруктов и овощей, приведены в таблице 6.20. Таблица 6.19 - Показатели потребления воды на оборудовании для консервирования фруктов и овощей [140] Категория продукции Потребление продукции) воды (м3/т 175 П-ООС 17.02-03-2012 Консервированные фрукты Консервированные овощи Замороженные овощи Фруктовые соки Джемы Детское питание 2,5-4,0 3,5-6,0 5,0-8,5 6,5 6,0 6,0-9,0 Таблица 6.20 - Показатели потребления воды в секторе по переработке фруктов и овощей [5] Вид переработки Потребление продукции) низкой 2,5-5,0 Овощи, замороженные при температуре Неочищенные от кожуры продукты, например, лук-порей, репчатый лук, баклажаны, капуста, сельдерей с отбеленными корешками, ревень и цукини, бобы, горох, цветная капуста, брюссельская капуста, фасоль флажолет бланшированные листовые овощи, например, шпинат очищенные от кожуры продукты, например, морковь, сельдерей и картофель Консервированные овощи (диапазон) Хорошо обработанные Переработка картофеля (диапазон) Хорошо обработанные Компания по очистке картофеля от кожуры (Хорошо обработанный) воды (м3/т готовой 2,6 3,0 5,1 3,8 7-11 5,9 4,5-9,0 5,1 2,4 Томаты являются одним из самых перерабатываемых продуктов. Италия занимает второе место среди самых крупных производителей в мире после Америки и является самым крупным экспортером томатной продукции. В таблицах 6.21 и 6.22 обобщены показатели потребления воды и энергии, а также образования сточных вод и побочных продуктов на различных стадиях консервирования очищенных от кожуры томатов и производства томатного сока. Таблица 6.21 - Показатели потребления и выбросов при производстве консервированных томатов [89] Консервированные очищенные от кожуры томаты (целые и нарезанные) Типовой процесс Потребление Нагрузка Побочные воды (м3/т) сточных вод продукты/тв № Описание (кг/ХПК/т) ердые отходы (кг/т) А.1 Перемещение и 0,2 1,5 10-15 хранение материалов А.2 Сортирование/просеива ние, классификация по качеству, шелушение, 1 0,1 0,2 удаление плодоножек/отделение стеблей и очистка А.3 Очистка от кожуры 0,5-2 3-5 25-30 (очистка) 176 Энергия (кВт-ч/т) Тепловая энергия (кг пара/т) 1 1,5 2,5 100 П-ООС 17.02-03-2012 А.4 В.1 В.2 С.5 Е.2 Е.8 F.1 Н.1 U.1 U.4 Промывание Разделка, нарезание ломтиками, шинкование, измельчение через мясорубку, протирание и прессование Перемешивание/купажир ование, гомогенизация и конширование Фильтрация Бланшировка Пастеризация, стерилизация и ССТ Консервные банки и бутылки Выпаривание (для сока) Упаковка и наполнение Очистка и дезинфекция Создание вакуума Общие итоговые данные типового оборудования (все типовые процессы не выполняют на каждом оборудовании, поэтому итоговые данные не являются суммой показателей для каждого типового процесса) 2 2 1 0,2 1 0,5 0,5 4-5 2 15-25(1) 60 450-500 200-300 10-12(1) 1,5 0,5 1 35-40 7-10 0,5 0,2-1 7-8 1,5 150-200 1-2 25-35 19-24 750-850 6-8(2) Не предназначено для выброса, пригодно для переработки 2) Сточные воды – м3/т 1) Таблица 6.22 - Показатели потребления воды и сбросов сточных вод при производстве томатного сока, пюре и пасты [89], [184] Томатный сок, пюре и паста (пюре(1) градус Брикса: 28-30) Типовой процесс Потребление Нагрузка воды (м3/т) сточных вод № Описание (кг/ХПК/т) А.1 А.2 А.3 А.4 В.1 В.2 Е.2 Перемещение и хранение материалов Сортирование/просеива ние, классификация по качеству, шелушение, удаление плодоножек/отделение стеблей и очистка Очистка от кожуры (очистка) Промывание Разделка, нарезание ломтиками, шинкование, измельчение через мясорубку, протирание и прессование Перемешивание/купажир ование, гомогенизация и конширование Бланшировка 5 6 10 2 Побочные продукты/\ твердые отходы (кг/т) 12 Тепловая энергия (кг пара/т) 0,4 1,5 150-200 15 Энергия (кВт-ч/т) 8-12 5 2,5 15-25 700-900 177 П-ООС 17.02-03-2012 Е.8 F.1 F.2 Н.1 U.1 U.4 Пастеризация, стерилизация и ССТ Выпаривание (из жидкого состояния в жидкое) Сушка (из жидкого состояния в твердое) Упаковка и наполнение Очистка и дезинфекция Создание вакуума Общие итоговые данные типового оборудования (все типовые процессы не выполняют на каждом оборудовании, поэтому итоговые данные не являются суммой показателей для каждого типового процесса) 100-150(2) 1,5 0,5 60-80 60-80 15001800 3,5 10 1 1 4-5 130-180(2) 10-12 160-210 90-125 23002800 60-80(2) Все показатели приведены для 1 т томатного пюре с градусом Брикса 28-30. Коэффициенты пересчета для другой продукции: пюре с градусом Брикса 7-12 – умножить на 0,3; пюре с градусом Брикса 20-22 – умножить на 0,7; пюре с градусом Брикса 36-40 – умножить на 1,3 2) Без охлаждающих камер 1) 6.3.3.2 Сточные воды На характеристики сточных вод влияют различные факторы. Сюда относится вид перерабатываемого сырья, сезонные вариации и нестабильность источников, типовые процессы, структура производства и практическая подготовка операторов. Пример - В таблице 6.23 приведены данные по консервированию фруктов и овощей в США. Таблица 6.23 - Средний объем сточных вод и загрязнение воды в консервной промышленности США в 1975 г. [74] Параметр Объем сточных вод (м3/т сырья) БПК5 (кг/т сырья) ОСВТЧ (кг/т сырья) Фрукты 10,86 Овощи 22,91 11,8 2,2 13,0 6,6 Обычно в сточных водах высоко содержание ВТЧ, сахара и крахмала. Проблемой может быть остаточное содержание пестицидов, которые трудно поддаются разложению при очистке сточных вод. Особенно это относится к странам с менее строгим контролем применения пестицидов. Сообщенные показатели БПК и ОСВТЧ в сточных водах после переработки различных видов фруктов и овощей приведены в таблицах 6.24 и 6.25. Таблица 6.24 - БПК и концентрации ОСВТЧ в сточных водах после переработки фруктов и овощей [140] БПК < 500 мг/л Продукция Цитрусовые ОСВТЧ мг/л 130 БПК 50-1000 мг/л Продукция ОСВТЧ мг/л Яблочный сок 104 Спаржа 43-114 Клубника 96-210 Брокколи 100-455 Детское 101-533 178 БПК 1000-2000 мг/л Продукция ОСВТЧ мг/л Замороженный 1716 картофель Сушеный 981 картофель Абрикосы 33-387 П-ООС 17.02-03-2012 Брюссельская капуста Цветная капуста Сушеные овощи Листовая зелень 29-1680 питание Очищенные томаты 18-113 280-1280 Грибы 3 3 -4 6 7 512-1180 Персики 164-1020 Сливы 60-187 БПК > 5000мг/л Продукция Свекла ОСВТЧ мг/л 367-4330 168-778 19-419 БПК 2000-3000 мг/л Продукция ОСВТЧ мг/л Морковь 262-1540 Виноградный сок Горох 216-228 Картофельные чипсы 1450-3910 79-673 БПК 3000-5000 мг/л Продукция ОСВТЧ мг/л Сушеные 8- 568 овощи Джемы, желе, 404-711 варенье Груши 84-702 Целый картофель Сладкая кукуруза 1660-4300 131-2440 Таблица 6.25 - Характеристики сточных вод после переработки фруктов и овощей [5], [134] Вид операции Овощи, замороженные овощи, пресервы, фруктовые и овощные соки Переработка картофеля Очистка картофеля Фруктовые и овощные соки1 Яблоки Яблоки (без прессования) ВТЧ (мг/л) ХПК (мг/л) БПК5 (мг/л) Азотtot (мг/л) Фосфорtot (мг/л) 700 5000 3000 150 30 700 10000 3000 150 200 1100 6000 2500 200 30 21 23 332 16,52 5500 5100 4000 4900 2500 2500 2300 2600 Кислая вишня 92 Черная 242 смородина Черная 212 4600 2100 смородина без прессования Морковь 242 8600 2700 1) Округленные средние показатели 2) Оседающие твердые частицы через два часа, мл/л 26,5 27 15 13,5 12,5 - 9 В таблице 6.26 приведены показатели нагрузки на единицу продукции, которые можно достигнуть, применив меры по снижению степени загрязнения, таких как заготовка чистых фруктов и овощей и использование противоточных систем для промывки и очистки сточных вод. Но специфические технические методы, используемые для каждого примера и единицы продукции, не определены. В таблице 6.27 приведены объемы сточных вод и показатели загрязнения воды на единицу продукции при переработке некоторых видов фруктов. 179 П-ООС 17.02-03-2012 Таблица 6.26 - Объемы сточных вод и показатели загрязнения воды на единицу продукции при переработке некоторых видов овощей [140] Продукция Объем сточных вод (м3/ед.) 69,0 11,0 36,0 12,0 89,0 Спаржа Брокколи Брюссельская капуста Морковь Цветная капуста Кукуруза Консервированная 4,5 Замороженная 13,0 Сушеный лук и чеснок 20,0 Сушеные овощи 22,0 Зрелая фасоль 18,0 Лимская фасоль 27,0 Грибы 22,0 Лук, консервированный 23,0 Горох Консервированный 20,0 Замороженный 15,0 Пикули Упаковка свежих овощей и фруктов 8,5 Упаковка переработанных овощей и 9,6 фруктов Цеха по засолке 1,1 Перец стручковый салатный 29,0 Картофель Вся продукция 10,0 Замороженная продукция 11,0 Сушеная продукция 8,8 Капуста Консервированная 3,5 Замороженная 0,4 Лущильные сорта фасоли Консервированная 15,0 Замороженная 20,0 Шпинат Консервированный 38,0 Замороженный 29,0 Тыква 5,6 Сладкий картофель 4,1 Томаты Очищенные 8,9 Продукция 4,7 Единица продукции (ед.) не определена [140] БПК5 (кг/ед.) ОСВТЧ (кг/ед.) 2,1 9,8 3,4 20,0 5,2 3,4 5,6 11,0 12,0 2,7 14,0 20,0 6,5 7,9 15,0 14,0 8,7 23,0 5,7 5,6 5,9 5,6 4,4 10,0 4,8 9,3 22,0 18,0 5,4 4,9 9,5 18,0 1,9 3,3 8,0 27,0 0,4 2,9 18,0 23,0 11,0 16,0 19,0 8,6 3,5 1,2 0,6 0,2 3,1 6,0 2,0 3,0 8,2 4,8 17,0 30,0 6,5 2,0 2,3 12,0 4,1 1,3 6,1 2,7 Таблица 6.27 - Объемы сточных вод и показатели загрязнения воды на единицу продукции при переработке некоторых видов фруктов [140] Продукция Абрикосы Яблоки Вся продукция Вся продукция за исключением сока 180 Объем сточных вод (м3/ед.) 29,0 3,7 5,4 БПК5 (кг/ед.) ОСВТЧ (кг/ед.) 15,0 4,3 5,0 6,4 0,5 0,8 П-ООС 17.02-03-2012 Сок 2,9 2,0 0,3 Клюква 5,8 2,8 0,6 Цитрусовые 10,0 3,2 1,3 Черешня 7,8 9,6 0,6 Кислая вишня 12,0 17,0 1,0 Желтая черешня 20,0 22,0 1,4 Клюква 12,0 10,0 1,4 Сушеные 13,0 12,0 1,9 фрукты Грейпфрут Консервированн 72,0 11,0 1,2 ые 1,6 1,9 0,4 Прессованные Персики Консервированн 13,0 14,0 2,3 ые 5,4 12,0 1,8 Замороженные Горох 12,0 21,0 3,2 Ананасы 13,0 10,0 2,7 Сливы 5,0 4,1 0,3 Изюм 2,0 6,0 1,6 Клубника 13,0 5,3 1,4 Единица продукции (ед.) не определена [140, Всемирный банк (МБРР) и др., 1998 г.] На рисунке 6.5 показано образование сточных вод после выполнения основных типовых процессов переработки овощей и фруктов. 181 П-ООС 17.02-03-2012 Рисунок 6.5- Сточные воды после переработки фруктов и овощей Поступающую плодоовощную продукцию промывают в хлорированной воде для удаления остатков почвы, камней и другой грязи, а также для уменьшения количества микробов. Необходимы большие объемы хлорированной воды, особенно для корнеплодов, которые содержат много грязи, и для листовых овощей с большой площадью поверхности. Механические методы или методы воздушной флотации применяют для удаления почвы. Эти методы уменьшают использование воды. Широко используется рециркуляция или повторное использование воды после других операций. Сточные воды после предварительного промывания содержат полевую грязь и частицы почвы с небольшими остатками фруктов и овощей. Если для увеличения эффективности используют детергенты, они повышают ХПК сточных вод. 182 П-ООС 17.02-03-2012 Большинство процессов включают классификацию по качеству, очистку и измельчение. Иногда используют сортировочные машины, содержащие рассолы различной крепости. Сброс значительных объемов рассола может неблагоприятно повлиять на биологическую очистку на ОССВ. В результате промывания плодоовощной продукции после этих операций сточные воды содержат растворимый крахмал, сахар и кислоты. Использование воды для подачи гидравлическим конвейером продукции и отходов создает дополнительное вымывание этих веществ. Сточные воды после переработки цитрусовых также содержит пестициды, которые могут влиять на оседание ВТЧ. Для всех линий, оборудования и зон технологического процесса, которые не находятся в отведенной сухой зоне, требуется влажная уборка, в результате которой образуются сточные воды, загрязненные сырьем, продукцией и очистными химикатами. В этом секторе предъявляется меньше требований к агрессивным химикатам по сравнению с другими, за исключением тех случаев, когда при переработке используется масло или жир. 6.3.3.3 Твердые продукты на выходе Производятся большие объемы твердых продуктов. Это органические вещества, включая фрукты и овощи, отсортированные при отборе, и после таких процессов как очистка от кожуры или удаление сердцевины. Эти твердые продуктыимеют высокую питательную ценность и могут быть использованы в качестве корма для животных. Материалы, отсортированные на первой стадии переработки, включают почву и посторонние растительное сырье, испорченное продовольственное сырье, обрезь, очистки, косточки плодов, зерна и мякоть. Если для очистки фруктов и мягких овощей используются каустические вещества, сточные воды будут содержать высокие концентрации щелочных или соленых твердых отходов. Твердые отходы могут иметь высокую абсолютную влажность после влажной очистки и операций повторного использования, в которых растворенные твердые вещества или ВТЧ локализуются и отделяются от сточных вод. До 50% фруктов и обычно 10-30% овощного сырья идет в отходы при переработке. Часть отходов поступает в сточные воды, и также образуется значительная часть твердых отходов. В таблице 6.28 приведены некоторые сообщенные цифры. Таблица 6.28 - Твердые отходы после переработки фруктов и овощей [140] Перерабатываемое сырье Кукуруза Горох Картофель Клубника Яблоки Все овощи Персики Брокколи Морковь Замороженные персики* * Продукция Получаемые твердые тонну продукции (кг) 40 40 40 60 90 130 180 200 200 200 отходы на На рисунке 6.6 приведены виды и объемы отходов, получаемые при переработке и консервировании фруктов и овощей. 183 П-ООС 17.02-03-2012 а При переработке фруктов и овощей используются большие объемы воды, особенно при очистке. Показатели зависят от сырья и вида процесса. b Объемы образования твердых отходов разнятся, в зависимости от вида фруктов и овощей, например, 1 % для клюквы и 20% для брокколи или моркови. с Удаление гнилых или испорченных фруктов и овощей посредством механических методов, например, при помощи решет или решетчатых тарелок. Для удаления сильно прогнивших фруктов используют соленые растворы (сортировочные машины по плотности с рассолом). Удаление кожуры. Используют различные методы, в зависимости от толщины кожуры, ее твердости и конечного спроса на продукцию: механический, термический (пар) и химический (NaOH) ,для картофеля применяется очистка паром, этот процесс происходит перед бланшиировкой. d е В некоторых случаях необходимо применить механический метод (черешня) для удаления косточек и семян. f Среднее общее количество сточных вод составляет 3,7 м3/ед. (единица продукции), со средними значениями БПК 5 5 кг/ед. и ОСВТЧ 0,5 кг/ед. g Некоторую продукцию не бланшируют, например консервированный лук. [134, AWARENET, 2002 г.] Для производства жареного картофеля. Сточные воды после промывания, очистки от кожуры паром и бланшиировки отправляют на СОСВ, собирают 5 м/т анаэробного осадка и сжигают. h I Рисунок 6.6 - Вид и объем отходов после переработки и консервирования фруктов и овощей Для производства консервированного картофеля и моркови (данные финских компаний). На рисунке 6.7 приведены сообщенные показатели для производства фруктовых и овощных соков. 184 П-ООС 17.02-03-2012 Рисунок 6.7 - Вид и объем отходов после производства фруктовых и овощных соков [134] Если при производстве сока фрукты и овощи обрабатываются ферментами, получается меньше отходов. Пример - результаты переработки яблок и томатов в Венгрии приведены в таблице 6.29. Таблица 6.29 - Отходы от производства фруктовых и овощных соков в Венгрии [134] Сырье Яблоки Томаты Вид предварительной обработки С ферментам Без ферментов С ферментам Без ферментов Объем отходов (%) 8-18 10-25 2-6 4-8 Твердые отходы в основном используют в производстве корма для животных и органических удобрений. Также они могут быть использованы для производства продуктов питания или другой товарной продукции, утилизированы со сточными водами или утилизированы как отходы производства. Возможные способы повторного использования или утилизации различных твердых отходов: 185 П-ООС 17.02-03-2012 - не имеющее пищевой ценности волокно яблочного жмыха, сушеная цитрусовая кожура и соевый лецитин могут быть использованы для производства продуктов питания, например для ферментированных пищевых продуктов, напитков, масел и протеина, или для производства биополимеров, необходимых для создания биоразлагаемой упаковки и строительных материалов. Из яблок экстрагируют пектин. Экстракт из цитрусовых получают при производстве сока; - отходы от цитрусовых, дрожжевой осадок в винограде, отходы после переработки винограда и картофеля могут быть использованы для биосинтеза натуральных биохимикатов, таких как фурфурол, ксилит, этиловый спирт, органические кислоты и полисахариды, и для лекарственных препаратов, таких как хикогенин, антибиотики и витамины. При открытии новых возможностей использование отходов в данном направлении увеличивается; - производство корма для животных из мякоти сахарной свеклы, томатного жмыха и мякоти цитрусовых, без обработки или после обработки (физическая, химическая, микробная, хранение в силосе, производство микробной биомассы). Такое применение ограничивается несколькими факторами, включая доставку, гниение при хранении и транспортировке и наличие таких нежелательных компонентов как щелочные металлы или соль. Содержание воды оказывает основное влияние на транспортные расходы и в некоторой степени на скорость гниения. Гниение уменьшает срок годности, ценность твердых отходов и использование их в качестве корма для животных; - косточки персиков и оливок, рисовые отруби и солома могут быть сожжены или переработаны для производства биогаза или этилового спирта. Сожжение является одним из способов утилизации твердых отходов с относительно низким (менее 10%) содержанием воды. Также могут быть применены каталитическая газификация или пиролиз; - компостирование и захоронение органических отходов ограничено из-за запаха и возможного загрязнения почвы выщелачивающимися органическими веществами и солями. В рамках видов переработки в плодоовощном секторе очистка от кожуры является одним из самых основных процессов, после которого образуется много твердых отходов и сточных вод. Очистка паром в основном применяется для больших объемов картофеля, моркови и других клубнеплодов. Предварительная обработка включает промывание и удаление грязи и камней. Эти твердые отходы не имеют ценности для биологического преобразования. Отходы, получаемые после очистки, содержат твердые вещества, в основном кожуру, которая удаляется путем оседания в водной фазе, далее высушивается и может быть компостирована. Эти отходы могут быть обработаны далее с целью извлечения минеральных веществ, волокна и фенольных смол. Водная фаза применяется для обработки сточных вод и сточных вод из других процессов. Их степень загрязнения, перед сбросом на коммунальные очистные сооружения сточных вод (КОССВ), выраженная в ХПК, составляет 4000 мг/л. Из этих сточных вод могут быть извлечены витамины, крахмал, волокно и сок тканей. Механическая очистка от кожуры применяется для небольших объемов картофеля, моркови, яблок, груш и т.д. или в том случае, когда овощи используют для общественного питания или кухней учреждений. Очистку от кожуры в основном осуществляют вне основного процесса. Существует ряд предприятий по очистке с различными мощностями и оборудованием. Типовые процессы в основном такие же, как и при очистке паром. Переработка начинается с удаления грязи и камней, аналогично процессу очистки паром. 186 П-ООС 17.02-03-2012 Операция очистки от кожуры состоит из трех последовательных стадий: механическая предварительная очистка с использованием, например, карбида; ножевая очистка и затем промывание. Сточные воды образуются на всех трех стадиях. После оседания водная фаза поступает на очистку. Ее степень загрязнения, выраженная в ХПК, составляет 5000 мг/л. Отделяемую твердую фазу обычно компостируют. Могут быть извлечены витамины, крахмал, волокно и минеральные вещества. В результате ножевой очистки получается аналогичное количество отходов, как и при очистке паром. Использование отходов может быть аналогичным, в качестве корма для животных или для извлечения их компонентов. Примерно 60% общего количества органических твердых отходов приходится на предварительную очистку, с применением абразивной очистки и далее ножевой очистки. После нарезки дефектные куски, которые, например, слишком темные или маленькие, отделяются и используются в качестве корма для животных. Но из этих побочных продуктов, особенно при переработке моркови, могут быть извлечены полезные вещества, такие как витамин С, волокно, фенольные соединения и каротиноиды. Следующей стадией является споласкивание. При переработке картофеля обычно эта стадия сочетается с добавлением ингибиторов потемнения перед транспортировкой картофеля на основное технологическое оборудование. На рисунках 6.50 и 6.51 приведены данные сравнения объема отходов после очистки паром и комбинации абразивной и ножевой очистки. 6.3.3.4 Энергия Процессы, включающие тепловую обработку, остужение, сушку, выпаривание, стерилизацию, пастеризацию и бланшировку, потребляют много энергии. Почти каждая стадия переработки потребляет энергию. Для производства пара могут быть использованы газовые бойлеры. Сектор замораживания овощей потребляет много энергии и природного газа. Замораживание при низкой температуре представляет собой процесс, который больше остальных процессов потребляет энергии. При глубоком замораживании необходимо остужение на очень низкой температуре, т.е. от минус 30 °С до минус 40°С. В течение этого процесса энергия потребляется на уровне 80-280 кВт-че/т замороженных овощей. Другие процессы, например, промывание, потребляют меньше энергии, максимум 28 кВтче/т замороженных овощей. Глубокое замораживание моркови потребляет ± 8 кВт-че/т, овсяного корня ± 20 кВт-че/т. Требуется много энергии для сортировки. Промывание шпината для глубокого замораживания потребляет ± 4 кВт-че/т и является электроемким. Механическая обработка замороженных бобовых и овсяного корня потребляет ± 6 кВт-че/т и ± 9 кВт-че/т соответственно, т.е. намного больше электричества по сравнению с другими овощами. Электропотребление ленточного бланширователя с воздушным охлаждением, который потребляет от 7 до 30 кВт-че/т замороженной продукции, намного выше, чем у ленточного бланширователя с водяным охлаждением, который потребляет от 2 до 9 кВт-че/т замороженной продукции, или у барабанного бланширователя с потреблением электроэнергии от 1 до 2,6 кВт-че/т замороженной продукции. Шпинат потребляет больше энергии в промежуточных процессах, таких как упаковка и разделение на части. Пар используют для очистки от кожуры и бланшировки. Очистка паром потребляет примерно в пять раз больше пара, чем при каустической очистке. Бланшировка на ленточном бланширователе с водяным охлаждением потребляет примерно наполовину меньше энергии, чем бланшировка с воздушным охлаждением или бланшировка на барабанном бланширователе с противоточным 187 П-ООС 17.02-03-2012 водяным охлаждением. Хранение продукции потребляет примерно 20-65 кВт-че/м3 складского помещения в год. 6.3.3.5 Данные о некоторых видах фруктовой и овощной продукции 6.3.3.5.1 Свежая упаковка Свежая упаковка фруктов и овощей требует минимум обработки. Вода в основном необходима для промывания, гидроподачи и очистки производственной линии. Перерабатывающее оборудование часто находится вблизи от зон выращивания, делая возможным использование сточной воды для орошения. Некоторые виды овощей в свежей упаковке требуют очистки от кожуры. 6.3.3.5.2 Консервированные фрукты и овощи Фрукты и овощи, подлежащие консервированию, подвергаются дополнительной переработке. Наиболее широко применяемые виды переработки описаны далее. Многие овощи и фрукты требуют очистки от кожуры, которая может быть основной причиной загрязнения сточных вод по БПК и ОСВТЧ и составлять значительную часть общего объема сточных вод. После очистки от кожуры обычно выполняют промывание. Очистка конвекционным паром требует большие объемы воды и образование сточных вод с высоким содержанием остатков продукции. На оборудовании по переработке картофеля очистка может быть причиной 80% общей БПК. При переработке фруктов сточные воды после очистки составляют 10% всех сточных вод и 60% БПК. Вода для охлаждения при очистке паром увеличивает потребление воды. Каустическая очистка является причиной повышенной растворимости сырья и впоследствии более высокой ХПК, БПК и нагрузки ВТЧ по сравнению с механической очисткой, сочетающей в себе ножевую и абразивную очистку. Кроме того, использование каустических средств при очистке может привести к изменениям рН сточных вод. Сухая каустическая очистка потребляет меньше каустических средств по сравнению с влажными методами и может в значительной степени снизить объем и концентрацию сточных вод после проведения этой операции, а также позволяет сбор кожуры в качестве пульпы. Бланшировка используется для большинства овощей, предназначенных для консервирования, шоковой заморозки или сушки. Обычно этот процесс осуществляется с использованием горячей воды или пара. Если продукцию необходимо заморозить, после бланшировки выполняют охлаждение водой или воздухом. Бланшировка паром и водой образовывает много сточной воды с высокой БПК; в некоторых случаях более половины всей нагрузки БПК. Объем образование сточных вод меньше при бланшировке паром по сравнению с бланшировкой водой. Объем сточных вод после бланшировки паром может быть снижен посредством рециркуляции пара, эффективных паровых уплотнений и устройства оборудования, снижающего потребление пара. Сточные воды не образуются при микроволновой бланшировке. Этот метод широко применяется в Европе и Японии. Для фруктов и овощей, которые могут быть подвергнуты микробиологической стерилизации при температурах не выше 100°С, проводят стерилизацию, которая в данном случае называется пастеризацией. Пастеризацию осуществляют на оборудовании с использованием горячей воды или пара при атмосферном давлении. Самый широко применяемый процесс при низкой температуре – открытая ванна. Это ванны с металлическими цилиндрическими или параллельными трубами, содержащие нагретую паром воду с выпускным отверстием на дне. Эти ванны в основном не снабжены автоматическими термостатами. Температура рабочего процесса является температурой кипения при атмосферном давлении и постоянным потоком пара. Упаковки, подлежащие стерилизации, загружают в большие корзины; 188 П-ООС 17.02-03-2012 корзины при помощи шкивов погружают в ванны и обрабатывают кипящей водой в течение требуемого периода времени. Остужение не происходит непосредственно в ванне после стерилизации, поэтому ванна готова для принятия следующей партии фруктов или овощей. Остужение происходит в другой ванне, содержащей холодную воду. Для продукции, упакованной в стеклянные контейнеры, используют линейные туннельные аппараты, включая стадии дозировки, предварительной тепловой обработки, тепловой обработки, предварительного остужения, остужения и сушки. Тепловая обработка происходит при помощи насыщенного сухого пара или горячей воды, поступающей на упаковки сверху из ряда форсунок, или при помощи движения воды под давлением из перфорированного потолка. Далее вода восстанавливается в циркулирующих ваннах, оборудованных непосредственной или косвенной тепловой обработкой паром. Остужение также осуществляют путем обрызгивания водой. Воду для предварительного остужения частично рециркулируют, таким образом, поддерживая ее температуру примерно 60°С. Стадия сушки является неотъемлемой частью для предотвращения отметин на крышке контейнера и более того позволяет нанести маркировку и поместить продукцию во вторичную упаковку. Этот процесс осуществляется при помощи вентиляторов с горячим или холодным воздухом. Для стерилизации продукции с низкой кислотностью, для которой необходима температура выше 100°С, используют различные методы тепловой обработки. Но самым распространенным методом является использование автоклавов. Все высокотемпературные стерилизаторы работают при давлении, которое выше атмосферного. Однофазную кислую продукцию или измельченную продукцию, такую как фруктовые и овощные соки и поре, томатное поре, джемы, повидло и желе можно разливать в горячем виде. Вследствие низкого уровня рН и/или а w этой продукции тепловую стерилизацию осуществляют перед упаковкой. Сама горячая продукция стерилизует металлический или стеклянный контейнер, поэтому крышки и горловины бутылок, крышки мелких контейнеров должны быть стерилизованы по отдельности. Наполнение и герметизация контейнера осуществляется перед остыванием продукции. Температура продукции при наполнении должна быть 85 -92 °С. В любом случае далее остужение осуществляется охлаждением стерилизованной хлорированной водой. В конце процесса продукцию помещают в асептическую упаковку. Это комбинация установок для стерилизации продукции и для контейнеров различных видов с раздельной системой наполнения и запечатывания. Асептическая упаковка жидкой продукции включает следующие операции: тепловая обработка при заранее установленных температурах; перенос в секцию выдержки; охлаждение при температуре около 35°С; наполнение в стерильную упаковку в стерильных условиях; закрытие упаковки. Вид теплообменника выбирают согласно реологическим свойствам жидкости. Это могут быть трубчатые с круглым крончатым колпачком, пленочные для продукции с высокими значениями Re, теплообменники типа «труба в трубе» и пластинчатые теплообменники для продукции с низкими значениями Re [124]. Маринование также является важной операцией при консервировании фруктов и овощей. Рассол получают после следующих операций: свежий рассол после измельчения и соления (100-150 кг/т белокочанной капусты) и кислый рассол в процессе молочнокислого брожения (150-180 кг/т белокочанной капусты). Процесс бланшировки осуществляется в кислом рассоле, в результате чего получается бланшировочный рассол. В таблице 6.30 приведены показатели сточных вод с рассолом при переработке капусты. 189 П-ООС 17.02-03-2012 Таблица 6.30 - Показатели концентрации рассола в сточных водах при производстве квашеной капусты Рассол Свежий рассол Молочнокислое брожение в рассоле Бланшировоч ный рассол рН 6,0-6,2 3,8-4,2 3,8-4,0 Концентрация в сточных водах БПК5 ХПК (мг/л) Хлор (мг/л) (мг/л) 10000150001200030000 40000 15000 17000250002500-20000 50000 75000 4000055000 6500085000 - 6.3.3.5.3 Замороженные овощи Перемещение и хранение материалов (А.1) При производстве замороженных овощей транспортировка и хранение потребляют много энергии [32]: - транспортировка замороженных овощей потребляет 2-14 кВт-че/т замороженных овощей. Для большинства производственных линий электропотребление конвейеров составляет 5-30 кВт-че. - хранение овощей потребляет 20-65 кВт-че/м3 складского помещения в год и примерно 26 389 кВт/м2 (95 мДж/м2) складского помещения в год в виде горячей воды. Средний энергетический баланс составляет [32]: - 11% для вентиляторов испарителя; - 5% для вентиляторов конденсатора; - 7% для периферийного оборудования; - 77% для компрессоров, из которых 21% используется для притока тепла через двери/крышки, 48% вследствие потери тепла через корпус здания и 8% через продукцию. Сортирование/просеивание, классификация по качеству, шелушение, удаление плодоножек/отделение стеблей и очистка (А.2) Операция сортирования потребляет энергии от 0 до 20 кВт-че/т замороженных овощей [32]. В таблице 6.31 показано потребление энергии при сортировке овощей. Таблица 6.31 - Потребление энергии при сортировании овощей [32] Продукция Шпинат Цветная капуста Горох Брюссельская капуста Бобы Морковь Потребление энергии замороженных овощей) 0 1 4 4 5 8 (кВт-че/т Очистка от кожуры При переработке замороженных овощей овсяные корни и морковь очищают от кожуры перед механической обработкой. Используют два способа: каустическая очистка и очистка паром. Каустическая очистка потребляет меньше энергии, как в отношении энергопотребления, так и потребления пара, по сравнению с очисткой 190 П-ООС 17.02-03-2012 паром, но создает больше нагрузки на КОССВ [32]. В таблице 6.32 приведены энергоносители и энергопотребление при каустической очистке овощей. В таблице 6.33 приведены энергоносители и энергопотребление при очистке овощей паром. Таблица 6.32 - Энергоносители и энергопотребление при каустической очистке овощей [32] Энергоноситель Горячая вода (кВт-ч/т замороженных овощей) Пар (т/т замороженных овощей) Давление пара (бар) Электроэнергия (кВт-ч/т замороженных овощей) Приблизительное потребление 0 0,16 7 2 Таблица 6.33 - Энергоносители и энергопотребление при очистке овощей паром [32] Энергоноситель Горячая вода (кВт-ч/т замороженных овощей) Пар (т/т замороженных овощей) Давление пара (бар) Электроэнергия (кВт-ч/т замороженных овощей) Приблизительное потребление 0 0,9 4-15 3,5 Промывание Промывание при производстве замороженных овощей потребляет энергии от 0 до 5 кВт-че/т замороженных овощей. Некоторые овощи, например брюссельская и цветная капуста, не требуют промывания и, поэтому, не потребляют энергию [32]. В таблице 6.34 показано энергопотребление при промывании овощей. Таблица 6.34 - Энергопотребление при промывании овощей [32] Продукция Брюссельская капуста Цветная капуста Бобы Морковь Овсяный корень Горох Шпинат Потребление энергии замороженных овощей) 0 0 0,5 2,5 3 3 5 (кВт-че/т Разделка, нарезание ломтиками, шинкование, измельчение через мясорубку, протирание и прессование Некоторые овощи нарезают перед глубоким замораживанием. Энергопотребление составляет до 9 кВт-ч/т замороженных овощей. В таблице 6.35 показано энергопотребление при механической переработке овощей перед замораживанием. 191 П-ООС 17.02-03-2012 Таблица 6.35 - Энергопотребление при механической переработке овощей перед замораживанием [32] Продукция Горох Брюссельская капуста Шпинат Морковь (нарезанная ломтиками) Морковь (нарезанная кубиками) Овсяный корень Бобы Горох Потребление энергии (кВт-че/т замороженных овощей) 0 0 0 1 2,5 6 9 0 Морковь, овсяный корень и бобы при механической обработке потребляют приемлемое количество энергии. Остальные овощи вообще не потребляют энергии [32]. Бланшировка При замораживании овощей на низкой температуре используют барабанные и ленточные бланширователи. Энергопотребление зависит от вида бланширователя и вида последующего остужения. В таблицах 6.36 и 6.37 приведены показатели энергопотребления. Таблица 6.36 - Энергоносители и энергопотребление бланширователя при глубоком замораживании овощей[32] Энергоноситель Горячая вода (кВт-ч/т замороженных овощей) Пар (т/т замороженных овощей) Давление пара (бар) Электричество (кВт-че/т замороженных овощей) барабанного Приблизительное потребление 0 0,16 7 0,5-1,3 Таблица 6.37 - Энергоносители и энергопотребление при противоточном водяном охлаждении овощей [32] Энергоноситель Горячая вода (кВт-ч/т замороженных овощей) Пар (т/т замороженных овощей) Давление пара (бар) Электроэнергия (кВт-че/т замороженных овощей) Приблизительное потребление 0 0 0 0,5-1,3 Кроме того, в энергопотребление при глубоком замораживании включено энергопотребление для производства ледяной воды. Например, в отношении энергопотребления ленточный бланширователь с водяным охлаждением потребляет меньшее общее количество энергии. Тепло, выделяемое при охлаждении продукции в зоне охлаждения, используют для предварительной тепловой обработки овощей. В этом случае для бланшировки требуется меньше пара. В таблице 6.38 приведены энергоносители и энергопотребление ленточного 192 П-ООС 17.02-03-2012 бланширователя с водяным охлаждением при переработке овощей. В таблице 6.39 приведены энергоносители и показатели магнитного датчика ленточного бланширователя с водяным охлаждением при переработке овощей. Таблица 6.38 - Энергоносители и энергопотребление ленточного бланширователя с водяным охлаждением при переработке овощей [32] Энергоноситель Горячая вода (кВт-ч/т замороженных овощей) Пар (т/т замороженных овощей) Давление пара (бар) Электроэнергия (кВт-че/т замороженных овощей) Приблизительное потребление 0 0,09 7 2-9 Таблица 6.39 - Энергоносители и показатели магнитного датчика ленточного бланширователя с водяным охлаждением при переработке овощей [32] Энергоноситель Горячая вода (кВт-ч/т замороженных овощей) Пар (т/т замороженных овощей) Давление пара (бар) Электроэнергия (кВт-че/т замороженных овощей) Показатели магнитного датчика 0 0,16 7 7-30 В отношении энергопотребления барабанные бланширователи с противоточным водяным охлаждением потребляют меньше энергии. Водопотребление такого оборудования достаточно высокое. Использование мощных вентиляторов в ленточных бланширователях с воздушным охлаждением намного увеличивает энергопотребление в этом виде операции [32]. 6.3.3.5.4 Соки Потребление энергии происходит при концентрировании сока методом выпаривания и пастеризации. Сточные воды образуются из конденсата при выпаривании, в начале операции, при смене продукции и очистке пастеризаторов. Твердые отходы вырабатываются при прессовании фруктов и овощей. Например, 2% томатов и 30% цитрусовых может быть потеряно при прессовании. Эти потери составляют твердые отходы [184]. 6.3.3.5.5 Другая продукция В основе производства джемов, желе и пресервов лежит производство фруктового желе, получаемого из выжатого сока, пюре или целых фруктов соответственно. Фруктовые желе содержат пектин, кислоту, сахар и воду. Использование сахара и дополнительная тепловая обработка увеличивает БПК сточных вод по сравнению с другими процессами обработки фруктов. Наличие натурального или добавленного пектина в сточных водах может оказать неблагоприятное воздействие на осаждающиеся вещества. 6.3.4 Растительные масла и жиры 6.3.4.1 Потребление воды Процессы, потребляющие значительные объемы воды: производство неочищенного масла; химическая нейтрализация, промывка растительного масла и дезодорация [182]. Потребление воды зависит от вида процесса, например, 193 П-ООС 17.02-03-2012 потребление воды для прессования минимально, от вида охаждения и установки для создания вакуума, вида и возраста масличных семян, например мягкие семена, такие как семена рапса, потребляют другие объемы воды по сравнению с соевыми бобами [182]. При производстве неочищенного масла в целях охлаждения потребляется 0,2-14 3 м воды/т масличных семян. Химическая нейтрализация неочищенного масла потребляет воду в объеме 1-1,5 м3 воды/т продукции. Дезодорация нейтрализованного, отбеленного масла и отбеленного пищевого жира потребляет 10-30 м3 воды/т продукции. Вода, потребляемая при гидрогенизации (затвердении) растительного масла, в основном используется для охлаждения и создания вакуума, и ее объем составляет 2,2-7 м3/т масла. При химическом рафинировании пищевого масла используют следующие вещества: - деминерализованная вода: 0,1-0,3 м3/т масла; - питьевая вода: 0,05-0,3 м3/т масла; - вода для охлаждения: 0,1-0,2 м3/т масла; - H2SO4: 50-250 кг/т мыла. 6.3.4.1.1 Оливковое масло Производители оливкового масла используют примерно 12 миллионов тонн воды в год [142], что соответствует примерно 5 м3 воды/т произведенного оливкового масла. 6.3.4.2 Сточные воды Дезинфекция семян и переработка пищевого масла может произвести до 10-25 3 м сточных вод/т продукции [140]. Удельная выработка сточных вод в основном находится в пределах 3-5 м3/т сырья. Объем сточных вод зависит от вида источника получения масла и используемой технологии. Например, неочищенное рапсовое масло требует прессования и экстракции в растворе. Это приводит к образованию 2,5-3,0 м3 сточных вод/т рапсовых семян (7-12 м3/м3 неочищенного масла). При производстве рафинированного масла из рапсовых семян получается 10-12 м3 сточных вод/т рапсовых семян [134]. В таблицах 6.40, 6.41 и 6.42 приведены характеристики сточных вод при производстве растительного масла, полученного из нескольких источников, и с использованием разных единиц измерения Таблица 6.40 - Производственные сточные воды на стадиях переработки растительного масла [65] Производственный участок Производство неочищенных растительных масел/жиров Переработка семян Сточные воды Вода для охлаждения Рафинация неочищенных растительных масел/жиров Кислая вода от расщепленного мыла при классической нейтрализации масла Сточные воды от очистки оборудования Конденсированные испарения при дезодорации Конденсированные испарения при использовании парового эжектора (вспомогательного устройства) для создания вакуума при дезодорации 194 Единиц измерения Объем сточных вод (м3/т семян) (м3/т семян) 0,2-0,5 0,2-14 (м3/т)* 1-1,5 (м3/т)* (м3/т)* (м3/т)* До 0,5 0,01-0,1 0,02-0,4 П-ООС 17.02-03-2012 Барометрический водослив на вакуумной (м3/т)* конечной стадии дистилляционной нейтрализации и дезодорации (без рециркуляции) Сточные воды из другого вакуумного (м3/т)* оборудования Производство маргарина Процессы промывки и очистки (м3/т готовой продукции) Поступление воды для выпаривания (м3/т готовой продукции) * В отношении готового рафинированного масла ** Для хладопроизводительности 15-20 кВт/т готовой продукции 10-30 Примерно 1,5 0,75-2 0,1** Таблица 6.41- Характеристики сточных вод при переработке растительного масла [182], [185] Процесс/типовая операция Параметр Производство Нагрузка ХПК неочищенного масла (переработка семян) Химическая нейтрализация Объем сточных вод и расщепление мыла Нагрузка ХПК Дезодорация Показатель 0,1-1,0 кг/т переработанных семян Объем сточных вод Нагрузка ХПК Конвекционное химическое Объем сточных вод рафинирование пищевого масла Нагрузка ХПК Комбинированное Отношение производство и обработка сточных вод пищевого масла ХПК/БПК5 1-15 м3/т рафинированной продукции ≤ 5 кг/т рафинированной продукции 10-30 м3/т рафинированной продукции (однократное использование оборудования) ≤ 7 кг/т рафинированной продукции 25-35 м3/т рафинированной продукции ≤ 15 кг/т рафинированной продукции 1,5-2 (стандарт) Таблица 6.42 - Общая характеристика загрязненных сточных вод при рафинации растительного масла (кукурузное, хлопковое, подсолнечное) [74] Источник Промывка нейтрализованного масла Реакция нейтрализации рН = 10-12 Барометрические конденсаторы рН = 6,5-7,5 Паровой котел Смягчение воды Очистка пола и оборудования Объем, м3/т1 0,1 БПК5 мг/л ХПК, мг/л 15000 РЖМЖЖ, мг/л 100-500 ВТЧ, мг/л НС3 1000 2,12 4300 7200 670 2900 2 140-200 500-600 20-200 40-100 10% пара 5% пара 0,1 20 20 1500 40 40 2000 НС 100 100 300 195 П-ООС 17.02-03-2012 1 на т неочищенного масла на т обезжиренных кислот (ОК) 2 3 Нет сведений (НС) 6.3.4.2.1 Оливковое масло Традиционное производство оливкового масла, также называемое прессованием, производит примерно 2-5 литров сточных вод на литр готового масла. Трехфазовая непрерывная экстракция оливкового масла производит примерно 6-8 литров сточных вод на литр готового масла. В то время как двухфазовая непрерывная экстракция оливкового масла производит только 0,330,35 литров сточных вод на литр готового масла. В таблице 6.43 приведены характеристики сточных вод при производстве оливкового масла с использованием различных методов экстракции. Таблица 6.43 - Характеристика сточных вод на заводах по производству оливкового масла [74], [86] Технология Объем БПК5 мг/л сточных вод (м3/т оливкового масла) Традиционная 2-5 22000-62000 экстракция (прессование) Трехфазовая 6-8 13000-14000 экстракция Двухфазовая 0,33-0,35 90000экстракция 100000 ХПК мг/л ОСВТЧ (мг/л) рН 59000162000 65000 4,6-4,9 39000-78000 65000 5,2 120000130000 120000 4,5-5,0 6.3.4.3 Выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух При доставке семян, в бункерах, при очистке семян, подготовке, доставке муки и внутренней транспортировке/перемещении образуется сухая пыль. Мокрая пыль образуется при подготовке семян, сушке муки и охлаждении, внутренней транспортировке/перемещении. При использовании экстракции в растворе утечка и транспортировка могут стать причиной выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух. После стадии экстракции выбросы растворителя (гексана) могут произойти при сушке, охлаждении, хранении и транспортировке муки и неочищенного масла. Уровни выбросов гексана в атмосферный воздух, имеющие отношение к различному семенному сырью, приведены в таблице 6.44. Таблица 6.44 - Выбросы гексана в атмосферный воздух [65] Сырье Соевые бобы Семена рапса Семена подсолнечника Семена льна Семена клещевины Выбросы гексана (кг гексана/т неочищенных семян) 0,5-1,0 0,5-1,2 0,5-1,2 Примерно 2,0 > 3,0 В некоторых семенах, например, семенах рапса, может быть высокое содержание серы. Ферментные и биологические процессы преобразовывают соединения серы в сероводород. Данные о выбросах в период хранения сообщены не были, но значительные концентрации сероводорода были обнаружены в выбросе 196 П-ООС 17.02-03-2012 воздухе от экстракторов [65, Германия, 2002 г.]. В таблице 6.45 приведены выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух при производстве неочищенных растительных масел. Таблица 6.45 - Краткий обзор выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух при производстве неочищенных растительных масел [10], [74] Рафинация гидратацией Нейтрализация Отбеливание Летучие соединения Запах Дезодорация Гидрогенизация Свободные жирные кислоты Летучие соединения Запахи Запах присутствует на всех стадиях, в которых есть тепловая обработка. Источником запаха являются летучие жирные кислоты, органические азотные соединения и, в случае переработки семян рапса, сероводород и органические серные соединения. 6.3.4.4 Твердые продукты на выходе В зависимости от вида растений, т.е. масличные семена или плоды, сырье для производства растительного масла может быть переработано почти полностью в различную продукцию, например, растительное масло, богатую белками муку, жирные кислоты и лецитин, или полуфабрикаты, например для продуктов питания, корма для животных и лекарственных препаратов. Твердые отходы, например, листья, древесина, частицы металла и камней образуются на стадии первичной технологической обработки сырья (очистка и обрушивание). Твердые отходы отделяются при очистке сырья на ветряных просеивателях, магнитных сепараторах и ситах. При переработке масличных семян доля твердых отходов на этой стадии составляет менее 1% от перерабатываемых семян. Частицы металла отправляют на переработку, остатки твердых отходов, такие как камни и песок, утилизируются как отходы производства. Пыль можно сжечь. На стадии прессования/центрифугирования используют фильтр-прессные салфетки, которые впоследствии также подлежат утилизации как отходы производства[161, Verband Deutscher Oelmuehlen, 2003 г.]. При химической рафинации в процессе нейтрализации неочищенного масла образуется соапсток. Соапсток в основном состоит из влаги, мыла, образовавшегося в результате нейтрализации щелочью (NaOH) свободных жирных кислот, увлеченного мылом нейтрального жира и может также содержать фосфатиды, белки и другие соединения. Как правило, соапсток проходит дальнейшую переработку на рафинационном заводе: мыла расщепляются, и происходит выделение жирных кислот (масло, содержащее кислоты). В некоторых странах возможно смешение соапстока после химической рафинации растительного масла с другими компонентами для производства мыл низкого качества или для использования в корме для животных. Объем твердых отходов после рафинации растительного масла и переработки зависит от местных условий производства. При отбеливании использованная отбельная глина содержит 20-40% жира. Это делает отходы подверженными к самовозгоранию. На эксплуатационных установках, которые рафинируют и модифицируют пищевое масло, использованную отбельную глину утилизируют специализированные организации для производства энергии, методом 197 П-ООС 17.02-03-2012 коферментации для производства биогаза или кирпича [182, Германия, 2003 г.]. Использованный катализатор возвращают этим организациям для регенерации. Для комплексных эксплуатационных установок, на которых производят неочищенное масло и муку, и рафинируют/модифицируют пищевое масло, существуют различные возможности для использования компонентов сырья и отходов. Например, использование фосфолипидов в муке, применение использованной отбельной глины в муке и корме для животных. Непременным условием для отбельной глины является отсутствие остатков никеля в катализаторе[161, Verband Deutscher Oelmuehlen, 2003 г.]. Дистиллированная вода в дезодораторе, полученная после дистилляции паром рафинированного пищевого масла, имеет различный состав, в зависимости от сырья и процесса рафинации. Если вода получена в результате физической рафинации и содержание пестицидов низкое, она может быть использована в кормовой промышленности. В противном случае ее можно использовать в качестве источника технических жирных кислот. Вода, полученная в результате химической рафинации, имеет более высокие показатели в силу более высокого содержания токоферола. Это превосходное сырье для производства витамина Е. Вследствие роста интереса к натуральным антиоксидантам, таким как токоферол, и использованию фитостеринов в пищевой и фармацевтической промышленности, значение дистиллированной воды, возможно, увеличится. В таблице 6.46 приведены виды твердых/жидких отходов на выходе от различных типовых процессов переработки растительного масла. Таблица 6.46 - Краткий обзор основных твердых/жидких отходов и побочных продуктов при производстве неочищенных растительных масел [10, Агентство по окружающей среде Англии и Уэльса, 2000 г., 74, Министерство окружающей среды Греции, 2001 г.] Твердые/ жидкие отходы Рафинация гидратацией Растительная слизь Нейтрализация Отбеливание Дезодорация Соапсток и отработанные кислоты/ щелочи Использованн Нет ая отбельная глина, содержащая смолы, металлы и пигменты Гидрогенизация (затвердение) Отработанные катализаторы и наполнители для фильтровочистителей В таблице 6.47 приведено сравнение твердых отходов на выходе при производстве оливкового масла и масла из семян растений. Таблица 6.47 - Краткий обзор твердых отходов от производства неочищенных растительных масел [10, Агентство по окружающей среде Англии и Уэльса, 200 г., 185, СIAA-FEDIOL, 2004 г.] Вид произ- Предвариводства тельная обработка сырья Отходы от Посторонние оливок вещества, например, листья и камни 198 Подготовка сырья Прессование /центрифугирование Нет Отработанные прессные прессованная косточки оливок Экстракция растворе в фильтр- Экстрагированная салфетки, масса, мука и масса, остатки на фильтре П-ООС 17.02-03-2012 Отходы от Посторонние масличных вещества, семян например, листья и камни Нет Отработанные фильтр- Нет прессные салфетки Виды и объемы побочных продуктов и отходов кратко обобщены на рисунке 6.8. Рисунок 6.8 - Виды и объемы побочных продуктов и отходов, образующихся при переработке растительного масла [134, AWARENET, 2002 г.] 6.3.4.4.1 Масличные культуры Как правило, количество произведенной продукции из масличных культур 5 составляет почти 100%. Продукция от переработки масличных культур и рафинации растительного масла: растительное масло, богатая белками мука (жмых, шрот), лецитин и жирные кислоты (масло, содержащее кислоты). Глицериды жирных кислот могут содержать токоферол, натуральный антиоксидант. Их можно использовать в качестве сырья для производства витамина Е. Побочные продукты могут быть использованы в качестве корма для животных или топлива [182, Германия, 2003 г., 185, СIAA-FEDIOL, 2004 г.]. В результате химической очистки при нейтрализации неочищенного масла образуется соапсток. Соапсток в основном состоит из натриевых солей жирных кислот, а также включает триацилглицерины, фосфатиды, белки, пигменты и другие соединения. Как правило, соапсток проходит дальнейшую переработку на рафинационном заводе: мыла расщепляются, и происходит выделение жирных кислот. Возможно смешение соапстока после химической рафинации растительного масла с другими компонентами для производства мыл низкого качества или для а 199 П-ООС 17.02-03-2012 использования в корме для животных [182, Германия, 2003 г., 185, СIAA-FEDIOL, 2004 г.]. Неочищенную массу и отработанную муку сжигают или используют для производства топлива и другой продукции, такой как косточковое масло и активированный уголь, а также применяют в корме для животных. Выжатую массу с содержанием масла менее 1% обычно формуют в пеллеты или брикеты. Их основное применение: корм для скота, но также могут быть компостированы или сожжены. Лецитин – пищевой побочный продукт, состоящий из смеси фосфатидов с небольшим количеством гликолипидов и олигосахаридов. Известно, что он обладает такими функциональными характеристиками, как свойства эмульгации, растекаемость и гидрофильность. После простой и недорогой очистки он может быть использован в пищевых продуктах, косметических и лекарственных средствах. Соевое масло является основным источником лецитина, но также и другие растительные масла, такие как кукурузное, подсолнечное или арахисовое содержат лецитин. В процессе переработки масличных культур образуется 0,7-0,8 тонн твердых отходов на выходе на тонну сырья, например прессованная масса и мука. Эти отходы можно дополнительно обработать с целью экстракции остаточного содержания масла, объемы которого могут составлять 10-20%, или использовать в корме для животных, отправленного на регенерацию тепла, или в качестве почвоулучшителя без или после компостирования. 6.3.4.4.2 Оливковое масло В процессе производства неочищенного оливкового масла, т.е. традиционная система прессования, в результате трехфазовой системы получается прессованная масса и значительный объем сточных вод. В то время как в результате использования двухфазовой системы, которая в основном применяется в Испании, получаются пастообразные отходы, называемые «alperujo», с более высоким содержанием воды. Такие отходы труднее переработать по сравнению с традиционными твердыми отходами. Содержание воды в прессованной массе, состоящей из неочищенной оливковой массы, жмыха и мякины, составляет примерно 30%, если она была получена в результате применения традиционной технологии прессования, и примерно 45-50% после использования декантирующих центрифуг. В прессованной массе все еще содержится некоторое количество масла, которое, как правило, извлекается на отдельном оборудовании. Выжатую оливковую массу сжигают или используют в качестве почвоулучшителя в маслиновых рощах. 6.3.4.4.3 Рапсовое масло Рапсовое масло относится к наиболее перспективным растительным маслам по возможности использования как для пищевых, так и для технических целей. Его получают путем прессования и экстракции семян рапса, содержание масла в которых составляет от 30 до 47%. Вторичные продукты (жмых, шрот) используют для получения растительных белков кормового назначения, для комбикормов. Семена рапса перерабатывают по схеме предварительное прессование – экстракция, при этом на экстракцию подается прессовый жмых, сформированный в виде гранул, лепестка или крупки. Для более полного извлечения масла из жмыха применяется дробление жмыха на молотковых или дисковых дробилках и его кондиционирование по температуре и влажности. 6.3.4.5 Энергия Энергопотребление при производстве неочищенных растительных масел зависит от вида сырья, оборудования и производственных процессов. Основными стадиями энергопотребления являются термическая обработка, остужение, сушка, 200 П-ООС 17.02-03-2012 измельчение, прессование, выпаривание и дистилляция. Холодное прессование, без термической предварительной обработки сырья, которое в основном используется при производстве оливкового масла, потребляет в два раза больше энергии, чем при прессовании термически обработанных масличных культур. Потребление пара составляет 200-500 кг пара/т переработанных семян (155-390 кВт/т), энергопотребление 25-50 кг/кВт/т переработанных семян (90-180 мДж/т) [109, СIAAFEDIOL, 2002 г., 182, Германия, 2003 г., 185, СIAA-FEDIOL, 2004 г.]. В таблице 6.48 показано потребление пара и энергии в некоторых процессах рафинации неочищенного масла на оборудовании в Германии. Далее в разделах 4.7.4.2, 4.7.4.3 и 4.7.4.4 в технических методах приведены показатели энергопотребления некоторых процессов. Таблица 6.48 - Энергопотребление в процессе рафинации неочищенного растительного масла [65, Германия, 2002 г., 109, СIAA-FEDIOL, 2002 г.]. Стадия переработки Нейтрализация Расщепление мыла Дезодорация Гидрогенизация Отбеливание Общее Потребление Энергопотребле энергопотребление пара1 ние (мДж/т готовой (мДж/т готовой (мДж/т готовой продукции) продукции) продукции) 145-330 112-280 22-44 620-2850* 560-2800* 11-36* 510-1350 420-1120 60-150 400-100 НС НС НС НС НС (мДж/т готовой (мДж/т готовой (мДж/т продукции) продукции) продукции) 40-92 31-78 6-12 172-792* 156-778* 3-10* Нейтрализация Расщепление мыла Дезодорация 142-375 117-311 Гидрогенизация 111-278 НС Отбеливание НС НС 1 Рассчитано исходя из 2,8 х кг пара/т = мДж/т * мДж/т мыла или кВт/т мыла НС (Нет сведений) Готовая продукция = рафинированное растительное масло готовой 17-42 НС НС 6.3.4.6 Используемые химикаты Теоретически экстракционный растворитель должен растворять только глицериды и не извлекать других веществ, таких, например, как каротиноиды, фосфолипиды и др., содержащихся в экстрагируемом материале. Растворители не должны содержать токсичных компонентов и должны быть регенерируемыми с минимальными потерями, безопасными в применении и легко удаляемыми из экстрагированного материала. По этой причине почти всегда применяются только алифатические углеводороды, в частности гексан. Технический гексан с интервалом температуры кипения 55-70°С является оптимальным растворителем. Гексан легко удаляется из масла при температуре ниже 100°С под вакуумом и может десорбироваться из муки паром. Растворимость гексана в конденсированной воде составляет только 0,1%. Технические спирты, такие как этанол, изопропанол, метанол, бутанол и фурфурол идеально подходят для экстракции относительно влажных материалов. Экстракция масличных культур спиртом приводит к относительно высоким концентрациям фосфатидов, гликолипидов, углеводов и аналогичных компонентов в 201 П-ООС 17.02-03-2012 неочищенном масле, но глицериды, в принципе, могут концентрироваться при охлаждении или экстракции спиртовых растворов. Технические спирты в основном не используются в качестве основных экстракционных растворителей. Их иногда применяют в качестве вторичных экстракционных растворителей для удаления госсипола из кормовой муки из жмыха семян хлопчатника, тиогликозидов из кормовой муки из рапсового жмыха, сахаров из кормовой муки из соевого жмыха (для производства белкового концентрата) и алкалоидов из кормовой муки из жмыха люпина горького. Новой технологией является экстракция сверхкритического пропана или углекислого газа из масла. Этот процесс предназначен для специфической продукции с высокой внутренней стоимостью из-за дорогостоящего оборудования [87, Ульман, 2001 г.]. В химической нейтрализации неочищенного масла используют химикаты. Используется NaOH в количестве 1-6 кг/т масла и 0,1-2 кг/т масла в зависимости от назначения вида масла и содержания свободных жирных кислот в предварительно рафинированном гидратацией или нерафинированном неочищенном масле. Если используется фосфорная кислота, потребляется 0,1-2,0 кг/т масла. В качестве альтернативы можно использовать лимонную кислоту. Ее потребление составляет 0,1-1,0 кг/т масла. Использование серной кислоты для расщепления соапстока составляет 100-250 кг H2SO4/т мыла [109, СIAA-FEDIOL, 2002 г.]. 6.3.5 Молочные продукты 6.3.5.1 Вода 6.3.5.1.1 Потребление воды Потребление воды в основном связано с процессами санитарной обработки. Факторы, влияющие на потребление воды на европейских молочных заводах [160, Европейская ассоциация молочной промышленности, 2002 г.]: - доступность поверхностных и подземных вод для охлаждения; - время и объем воды, используемой для ополаскивания; - характеристики программ безразборной мойки оборудования (далее-БМО); - техническое обслуживание оборудования, устранение протечек. Нормальным считается потребление воды в пределах 1-5 л/кг молока [134, AWARENET, 2002 г.], но используя современное оборудование и соответствующие технологические приемы потребление воды может быть сокращено до 0,8-1,0 л/кг молока, [74, Министерство окружающей среды Греции, 2001 г.]. Согласно результатам исследования в Германии в 1999 г. 132 молокозавода в среднем использовали 2,06 л/кг молока [39, Немецкая ассоциация молочной промышленности, 2001 г.]. Пример - В таблице 6.49 приведено потребление воды на европейских молочных заводах. В таблице 6.50 приведено потребление воды на скандинавских молочных заводах. Таблица 6.49 - Потребление воды на европейских молочных заводах [160, Европейская ассоциация молочной промышленности, 2002 г.] Продукция Потребление воды* (л/кг переработанного молока) Мин. Макс. Свежее пастеризованное молоко и 0,8 йогурты Сыр и молочная сыворотка 1,0 Сухое молоко, сыр и/или жидкая 1,2 продукция 202 25 60 60 П-ООС 17.02-03-2012 * Включая воду для охлаждения Таблица 6.50 - Потребление воды на скандинавских молочных заводах [41, Совет министров стран Скандинавии, 2001 г.] Продукция Потребление воды* (л/кг переработанного молока) Швеция Дания Финляндия Норвегия Свежее пастеризованное молоко 0,60-0,97 0,96-2,8 (8) 1,2-2,9 (8) 4,1 (1) и йогурты (3) Сыр и молочная сыворотка 2,0-2,5 (4) 1,2-1,7 (5) 2,0-3,1 (2) 2,5-3,8 (2) Сухое молоко, сыр и/или жидкая 1,7-4,0 (7) 0,69-1,9 (3) 1,4-4,6 (2) 4,6-6,3 (2) продукция Цифры в скобках означают количество молочного оборудования в каждой категории В молочной промышленности Великобритании удельное потребление воды, при переработке молока, варьируется в зависимости от общего количества молока, поступившего на переработку ( См. рисунок 6.9) Рисунок 6.9 - Отношение потребления воды и переработанного молока в зависимости от объема переработанного молока [94, Агентство по окружающей среде Англии и Уэльса, 2002 г.] Согласно сообщениям из скандинавских стран для семи линий производства мороженого потребление воды составляет 3,6-10,3 л/кг готового мороженого [42, Совет министров стран Скандинавии и др., 2001 г.]. В случае, если линии не оборудованы системой рециркуляции охлаждающей воды, потребление воды составляет 10-325 л/кг продукции [118, CIAA-EDA, 2002 г.]. 6.3.5.1.2 Сточные воды Сточные воды являются основной экологической проблемой в молочном производстве. Отрасль использует большие объемы воды для поддержания 203 П-ООС 17.02-03-2012 требуемого уровня санитарии и гигиены и соответственно сбрасывает значительные объемы воды в канализацию. Пример - В таблице 3.51 приведены данные удельного объема сброса сточных вод в молочной промышленности Австрии. Объем сточных вод при использовании современного оборудования составляет примерно 1-2 л/кг переработанного молока. Таблица 6.51 - Приблизительные объемы сточных вод в молочной промышленности [152, Австрия, 2002 г.] Вид продукции Объем сточных вод переработанного молока) «Белая» продукция, например, молоко, сливки и йогурт «Желтая» продукция, например, масло и сыр «Специальная» продукция, например, концентраты молока или молочной сыворотки, сухие молочные продукты (л/кг 3 4 5 Рассмотрим экологическую нагрузку создаваемую молочными заводами из расчета среднего сброса сточных вод: 2 литра на литр переработанного молока. В результате в год будет произведено 28 миллионов м3 сточных вод для утилизации на КОССВ. Такие сточные воды имеют среднее ХПК 3000 мг/л, общая нагрузка составит примерно 84000 т ХПК/год, что эквивалентно отходам от более чем двух миллионов человек. Сброс 1 м3 молока в канализацию по БПК5, эквивалентен суточным необработанным сточным водам от 1500-2000 человек. Необработанные сточные воды молочного завода имеют БПК от 0,8 до 2,5 кг БПК/т молока. К иным существенным загрязнениям сточных вод молокоперерабатывающих предприятий относятся соединения фосфора, азота и хлора. Сточные воды молочных заводов характеризуются высокой неравномерностью потока, как по объему, так по их химическому составу и уровню рН. Также следует учитывать температуру сточных вод. Сточные воды могут содержать патогенные микроорганизмы [140, Всемирный банк (МБРР) и др., 1998 г.]. В таблице 6.52 приведены данные неочищеннных сточных вод молочных заводов. Таблица 6.52 - Обобщенные показатели загрязнения неочищенных сточных вод молочной промышленности [13, Агентство по окружающей среде Англии и Уэльса, 2000 г.] Компонент ВТЧ ОСВТЧ ХПК БПК5 Белок Жир Углевод Аммиак –N Азот Фосфор Натрий Хлор 204 Диапазон 24-57000 мг/л 135-8500 мг/л 500-4500 мг/л** 450-4790 мг/л 210-560 мг/л 35-500 мг/л 252-931 мг/л 10-100 мг/л** 15-180 мг/л 20-250** мг/л 60-807 мг/л 48-469 (до 2000*) мг/л П-ООС 17.02-03-2012 Кальций 57-112 мг/л Магний 22-49 мг/л Калий 11-160 мг/л рН 5,3-9,4 (6-10*) Температура 12-40°С Фактические показатели зависят от применения специальных технических методов для предотвращения загрязнения воды (в процессе переработки для методы не указаны) * Комментарии CIAA [83, CIAA, 2001 г.] ** Немецкие комментарии [99 Германия, 2002 г.] Пример - Объем и уровни загрязнения сточных вод молочной промышленности в Европе приведены в таблице 6.53. В таблице 6.54 показано БПК при производстве различной молочной продукции. Таблица 6.53 - Объем и уровни загрязнения сточных вод молочной промышленности в Европе [42, Совет министров стран Скандинавии и др., 2001 г., 160, Европейская ассоциация молочной промышленности, 200 г.] Продукция Объем вод (л/кг) Свежее пастеризованное молоко и йогурты Сыр Молоко и сухая молочная сыворотка Мороженое сточных Параметры(мг/кг переработанного молока) ХПК Общее Общее содержание содержание азота фосфора 0,9-25 2,0-10 0,05-0,14 0,01-0,02 0,7-60 0,8-13 0,08-0,2 0,02-0,05 0,4-60 0,5-6 0,03-0,3 0,01-0,2 2,7-7,8 Таблица 6.54 - Стандартные уровни БПК при производстве различной молочной продукции [13, Агентство по окружающей среде Англии и Уэльса, 200 г.] Продукция Цельное молоко Обезжиренное молоко Двойные сливки Йогурт Мороженое Молочная сыворотка БПК5 (мг/кг продукции) 104000 67000 399000 91000 292000 34000 Основная часть сточных вод получается в ходе санитарной обработки. Вода используется для ополаскивания производственной линии при смене выпускаемого продукта, в начале и в конце работы установок кратковременной и высокотемпературной пастеризации, а также для промывки некоторой продукции, например, творожного зерна. Потери продукции при производстве молока могут составлять 3-4% с нормой отходов 0,5-1,5%. Потери молока могут быть в процессе санитарной обработки; в трубопроводах и установках от смешивания с вытесняющей водой, в начале и по завершению работы поточных теплообменных установок; вследствие случайного пролива. Утечка продукции в сточные воды значительно увеличивают их ХПК, содержание азота и фосфора. На рисунке 6.10 приведены стандартные потери молока. 205 П-ООС 17.02-03-2012 Рисунок 6.10 - Стандартные потери молока в молочной промышленности [11, Агентство по окружающей среде Англии и Уэльса, 2000 г.] Несмотря на то, что операции БМО экономят воду, энергию и химикаты, они все равно производят большие объемы сточных вод с высоким или низким уровнем рН из-за использования кислотных или щелочных моющих растворов. Использование фосфорной и азотной кислот увеличивает содержание фосфата и нитрата в сточных водах. Плохо спроектированные системы БМО и не полное извлечение продукции из труб и оборудования перед началом цикла БМО становится причиной попадания значительных объемов молока на очистные сооружения. На некоторых молочных заводах в Великобритании в результате осуществления ряда технических мероприятий добились уменьшения ХПК сточных вод на 40…65% [43, Envirowise (Великобритания) и Entec UK Ltd., 1999 г.]. После регенерации ионообменных смол и промывании мембраны образуются сточные воды с высоким содержанием растворенных твердых веществ. Для производства сгущенного молока и молочных продуктов используют мощные выпарные аппараты. Это первая стадия в производстве сухого молока и сухой молочной сыворотки. Испаренная вода конденсируется. Как правило, конденсат чистый, вместе с тем трещины в конденсаторах могут привести к его загрязнению продукцией. Конденсат можно использовать в других процессах, таких как предварительная тепловая обработка поступающего молока или в качестве воды для мойки после соответствующей обработки, например, обратным осмосом (ОО) с последующей дезинфекцией. 206 П-ООС 17.02-03-2012 Немолочные компоненты, используемые при производстве ряда продуктов, и компоненты смазывающих веществ практически не увеличивают объемы сточных вод. Твердые частицы, попадающие в канализацию, представляют собой молочный камень, свернувшееся молоко, частицам сырной массы или казеина, немолочные компоненты. При производстве сыра выход сыворотки составляет до 90% от объема молока, поступившего на переработку. При этом получается сладкая подсырная сыворотка, которая после переработки используется на пищевые и кормовые цели. Если при производстве сыра используется частичная посолка сыра в зерне, то в результате получается соленая подсырная сыворотка. Она не пригодна для дальнейшего использования без применения специальных методов по удалению соли. Соль частично может быть удалена при помощи нанофильтрации. Фильтрат после нанофильтрации может содержать до 3% соли. Более полно процесс обессоливания может быть проведен с использованием электродиализа или ионного обмена. Молочная сыворотка, сразу после получения должна быть переработана, в противном случае очень быстро нарастает ее кислотность и ее переработка будет затруднительна либо вообще не возможна. Подача кислой сыворотки на очистные сооружения может привести к нарушениям их работы из-за низкого уровня рН сточных вод. В зависимости от примененной технологии производства сыра и отделения сыворотки сточные воды имеют непостоянный состав,. В таблице 6.55 приведены характеристики стандартных сточных вод от производства сыра. Таблица 6.55 - Состав сточных вод от производства сыра [134, AWARENET, 2002 г.] Параметр БПК5 ХПК Жиры Азотвсего Фосфорвсего Установка извлечением сыворотки мг/л 2397 5312 96 90 26 с Установка извлечения сыворотки без 5312 20559 463 159 21 6.3.5.2 Выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух Работа большинства молочных заводов связана со значительным выделением тепла в окружающую среду. Выбросы углекислого газа, сернистого газа и оксидов азота, возникающих от генерации энергии в котельных установках, в данном разделе не рассматриваются. На многих заводах все еще используют галогенизированные соединения в системах охлаждения, в основном гидрохлорфторуглерод (ГХФУ), а в некоторых странах все еще используют фторхлорпроизводные углеводородов (ФХПУ). Взаимодействие галогенизированных хладагентов с озоном в атмосфере привело к постепенному запрету продажи и применения озоноразрушающих веществ, а также продукции или оборудования с использованием таких веществ [202, ЕС, 2000 г.]. Аммиак, используемый в системах охлаждения, из-за неплотностей соединений или аварийных утечек может стать причиной неприятного запаха. Дурнопахнущие газы образуются при переработке сточных вод. Объекты молочной промышленности, расположенные в черте города, обычно вызывают недовольство, связанное с шумом от передвижения транспортных средств, работы холодильного оборудования или установок высокотемпературной обработки (СВТ). 207 П-ООС 17.02-03-2012 Для уменьшения выбросов пыли до < 5 мг/Нм можно использовать рукавные фильтры. Рукавные фильтры потребляют намного меньше энергии, чем циклоны, и производят меньше шума. Если для исходящего воздуха используют газоочистную установку соответствующего типа для БМО, нет необходимости использовать циклонные фильтры, в результате чего экономится энергия и уменьшается шум. Шлам, задержанный на фильтрующем материале может быть использован как на пищевые так и кормовые цели. 6.3.5.3 Твердые отходы на выходе Отходы упаковки, такие как бумага, деревянные поддоны, мягкие контейнеры, полимерные пленки и другие отходы необходимо переработать или утилизировать как отходы производства. Основную часть твердых или жидких отходов и побочных продуктов составляют непереработанные остатки молочной сыворотки, продукция, не соответствующая стандартным требованиям, шлам после очистки молока на сепараторах от примесей, молочный камень, образующийся на поверхностях нагрева теплообменных устройств, ополоски, попадающие в сточные воды во время мойки оборудования, сгустки небольших частиц сыра или казеина. Молочную сыворотку можно отделить и переработать для последующего производства побочной продукции. Продукцию, не соответствующую требованиям, используют в качестве корма для животных или отправляют на утилизацию как отходы производства. Отходы также образуются в жироотделителях, при флотации и биологических КОССВ. Осадок, получаемый в КОССВ, также отправляют в место по утилизации как отходы производства. В таблице 6.56 кратко обобщены потери продукции в молочной промышленности, выраженные в виде процентного отношения объема молока, жира или переработанной молочной сыворотки. Таблица 6.56 - Потери продукции в некоторых процессах молочной промышленности [140, Всемирный банк (МБРР) и др., 1998 г.] Потери продукции (%) Молоко Жир Вид переработки Масло/транспортировка обезжиренного молока Масло и сухое обезжиренное молоко Сыр Сыр и выпаривание молочной сыворотки Сыр и сухая молочная сыворотка Питьевое молоко Сухое цельное молоко Молочная сыворотка - 0,17 0,14 0,60 0,20 0,20 0,20 0,10 0,10 1,6 2,2 0,20 1,9 0,64 0,10 0,7 0,22 2,3 - В таблице 6.57 приведены сообщенные твердые отходы на выходе на тонну переработанного молока. Таблица 6.57 - Твердые отходы на выходе на тонну переработанного молока[160, Европейская ассоциация молочной промышленности, 2002 г.] Твердые выходе (кг) 208 отходы на Шламы на КОССВ П-ООС 17.02-03-2012 1,7 1 0,5 45,0 20 16 0,2 0,2 3 18,0 24 30 На рисунках 6.11 - 6.13 приведены основные источники отходов от переработки молока, йогуртов и сыра. Рисунок 6.11 - Виды и объемы отходов при переработке молока [134, AWARENET, 2002 г.] 209 П-ООС 17.02-03-2012 Рисунок 6.12 - Виды и объемы отходов при производстве йогуртов [134, AWARENET, 2002 г.] 210 П-ООС 17.02-03-2012 Рисунок 6.13 - Виды и объемы отходов при переработке сыра [134, AWARENET, 2002 г.] В таблице 6.58 приведены показатели общего количества отходов полученных при производстве ряда молочных продуктов и методы их утилизации (по данным скандинавских стран). Цифры не включают отходы, предназначенные для корма животным. Включена не соответствующая требованиям стандартов продукция, отправленная на утилизацию как отходы производства. Таблица 6.58 - Образование и утилизация твердых отходов в молочной промышленности скандинавских стран [42, Совет министров стран Скандинавии и др., 2001 г.] Продукция Питьевое молоко, кисломолочные продукты Сыр, молочная сыворотка, сухое молоко Мороженое (кг/1000 кг) Общий объем твердых отходов (кг/1000 л) Из которых Переработано Сожжено Компостировано Отправлено на захоронение 1,7-14 (13) 5-41% 0-48% 0-14% 14-95% 0,5-10 (17) 1-91% 0-80% 0-2% 9-88% 35-48 (4) 4-33% 0-6% 0% 67-95% 211 П-ООС 17.02-03-2012 * Цифры в скобках указывают на количество молочного оборудования в каждой категории Общий объем твердых отходов от производства мороженого в Европе больше, т.е. 30-150 кг/т продукции [118, CIAA-EDA, 2002 г.]. 6.3.5.4 Энергия Молочные заводы потребляют много энергии. Примерно 80% энергии потребляется в виде тепловой от сгорания органического топлива с целью образования пара и горячей воды. Энергия используется для тепловой обработки молока и мойки оборудования. Оставшиеся 20% потребляются в виде электроэнергии для приведения в действие оборудования, замораживания, вентиляции и освещения. Операции, потребляющие наибольшее количество энергии: сгущение и сушка молока [42, Совет министров стран Скандинавии и др., 2001 г.]. Для пастеризации необходимо значительное количество энергии для нагрева и охлаждения, но современное оборудование позволяет осуществлять рекуперацию до 90-95% тепла. Одним из наиболее распространенных мероприятий по энергосбережению при сгущении является повторное использование пара после его термической или механической рекомпрессии. В европейской молочной промышленности было отмечено значительное энергопотребление (таблица 6.59). Таблица 6.59: Энергопотребление на европейских молочных заводах [160, Европейская ассоциация молочной промышленности, 2002 г.] Энергопотребление (ГД/т переработанного молока) Электроэне Комментарии Топливо ргия Питьевое молоко 0,15-2,5 0,18-1,5 Минимум для жидкого и йогурты молока, максимум для специального ассортимента 0,09-1,11* товаров Сыр 0,08-2,9 0,15-4,6 Зависит от вида сыра и партии продукции. Максимальное количество 0,06-2,08* топлива для выпаривания молочной сыворотки. Молоко и сухая 0,06-3,3 3-20 Максимальное количество молочная сыворотка топлива для продукции из 0,85-6,47* молочной сыворотки * примерное значение кВт-ч/л (из расчета плотности молока 1 кг/л) Пример - В таблице 6.60 скандинавских молочных заводов. приведены аналогичные цифры для Таблица 6.60 - Общее энергопотребление на некоторых скандинавских молочных заводах [42, Совет министров стран Скандинавии и др., 2001 г.] Общее энергопотребление (электроэнергия и нефтяное топливо) (кВт-ч/л переработанного молока) Швеция Дания Финляндия Норвегия Продукция Питьевое молоко и 0,11-0,34 кисломолочные (8)* продукты Сыр и 0,15-0,34 (4) 212 0,07-0,09 (3) 0,16-0,28 (8) 0,45 (1) 0,12-0,18 (4) 0,27-0,82 (3) 0,21 (1) П-ООС 17.02-03-2012 молочная сыворотка Сухое молоко, сыр 0,18-0,65 (7) 0,3-0,71(3) 0,28-0,92 (2) 0,29-0,34 (2) и/или жидкая продукция * Цифры в скобках указывают на количество молочного оборудования в каждой категории Больше энергии потребляется на молочных заводах, на которых кроме производства масла и питьевого молока, осуществляется сушка молока. При производстве мороженного потребление энергии составляет 0,75-1,6 кВт-ч/кг произведенного молока [42, Совет министров стран Скандинавии и др., 2001 г.]. Согласно другим данным потребление энергии находится в пределах 2-10 ГДж/т произведенного мороженого [118, CIAA-EDA, 2002 г.]. 6.3.5.5 Потребление химикатов Большинство химикатов используется для мойки и дезинфекции производственного оборудования и трубопроводов. На молочных заводах по производству продукции используют каустическую соду (гидроксид натрия), азотную кислоту и дезинфицирующие средства, такие как перекись водорода, перуксусная кислота и натрия гипохлорит. Дозировка дезинфицирующих средств составляет 0,01-0,34 кг/т переработанного молока [160, Европейская ассоциация молочной промышленности, 2002 г.]. Пример - В таблице 6.61 показано потребление моющих средств, используемых на европейских молочных заводах. Из общего количества потребленных химикатов на скандинавских молочных заводах 55% приходится на каустическую соду и 30% на азотную кислоту. В таблице 6.62 показано потребленных химикатов на некоторых скандинавских молочных заводах. Таблица 6.61- Потребление моющих средств на европейских молочных заводах [160, Европейская ассоциация молочной промышленности, 2002 г.] Потребление моющих средств (кг/т переработанного молока) NaOH, HNO3, Детерге 100% 100% нты Питьевое молоко и йогурты ???? ???? ???? Сыр ???? ???? ???? Молоко и сухая молочная сыворотка ???? ???? ???? Значения меняются в зависимости от продолжительности и производительности производственных процессов * Не применимо Продукция Таблица 6.62 - Потребление моющих средств на скандинавских молочных заводах [42, Совет министров стран Скандинавии и др., 2001 г.] Продукция Питьевое молоко и йогурты Сыр/молоко и сухая молочная сыворотка Каустические Азотная средства,такие как кислота, такая как NaOH, 100% HNO3, 100% 3 кг/м переработанного молока или тонну мороженого 0,2-0,9 (13) 0,1-1,0 (13) 0,4-5,4 (14) 0,6-3,8 (14) 213 П-ООС 17.02-03-2012 Мороженое 0,5-4,5 (7_ 0,2-2,5 (7) Цифры в скобках указывают на количество молочного оборудования в каждой категории Переработка молочной сыворотки, включающая электродиализ, ионообмен, ультрафильтрацию и нанофильтрацию, требует значительного количества фосфорной, серной и соляной кислоты, а также гидроокиси калия и натрия гипохлорита. Для очистки на молочных заводах часто применяют хелатирующие вещества. Эти вещества описаны в разделах 4.3.8.2-4.6.8.2.5. 6.3.5.6 Шум Шумовое воздействие исходит от передвижения молоковозов и грузовиков, осуществляющих подвоз молока и отвоз готовой продукции; при работе выпарных аппаратов, распылительных сушилок и охлаждающих конденсаторов [42, Совет министров стран Скандинавии и др., 2001]. Рукавные фильтры потребляют значительно меньше энергии, чем циклонные, и производят меньше шума. Если для исходящего воздуха используются фильтровальные установки, соответствующие БМО, нет необходимости использовать циклонные фильтры, что в результате приведет к значительной экономии энергии и снижению уровня шума. 6.3.6 Сухие макаронные изделия Основным сырьем для производства макаронных изделий высокого качества является крупка из твердой пшеницы. Для производства 1 тонны макаронных изделий используется 1,04-1,05 тонн крупки. Для получения густого теста с содержанием примерно 31 % воды используется вода и другие ингредиенты. Тесто пропускают под давлением через матрицы прессующего шнека. Основной экологической проблемой в этом секторе является энергопотребление, так как процессы производства макаронных изделий включают сушку. 6.3.6.1 Вода Потребление воды находится в пределах 22-30 м3/т продукции. Вода в основном используется в качестве добавочного компонента. Согласно сообщениям образование загрязненных сточных вод, связанных с производством, является значительным [118, CIAA-UNAFPA, 2002 г.]. 6.3.6.2 Выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух В бойлерах, работающих на природном газе, образуется тепловая энергия. Для изготовления сухих макаронных изделий используется перегретая вода, с температурой 130-160°С и 4-7 бар, измеряемая в гидравлическом воздушном баллоне. В таблице 6.63 приведены стандартные показатели выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух. Таблица 3.63 - Выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух при производстве макаронных изделий [118, CIAA-UNAFPA, 2002 г., 150 Unione Industriali Pastai Italiani, 2002 г.] Параметр Углекислый газ Угарный газ NOх * При концентрации 3: О2 214 Диапазон 130-160 кг СО2/т продукции Менее 100 мг/кПа3* Менее 350 мг/кПа3* П-ООС 17.02-03-2012 6.3.6.3. Энергия Стадия сушки потребляет примерно 85-90% тепловой энергии и 50-60% электроэнергии на установку. Эти цифры могут быть выше для линий, на которых производится специальная продукция, такая как макароны-гнезда или широкая лапша. Кондиционирование воздуха на рабочем месте потребляет 35-50 кВт-ч/т энергии. При оценке энергопотребления в секторе результаты изучения заводов по производству макаронных изделий с мощностью производства более 75 т/день отражают примерное потребление электроэнергии, выраженное в кВт-ч/т продукции, и тепловой энергии, выраженное в кВт-ч/т и МДж/т. Эти результаты приведены в таблице 6.64. Таблица 6.64 - Энергопотребление в итальянской промышленности по производству макаронных изделий [118, CIAA-UNAFPA, 2002 г., 150 Unione Industriali Pastai Italiani, 2002 г.] Примерное энергопотребление Электроэнергия Тепловая энергия (измеренная в бойлере) Диапазон 140-220 кВт-ч/т 0,417-0,527 кВт-ч/т 1,5-1,9 МДж/т 6.3.7 Крахмал В Европе крахмал производят в основном из трех материалов: кукуруза, пшеница и картофель. Удельное среднее потребление следующее: 1,85 тонн кукурузы, 2,35 тонн пшеницы и 6,6 тонн картофеля для производства 1 тонны крахмала [115, CIAAAAC-UFE, 2002 г., 152, Австрия, 2002 г.]. 6.3.7.1 Потребление воды Потребление воды зависит от крахмала и продукции, получаемой из крахмала, которая произведена в отдельном производственном помещении. Потребление воды также отличается в зависимости от используемого сырья. Из-за более высокого содержания воды в картофеле процесс производства картофельного крахмала требует меньше воды, чем производство зернового крахмала. За последние 20 лет в промышленности по производству крахмала было достигнуто значительное снижение стоимости работ: до 20% в потреблении свежей воды благодаря интегрирующим мерам в производстве, внутренней переработке отработанной воды и оптимизации системы подачи охлаждающей воды. Но в силу применения продукции, например, в пищевой или фармацевтической промышленности, и требованиям качества, переработка сточных вод не всегда возможна. В таблице 6.65 показано потребление воды в секторе по производству крахмала. Таблица 6.65 - Потребление воды в промышленности по производству крахмала [118, CIAA-UNAFPA, 2002 г.] Сырье Кукуруза Пшеница Картофель Потребление воды (м3/т использованного материала) 1,7 3 1,7 2,5 0,7 1,5 215 П-ООС 17.02-03-2012 6.3.7.2 Сточные воды Удельные сбросы сточных вод от производства крахмала в Австрии составляют 1,4 м3/т переработанного картофеля, т.е. среднее количество процесса переработки, 1,8 м3/т переработанной кукурузы, т.е. ежегодное среднее количество, и 2,0 м 3/т переработанной пшеницы, т.е. ежегодное среднее количество [115, Австрия, 2002 г.]. 6.3.7.3 Выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух Выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух в виде пыли от машин для сушки крахмала составляют 10-80 мг/мПа [115, CIAA-AAC-UFE, 2002 г.]. 6.3.7.4 Твердые отходы на выходе Существует много факторов, влияющих на количество шлама после переработки сточных вод. Сообщают, что вид и производительность процесса производства имеют первостепенное значение. Шлама практически не образуется, если провести анаэробную обработку сточных вод перед сбросом на КОССВ. Некоторые побочные продукты, например, глютен, получаемый при производстве крахмала, может быть использован в производстве продуктов питания, корма для животных или отправлен на разбрасывание. В таблице 6.66 приведены твердые отходы на выходе в промышленности по производству крахмала. Таблица 6.66 - Твердые отходы на выходе при производстве крахмала [115, CIAA-UNAFPA, 2002 г.] Параметр Твердые отходы на выходе (кг/т используемого материала) Мин. Макс. Камни* 1 10* Почва 8 60* Органические вещества 0,5 4 Песок* 1,5 7* Осадок от сточных вод** 0 3 * Самые высокие значения для переработки картофеля ** Данные выражены пересчете на сухое вещество 6.3.7.5 Энергия Энергопотребление зависит от вида крахмала и продукции, получаемой из крахмала на производственном участке, т.е. от технических методов и процессов производства крахмала и системы распоряжения побочными продуктами. Но основной использованной энергией в производстве крахмала является тепловая, для процессов выпаривания и сушки. Использование энергии для производства крахмального молока низкое по сравнению с конечным производством сухой продукции. Больше энергии потребляется на производственных участках, на которых процессы выпаривания и сушки используются для получения побочных продуктов, таких как волокно, растворимые вещества и белки. Эти показатели ниже на производственных участках, на которых растворимые вещества разбрасывают и волокно продают в качестве полужидкого корма для крупного рогатого скота. В таблице 6.67 приведено общее энергопотребление в секторе по производству крахмала. Таблица 6.67 - Энергопотребление в крахмальной промышленности [115, CIAA-UNAFPA, 2002 г.] 216 П-ООС 17.02-03-2012 Энергия Электроэнергия Тепловая энергия Сырье Мин. Макс. (кВт-ч/т использованного сырья) Кукуруза 100 200 Пшеница 200 500 Картофель 40 80 Кукуруза 200 500 Пшеница 800 1300 Картофель 50 250 6.3.8 Сахар Бóльшая часть информации в этом секторе получена из «Руководства по определению оптимальных имеющихся в распоряжении способов (ОИРС) в сахарной промышленности; Comite Europeen des Fabricants de Sucre (июнь 2001 г.)» [61, CEFS, 2001 г.], если не указано иное. 6.3.8.1 Сахарная свекла 6.3.8.1.1 Потребление воды Потребление воды для гидравлической подачи сахарной свеклы на производство составляет 700-800 %. Для отмывания корнеплодов в свекломойке необходимо от 100 до 200%, на каждую камнеловушку – 70 -100 % к массе свеклы. Механически очищенную транспортерно-моечную воду затем используют повторно для гидравлической подачи и мойки сахарной свеклы. Таким образом, только 25-30 % от промышленных потребностей в воде должно быть добавлено для последнего ополаскивания свеклы после ее отмывания. Незначительные потери воды происходят за счет испарения ее при охлаждении и с побочными продуктами и отходами, содержащими воду. Сахарная свекла содержит примерно 75-78 % воды, что обуславливает выделение этого количества воды при ее переработке в виде конденсата. Исходя из этого, можно сказать, что сахарный завод является генератором воды, так как изначально содержащаяся в перерабатываемой сахарной свекле вода выделяется в качестве излишней свободной воды в виде конденсата. В то же время как общее потребление воды для переработки сахарной свеклы составляет примерно 15 м3/т переработанной сахарной свеклы, потребление свежей воды составляет на современных сахарных заводах не более 0,25-0,40м3/т переработанной сахарной свеклы. Потребление воды зависит от выполняемых операций на каждой установке, например, больше воды потребляется установкой, которая извлекает и очищает сахарную свеклу, чем в той, которая выполняет только одно из этих действий. В Австрии, согласно сообщениям, потребление воды составляет 1,5 м 3/т переработанной сахарной свеклы, или 9 м3/т произведенного сахара [152, Австрия, 2002 г.]. В таблице 3.69 показано потребление воды на датских сахарных заводах. Таблица 6.68 - Потребление воды на датских сахарных заводах [139, Нилсен И.Х. Леманн 2002 г.] Параметр Вода (м3) Значение удельного расхода на Значение удельного расхода на т т переработанной сахарной свеклы произведенного сахара Среднее Диапазон Среднее Диапазон 0,37 0,23а-0,50b 2,39 1,56а-3,21b 217 П-ООС 17.02-03-2012 а b За исключением воды на охлаждение (два завода) Включая воду на охлаждение (два завода) 6.3.8.1.2 Сточные воды Сахарная свекла состоит на 75 % из воды. Процесс экстракции предназначен для извлечения большей части воды из свеклы. Примерно половина этой воды испаряется при выпаривании или включается в различные потоки продукта. Остаток после использования воды для промывки и гидроподачи свеклы, является источником сточных вод с высокой концентрацией загрязняющих веществ. Свеклу сплавляют водой на стадии ее транспортирования и очистки. На этой стадии также удаляют камни, сорняки и другие сильные загрязнители. Транспортерно-моечная вода с остатками почвы может составлять до 70 % к массе свеклы. Она сильно загрязнена органическими веществами из почвы и сахаром, перешедшим в воду из поврежденных корнеплодов свеклы. Ее ХПК составляет 5000-20000 мг/л. Далее отмытая свекла поступает в установку, где она изрезается в стружку для увеличения поверхности перед процессом экстракции. Конденсат, полученный на стадиях выпаривания и кристаллизации, частично используется в качестве отработанной воды на некоторых стадиях производства, включая мытье свеклы. Отработанные сточные воды считаются излишним конденсатом на стадиях выпаривания и кристаллизации. Этот избыточный конденсат содержит много аммиака и относительно низкое ХПК. Образуемые сточные воды имеют высокие уровни БПК [13, Агентство по окружающей среде Англии и Уэльса, 2000 г.], которые проходят очистку на СОСВ. 6.3.8.1.3 Побочные продукты и отходы свеклосахарного производства При приемке и гидроподаче сахарной свеклы удаляются почва, камни, песок и вещества растительного происхождения, например, семена, хвостовая часть корня и листья свеклы, и другие примеси. Количество земли, прилипшей к свекле, зависит, например, от погодных условий при уборке урожая, устройства и функционирования свеклоуборочного комбайна. В процессе ежегодной переработки 500000 тонн свеклы в среднем накапливается 60000 тонн почвы [87, Ульман, 2001 г.]. Почва, попадающая на производство осаждается в отстойнике. Осадок может быть повторно применен на пахотной земле или использован в других целях, таких как садоводство или строительство гражданских сооружений. Вещества растительного происхождения, выделенные из транспортерно-моечной воды, могут быть использованы для продажи в качестве корма для животных или удобрений. Содержание сахара в свекле различно, например, 18,4 % в Австрии и 13,9 % в Греции [87, Ульман, 2001 г.]. Эффективность извлечения сахара составляет примерно 80-90 %. Имеют место потери сахара в производстве, также он содержится в побочных продуктах или отходах, например, в свекловичном жоме. После обессахаривания свекловичной стружки полученный свекловичный жом прессуют. Влажный свекловичный жом далее может быть высушен. Свекловичный жом обычно продают в качестве корма, как источник углеводов для крупного рогатого скота. Другой побочный продукт – фильтрационный осадок (сатурационная известь), получаемый после очистки свекловичного сока известью. Он может быть спрессован и использован для подщелачивания и корректировки рН почвы. Сахарная свекла содержит растворимые несахара, 30-40% которых удаляется при очистке сока с помощью Са2+ (осаждаемые анионы, пектины и белки). Остальные вещества остаются в соке и препятствуют полной кристаллизации сахара. Получаемый конечный побочный продукт называют свекловичной мелассой. Содержание сахара в мелассе – основной источник потерь сахара в свеклосахарном производстве. Он составляет примерно 10-18 % сахара, содержащегося в свекле. 218 П-ООС 17.02-03-2012 Образуется меласса в количестве примерно 38 кг на тонну переработанной сахарной свеклы. Меласса содержит примерно 80 % сухих веществ и 20 % воды. При изучении датских сахарных заводов было отмечено, что примерно 49 % всего производства составляют сахар, свекловичная меласса и уловленные легкие примеси для корма. Остальные побочные продукты, такие как фильтрационный осадок, свекловичный жом продают или повторно используют [139, Нилсен И.Х. Леманн 2002 г.]. На рисунке 6.14 приведен стандартный процесс последовательности операций на установках по переработке сахарной свеклы и образованию сточных вод, отходов и побочных продуктов [134, AWARENET, 2002 г.]. Рисунок 6.14 Виды и объемы сточных вод, отходов и побочных продуктов от переработки сахарной свеклы [134, AWARENET, 2002 г.] 6.3.8.1.4 Тепловая энергия Значительные объемы тепловой энергии потребляются при выпаривании сока и сушке свекловичного жома. Электроэнергия необходима для включения в работу насосов и приведения в действие центрифуг. Согласно Европейскому комитету производителей сахара в 1998 г. удельное энергопотребление составило 31,49 кВтч/100 кг свеклы [159, CIAA-CEFS, 2003 г.]. В таблице 3.69 показано энергопотребление на датских сахарных заводах. Таблица 3.69 - Энергопотребление на датских сахарных заводах [139, Нилсен И.Х. Леманн 2002 г.] Общее энергопотребление (кВт) 219 П-ООС 17.02-03-2012 Удельное значение на переработанной свеклы Среднее Диапазон 307 232-367 тонну Удельное значение на тонну произведенного сахара Среднее Диапазон 1987 1554-2379 В греческом исследовании указана цифра 280 кВт-ч/т для энергопотребления при производстве сахара [74, Министерство окружающей среды Греции, 2001 г.]. 6.3.8.2 Очистка тростникового сахара-сырца Для переработки принимают не сахарную свеклу, а тростниковый сахар-сырец, поэтому для его переработки требуется меньше воды, чем для переработки сахарной свеклы. В результате регенерации мембран ионообменной смолы через каждые 40-50 часов, используемой для обесцвечивания, образуются сильно загрязненные сточные воды, так как в качестве регенератора используется раствор каустической соды [13, Агентство по окружающей среде Англии и Уэльса, 2000 г.]. Могут образовываться легко удаляемый излишний конденсат и промои, содержащие остаточные количества сахара (см. раздел 4.7.7.3). Сточные воды образуются после очистки паром крупнотоннажных автоцистерн, используемых для транспортировки жидкой сахарной продукции. 6.3.9 Кофе Процесс экстракции см. в 6.2.9, обжаривание в 6.2.39 и сушку в 6.2.44. 6.3.10 Напитки Этот раздел включает производство этилового спирта методом брожения, производство вина из винограда и концентрированного виноградного сусла, производство фруктовых вин и других сброженных фруктовых напитков, производство сидра и перри, производство дистиллированных алкогольных напитков, безалкогольных напитков, минеральной воды, в том случае, если производство осуществляется совместно с другими видами деятельности, указанными в директиве по Комплексному предотвращению и контролю загрязнений (КПКЗ). Производство фруктовых соков и пива описано в 6.3.3 и 6.3.11. 6.3.10.1 Потребление воды Потребление воды составляет 6-14 м3/м3 продукции. На пивоваренных заводах воду в основном используют для затирания, теплопередачи и очистки. Потребление воды на современных пивоваренных заводах составляет 0,4-1 м3/гл. 6.3.10.2 Сточные воды Основным вопросом для обсуждения в этом разделе является образование сточных вод. В таблице 6.70 приведены стандартные цифры образования сточных вод при производстве безалкогольных напитков. Таблица 6.70 - Средние удельные сбросы сточных вод [51, Envirowisе (Великобритания), 1998 г.] Продукция Бутилированная вода Фруктовые соки Карбонаты/смывающиеся средства Карбонаты/фруктовые соки Удельные сбросы сточных вод (м3/м3 продукции) 0,8 1,5 1,4 3,6 После производства различных напитков образовываются сточные воды: - очистка установок, оборудования и контейнеров, например, бутылок, консервных банок и бочек; - пастеризация пищи в контейнерах; 220 П-ООС 17.02-03-2012 - очистка пола; - вода для охлаждения однократного использования или слив из замкнутой системы водяного охлаждения; - продувка котлов; - промывка водоочистных систем; - вода для очистки каналов трубопроводов между операциями. В результате подготовки и очистки оборудования образуется много сточных вод в этом секторе. Емкости бродильного аппарата являются основным источником нагрузки ХПК/БПК и ВТЧ. Патентованные средства, используемые для процесса очистки, например, глина, дезинфицирующие средства и детергенты, влияют на состав сточных вод. Разбавленные растворы перуксусной кислоты, широко используемого дезинфицирующего средства, имеют ХПК примерно 1000 мг/л. На одной из установок в этом секторе поменяли смазочное средство, используемое для конвейеров. В результате использование мыла снизилось на 75%. Также это повлияло на значительное снижение ХПК после сбросов сточных вод с мылом. Кроме этих точечных источников загрязнения переливы из емкостей и цистерн также влияют на концентрацию сточных вод. 6.3.10.2.1 Вино Сточные воды образуются почти на каждой стадии переработки, например, после очистки контейнеров, ферментеров и фильтров. В процессе брожения, рафинирования и выдерживания/перекачивания в результате вымывания осадка, выжимок и остатков образуются сильно загрязненные сточные воды. Полужидкие фракции могут быть отделены для последующего обезвоживания, сушки, обработки и утилизации, кроме вымывания с водой из-за их высокой нагрузки органическими загрязнителями. Если не удалить твердые вещества после рафинирования и перекачивания сточные воды будут сильно загрязненными с крайне высокими значениями БПК: до 500000 мг/л. Поэтому, необходимо регенерировать компоненты в сточных водах при помощи фильтрации, центрифугирования и осаждения перед поступлением на КОССВ. Перед наполнением бутылки для вина очищают. Далее промывочная вода поступает на КОССВ или используется повторно. Даже после процесса регенерации сточные воды имеют повышенную кислотность (рН 4-6), за исключением тех случаев, когда применяются каустические растворы для удаления солей винной кислоты или в процессе подготовки бутылок. Наиболее загрязненные сточные воды при производстве вина образуются в процессе брожения и перекачивания (особенно при первом перекачивании). В таблице 3.71 приведен средний состав сточных вод. Таблица 6.71 - Характеристики сточных вод при производстве красного вина [134, AWARENET, 2002 г.] Брожение Выдерживание/ перекачивание Подвал Подвал Подвал Подвал Подвал Подвал 1 2 3 1 2 3 рН 4,86 4,61 6,17 3,71 3,90 3,70 Электропроводность 893 641 531 1452 1377 1938 (мС/см) ХПК (мг О2/л) 5249 2286 5925 22428 16210 66986 ОСВТЧ (мг/л) 444 452 205 4700 4490 31700 Общее содержание 51,5 40,9 35,9 239 279 1288 азота Кьельдаля (ОСАК) (мг азота/л) N-NH4+ (мг азота/л) 7,86 7,28 13,1 34,3 33,1 154 Очистка бочек 4,30 863 2401 18 51,8 11,2 221 П-ООС 17.02-03-2012 Р-РО43- (мг/л) БПК5 (мг О2/л) 13,6 3000 10,6 1900 10,6 3000 21,2 6000 26,6 9000 101 42500 1,10 1250 6.3.10.2.2 Сидр и перри Основными источниками сточных вод являются система водяного охлаждения для конденсаторов и бродильных чанов и остатки (барда) из ректификационных колонн. Существует два основных процесса, после которых образуются сточные воды в установках по производству сидра и перри, т.е. производство готовой продукции из сока и измельчение фруктов. Производство конечной продукции происходит в течение года, в то время как измельчение фруктов обусловлено сбором урожая. Сточные воды от производства конечной продукции в основном образуются после очистки, отходов, которые сведены до минимума, и проливов из зон хранения. В течение периода измельчения объемы сточных вод и их концентрации значительно увеличиваются. Основным источником сточных вод в этом процессе является транспортерная вода, используемая для конвейерной подачи фруктов, излишняя вода в выпарной установке при концентрировании сока и общий объем воды после очистки. Транспортерную воду можно использовать повторно, но эти сточные воды сильно загрязнены. К середине сезона измельчения фруктов, расход воды и нагрузка загрязнителями увеличиваются вследствие большого количества перерабатываемых фруктов. К концу сезона измельчения фруктов объем сточных вод снижается, БПК и содержание твердых веществ в сточных водах увеличивается из-за ухудшения качества получаемых фруктов. 6.3.11 Пивоварение Пиво представляет собой сброженный напиток с относительно низким содержанием спирта, приготовленный из различных видов солода и зерна. Предпочтение отдается ячменному солоду, но пшеница, кукуруза и другие зерновые, сахар и патока также могут быть использованы для производства солода. Несмотря на то, что существуют установки, на которых солод производят в одних и тех же производственных помещениях, уровни потребления воды и сбросов сточных вод изложены в 6.2.26. Пивоварни используют значительные объемы воды и энергии, в результате чего образуется много сточных вод и твердых остаточных веществ. На рисунке 6.15 приведены стандартные уровни потребления воды и сбросов сточных вод на немецких пивоварнях. Заметьте, что производительность/продукция пивоварен обычно выражается в гектолитрах (гл), а не кубических метрах (м3) пива. 222 П-ООС 17.02-03-2012 Рисунок 6.15 - Показатели затрат и получаемой продукции на крупных немецких пивоварнях (с производительностью более 1 миллиона гл пива) на гл проданного пива [65, Германия, 2002 г.] 6.3.11.1 Потребление воды Потребление воды на современных произведенного пива. пивоварнях составляет 0,4-1 м3/гл Пример - Для сравнения на финских пивоварнях 0,32 м3/гл [199, Финляндия, 2003 г.]. В таблице 6.72 показано потребление воды на отдельных стадиях производства в немецкой пивоваренной промышленности. Таблица 6.72- Потребление воды на различных стадиях производства пива [65, Германия, 2002 г.] Цех Варочный цех Холодильное хранение Бродильный цех Цех для холодильного хранения Цех для фильтрования Цех розлива по бутылкам Цех розлива по бочкам Смешанный* ОБЩИЙ ПРОЦЕСС Удельное потребление воды (м3/гл произведенного пива) Рассчитанное** Литература от до от до 0,130 0,236 0,174 0,26 0,11 0,24 0,032 0,053 0,04 0,08 0,024 0,067 0,01 0,06 0,031 0,109 0,01 0,076 0,059 0,163 0,09 0,098 0,013 0,061 0,01 0,12 0,20 0,204 0,026 0,397 0,489 0,893 0,470 1,331 223 П-ООС 17.02-03-2012 * Расчетные данные ** Расчеты, сделанные Хайдеманном, Розенвинкелем и Сифридом (1990 1992 гг.) или показатели пивоварен Показатели потребления воды меняются в зависимости от вида пива, количества сортов пива, объема варки пива, наличия бутылкомоечной машины, способа розлива и пастеризации пива, срока службы установок, системы, используемой для очистки воды и вида оборудования. Если используется местный источник воды, вода может нуждаться в очистке перед использованием. В процессе очистки может быть потеряно до 30% воды. Розлив по бутылкам потребляет больше воды, чем розлив в бочки. Уровни потребления воды высоки для систем охлаждения одноразового использования и/или из-за потерь воды вследствие испарений в районах с жарким климатом. 6.3.11.2 Сточные воды Сбросы сточных вод равны водоснабжению за вычетом произведенного пива, испаренной воды на пивоварне и коммунальных предприятиях и за вычетом воды в побочных продуктах и твердых отходах. Согласно сообщениям в Австрии производится 0,26-0,6 м3 сточных вод на гектолитр пива. В современных пивоварнях производится 0,3-0,9 м3 сточных вод на гектолитр пива. Пример - Для сравнения на финской пивоварне средний объем сточных вод составляет 0,24 м3/гл [199, Финляндия, 2003 г.]. В таблице 6.73 показано производство сточных вод на различных стадиях пивоварения. Таблица 6.73 - Производство пивоварения [65, Германия, 2002 г.] сточных вод на различных стадиях Удельное потребление воды (м3/гл произведенного пива) Рассчитанное** Литература от до от до Варочный цех/холодильное 0,024 0,063 0,010 0,114 хранение 0,008 0,050 Бродильный цех 0,005 0,021 0,0012 0,070 Цех для холодильного хранения 0,005 0,013 0,0014 0,030 Цех для фильтрования 0,019 0,059 0,0070 0,090 Цех розлива по бутылкам 0,036 0,068 0,070 0,280 Цех розлива по бочкам 0,008 0,037 0,0053 0,067 Смешанный 0,020 0,204 ОБЩИЙ ПРОЦЕСС 0,117 0,465 0,1029 0,701 * Расчеты, сделанные Хайдеманном, Розенвинкелем и Сифридом (1990 1992 гг.) Цех Объем сточных вод изменчив и нагрузка загрязнителями на разных стадиях не совпадает с объемом проходящего материала, например, после очистки бутылок образуются большие объемы сточных вод, но с низкой нагрузкой органическими загрязнителями, в тоже время как сточные воды после брожения и фильтрования насчитывают только 3% общего объема сточных вод, но 97% нагрузки БПК [140, Всемирный банк (МБРР) и др., 1998 г.]. Источники загрязнения сточных вод органическими загрязнителями: - зерно на пивоварнях; - дрожжи и излишние дрожжи; - осадок; - сбросы слабого пивного сусла; 224 П-ООС 17.02-03-2012 - опорожнение и ополаскивание водой котлов; - опорожнение чанов; - перед началом и в конце процессов после фильтрования кизельгуром и розлива; - вода из технологических трубопроводов; - забракованное пиво в зоне розлива; - возвращенное пиво; - разбивание бутылок в зоне розлива; - вспомогательные материалы, используемые в зоне розлива; - смазывание конвейера; - клей для наклейки этикеток. ВТЧ в сточных водах образуются вследствие сбросов побочных продуктов, диатомитовой земли, т.е. кизельгура, и бумажной массы наклеек после очистки бутылок. Источником азота в сточных водах являются детергенты, используемые для очистки чанов, солод и другие добавки. Источником фосфора являются моющие вещества. Изменения рН могут быть вследствие использования кислот и каустических средств для очистки оборудования и бутылок многоразового использования. Тяжелые металлы обычно присутствуют в очень низких концентрациях. Износ оборудования, в частности конвейеров на линиях по розливу, может быть источником загрязнения никелем и хромом. В таблице 6.74 приведены показатели неочищенных сточных вод из пивоварен. В отношении нагрузки загрязнителями в таблице 6.75 приведены стандартные диапазоны в современных пивоварнях. Таблица 6.74- Показатели неочищенных сточных вод из пивоварен [65, Германия, 2002 г., 136, СВМС – Пивовары Европы, 2002 г., 140, Всемирный банк (МБРР) и др., 1998 г.] Параметр БПК5 ХПК Суспендированные твердые вещества Общее содержание азота Общее содержание фосфора рН Единица измерения мг/л мг/л мг/л Диапазон 1000-1500 1800-3000 10-60 мг/л 30-100 мг/л 30-100 - 3-13 Таблица 6.75- Сточные воды и загрязнители, образуемые на пивоварнях [136, СВМС – Пивовары Европы, 2002 г.] Параметр Потребление воды Единица измерения гл воды/гл проданного пива Образование сточных гл воды/гл проданного вод пива за вычетом потребления воды ХПК кг/гл проданного пива Отношение ХПК/ БПК5 Общее количество кг/гл проданного пива суспендированных твердых веществ Диапазон 4-10 1,3-1,8 0,8-2,5 1,5-1,7 0,2-0,4 225 П-ООС 17.02-03-2012 6.3.11.3 Выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух Кроме выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух от процессов генерирования энергии, основным потенциальным источником выбросов является пыль от потребления материалов и перевозки сырья, т.е. зерна и средства для фильтрования, кизельгура. В процессе операций охлаждения может случайно выделяться аммиак. Основным источником запаха могут быть испарения от варки сусла. Другие источники выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух: очистные соружения сточных вод, хранение и обработка попутных и побочных продуктов, хранение масла, вентиляция пивных цехов и линий по розливу, выбросы от котельных. 6.3.11.4 Твердые продукты на выходе Твердые материалы поступают в пивоварню в виде сырья и вспомогательных материалов. Твердые материалы покидают пивоварню в виде попутных продуктов, таких как нерастворимый остаток от солода и излишние дрожжи, первичные и вторичные материалы упаковки и другие твердые отходы. В основном производится только незначительная часть опасных отходов, например, отработанные лабораторные химикаты и батареи. Основные попутные, побочные продукты и твердые отходы указаны в примере на рисунке 6.16. Образование попутных, побочных продуктов и твердых отходов характерно для пивоварни, которая производит один миллион гектолитров пива в год. На оборудовании пиво производят и разливают в бутылки многоразового использования и помещают в пластмассовую решетчатую тару. Образование дымовых газов и очистка сточных вод от остаточных веществ не рассматривается. Рисунок 6.16 - Сопутствующие и побочные продукты, твердые отходы на 1 миллион гл пива/год в пивоварне [136, СВМС – Пивовары Европы, 2002 г.] Мякину и твердые частицы солода можно смешать с нерастворимым осадком от солода, который используется в процессе производства. Излишние дрожжи, 226 П-ООС 17.02-03-2012 нерастворимый осадок от солода, горячий отстой из гидроциклонного сепаратора и мякину можно использовать в качестве корма для животных. Дрожжи также используются в косметических, лекарственных средствах и пастообразных продуктах. Отработанная диатомитовая земля, т.е., кизельгур, может быть использована в цементной промышленности. Разбитое стекло можно использовать при производстве стекла, бумажную массу наклеек после очистки бутылок многоразового использования, картон и бумажные отходы в бумажной промышленности. Пластмассовые и металлические материалы от контейнеров с хмелем и замененное оборудование могут быть переработаны. 6.3.11.5 Энергия Пивоварни потребляют тепловую энергию и электроэнергию. Некоторые установки используют и один и второй вид энергии. В зависимости от наличия, цен и законодательных требований, могут использоваться разные виды топлива, такие как уголь, нефть или газ. Пример - В таблице 6.76 приведены средние уровни энергопотребления на немецких пивоварнях с 20 и более работниками. Таблица 6.76 - Энергопотребление на немецких пивоварнях с 20 и более работниками [65, Германия, 2002 г.] Тепловая энергия Электр -энергия Го д У голь Не фть Г аз Всег о (х 106 кВт-ч) 19 97 393 1187 111,7 35,3 10,6 390 1175 112,8 34,6 10,4 6 8 364 83 09 2 (х 106 МДж) 5 3 10 14 345 771 681 5 3 10 14 046 595 182 5 2 10 14 841 642 066 5 2 10 13 458 113 111 1163 110,4 33,0 10,5 5 19 19 65 19 98 41 19 99 83 20 40 8 9 43 7 89 5 0 97 8 6 20 9 92 46 2 00 9 29 0 99 00 407 5 19 Удельное количество Тепл Элект о-вая роэнергия энергия (х (кВт(кВт106 гл) ч/гл) ч/гл) 114,8 35,5 10,4 (х 106 кВт-ч) 1199 7 98 Прои зведенное пиво 9 9 56 7 (МДж/гл) 127,9 127,0 124,7 118,7 Пивоварня без сложной системы регенерации тепла потребляет примерно 27,7855,55 кВт-ч/гл пива (100-200 МДж/гл) [136, СВМС – Пивовары Европы, 2002 г.]. Основные процессы потребления тепла: затирание, варка сусла, образование горячей воды, БМО, стерилизация, очистка бутылок/бочек и пастеризация. В таблице 6.77 приведено потребление тепла в некоторых цехах. 227 П-ООС 17.02-03-2012 Таблица 6.77 - Потребление тепла в разных процессах пивоварения [65, Германия, 2002 г.] Цех/проце сс Миним ум Варочный Средн ее Показатель (МДж/гл пива) 87 92 Максим ум 121 Литерат Рассчитан ура1 ное2 Диапазон (МДж/гл пива) 84-113 50-80 цех Установка для розлива по бутылкам Установка для розлива по бочкам Отработан ная вода Вода для технических целей Смешанн ый Всего Варочный 58 86 94 25-46 8 11 13 8-13 3 4 8 4-8 8-17 33-46 156 193 (кВт-ч/гл пива) 24,17 25,56 236 16,11 23,89 26,11 2,22 3,06 3,61 2,223,61 0,83 1,11 2,22 1,112,22 2,22– 4,72 33,61 цех Установка для розлива по бутылкам Установка для розлива по бочкам Отработан ная вода Вода для технических целей Смешанн ый Всего 1) 2) 38-58 43,33 53,62 65,55 95 162-243 183-233 (кВт-ч/гл пива) 23,3313,8931,39 22,22 6,9410,5612,78 16,11 9,1712,78 44,99– 67,50 26,39 24,4464,72 20000-50000 гл проданного пива 300000-500000 гл проданного пива Основные потребители электроэнергии: область упаковки; холодильные установки; компрессорная установка; если применимо, установка для регенерации углекислого газа; КОССВ и кондиционирование воздуха. Насосы, вентиляторы, приводные устройства и электрическое освещение потребляют значительное количество энергии, примерно 8-12 кВт-ч/гл на пивоварню. 6.3.11.6 Шум 228 П-ООС 17.02-03-2012 Основные источники шума: передвижение в пределах пивоварни на грузовиках и вилочных погрузчиках, конденсаторы и башенные охладители. 6.3.11.7 Твердые продукты на выходе Большинство твердых отходов образуется при упаковке. 6.3.12 Лимонная кислота Процесс описан в разделе 5.6.20. Основными экологическими проблемами являются загрязнение сточных вод и образование твердых отходов. 6.3.12.1 Потребление воды Удельное потребление воды составляет примерно 40 м3 на тонну произведенной лимонной кислоты. 6.3.12.2 Сточные воды Образуемые сточные воды имеют высокие уровни ХПК; вещества после выпадения осадка и распада содержат кальций и серу, высокую концентрацию NH4N из сырья (кормовой патоки) и брожения [151, Австрийская статья, 2002 г.]. 6.3.12.3 Твердые продукты на выходе Основными твердыми отходами являются мицелий плесени, отфильтрованный от ферментационного бульона, сульфат кальция, полученный при очистке лимонной кислоты и твердые отходы после очистки сточных вод, т.е. анаэробный осадок и сера из биогаза. В процессе конечного фильтрования получают незначительные количества отфильтрованных кислот. В таблице 6.78 приведены твердые отходы и побочные продукты после ферментации лимонной кислоты. Таблица 6.78 - Твердые отходы и побочные продукты после ферментации лимонной кислоты [151, Австрийская статья, 2002 г.] Твердые отходы и побочные продукты Единица измерения Мицелий кг сухого вещества/т Сульфат кальция (CaSO4 x 2H2O) Осадок в сточных водах после лимонной кислоты анаэробной предварительной очистки Сера после десульфурации Значение 100 1000 50 3-4 7 Методы, рассматриваемые при определении НДТМ В данной главе представлены наиболее значимые методы, позволяющие достичь высокого уровня охраны окружающей среды в промышленности в пределах области применения настоящего пособия. Рассматриваются процедуры предотвращения, контроля, минимизации и переработки отходов, а также повторное использование материалов и энергии. 229 П-ООС 17.02-03-2012 Для обеспечения комплексного контроля и предотвращения загрязнений окружающей среды методы могут быть представлены отдельно или в виде комбинаций. Содержание данной главы не является исчерпывающим перечнем методов. Могут существовать или разрабатываться другие методы, которые могут быть в одинаковой мере действительными в рамках НДТМ. Для краткого описания каждого метода используется стандартная структура в соотвествии с таблицей 7.1. Таблица 7.1 - Формат информации о методах для рассмотрения при определении НДТМ Наименование подраздела Описание Экологические внедрения метода Тип включенной информации Техническое описание метода. эффекты от Основные воздействия на окружающую среду, разрешаемые с помощью внедрения метода (процесс или уменьшение воздействия), включая полученные данные по выбросам (обычно диапазон) и эффективность решения проблемы. Получаемые в результате преимущества метода в плане охраны окружающей среды по сравнению с другими методами. Воздействие на различные среды Любые побочные эффекты и отрицательное воздействие на другие среды в результате применения метода. Экологические проблемы метода по сравнению с другими. Эксплуатационные данные Технические данные по выбросам, сбросам/отходам и потреблению (сырья, воды и энергии). Любая другая полезная информация, связанная с эксплуатацией, техническим обслуживанием и контролем метода, включая аспекты безопасности и ограничивающие факторы работоспособности метода, выход, качество и пр. Применимость Рассмотрение и учет факторов, связанных с применением и переоснащением метода (например, наличие свободного пространства, конкретные процессы). Экономические показатели Информация по затратам (инвестиционным и операционным) и любой возможной экономии (например, сокращенный расход сырья, сборы за отходы), предпочтительно относящаяся к мощности метода. Движущая сила внедрения Причины, способствующие внедрению метода (например, другое законодательство, повышение качества продукта). Примеры предприятий Примеры предприятий, в рамках которых применяется данный метод. Справочная литература Литературный источник, в котором содержится более подробная информация по данному методу. 230 П-ООС 17.02-03-2012 В эту главу были включены некоторые методы сокращения выбросов «на конце трубы», независимо от того, будут они рассматриваться при определении НДТМ или нет, например, в Разделах 7.4 и 7.5. Описанные методы показывают, что предотвращение может быть достигнуто многими способами, такими как использование производственных технологий, которые в меньшей степени загрязняют окружающую среду по сравнению с другими технологиями; снижение материальных затрат; реинжиниринг процессов для повторного использования продуктов, которые, например, не соответствовали спецификации потребителя; улучшение методов управления и замена веществ менее опасными. Эта глава предоставляет информацию о некоторых общих и конкретных методах предотвращения загрязнения окружающей среды и контроля загрязнения окружающей среды, которые были внедрены в промышленном масштабе. Примечание – Данный раздел содержит семь подразделов: - 7.1 Общие методы для отраслей ППНМ; - 7.2 Методы, применяемые в ряде отраслей ППНМ. Описывает методы, которые могут применяться к отдельным типовым операциям, которые применяются только в некоторых отраслях ППНМ. Эти методы представлены в том же порядке, что и типовые операции, и их текущие уровни потребления и выбросов описываются в Главах 2 и 3 соответственно. - 7.3 Очистка. Описываются методы, которые обеспечивают проведения частых и эффективных очисток, но их целью является сведение к минимуму их воздействия на окружающую среду. - 7.4 Методы сокращения выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух. Многие из описанных методов представляют собой меры для уменьшения выбросов «на конце трубы». Это касается тех выбросов, которые не были предотвращены применением технологических и эксплуатационных методов в процессе производства. - 7.5 Очистка сточных вод. Все предприятия по производству ППНМ образуют сточные воды, и многие из них имеют на своей территории очистные сооружения сточных вод, которае либо частично очищают сточные воды перед тем, как они отправятся за пределы предприятия для дальнейшей очистки, либо очищают их для повторного использования на предприятии или для непосредственного сброса в окружающую среду. Общие методы очистки сточных вод описываются в первой части данного раздела, а информация об очистке сточных вод в некоторых конкретных секторах приводится во второй части. - 7.6 Предотвращение аварийный ситуаций. Данный раздел описывает методы для определения, оценки и контролирования рисков аварийных ситуаций и минимизации их воздействия на окружающую среду в случае их возникновения. 7.7 Методы, применимые в некоторых отдельных отраслях. Описывает методы под заголовками отраслей, в которых они применяются. Методы представлены в том же порядке, в котором представлена информация о конкретных отраслях в Главах 2 и 6. 7.1 Общие методы для отраслей ППНМ 7.1.1 Инструменты системы управления окружающей средой Описание Наибольшая эффективность природоохранных мероприятий обычно достигается за счет внедрения наилучшей технологии и ее эксплуатации самым эффективным и рациональным образом. Для установок КПКЗ система управления окружающей средой (далее – СУОС) является инструментом, который предприятия могут использовать для решения вопросов конструктивного исполнения, сооружения, технического обслуживания, эксплуатации и вывода из эксплуатации систематическим и наглядным способом. 231 П-ООС 17.02-03-2012 СУОС включает в себя организационную структуру, обязанности, практическое выполнение, процедуры, процессы и ресурсы для разработки, внедрения, технического обслуживания, проверок и мониторинга политики в области охраны окружающей среды. Системы управления окружающей средой наиболее эффективны и результативны тогда, когда они становятся неотъемлемой частью общего управления и эксплуатации предприятия. Требования к СУОС, ее созданию, внедрению, поддержанию установлены в СТБ ИСО 14001. Экологическая эффективность от внедрения метода Внедрение СУОС и поддержание ее в рабочем состоянии фокусирует внимание оператора на деятельности организации по охране окружающей среды. В частности, поддержание и соблюдение четких способов эксплуатации, как в нормальных, так и в нештатных ситуациях и связанных с ними ответственности которая должна обеспечить постоянное выполнение условий, предусмотренных в выданном организации разрешении, и достижение других природоохранных целей и задач. Системы управления окружающей средой обычно обеспечивают постоянное улучшение природоохранной эффективности организации. Чем хуже стартовая точка, тем больше значимых краткосрочных улучшений можно ожидать. Если организация уже добилась хороших результатов в своей деятельности по охране окружающей среды, система помогает ему поддерживать высокий уровень природоохранной эффективности. Воздействие на различные среды Требования к системам управления окружающей средой рассчитаны на принятие мер в отношении общего воздействия на окружающую среду, что соответствует комплексному подходу Директивы КПКЗ. Эксплуатационные данные Конкретная информация отсутствует. Применимость Сложность создания, внедрения и поддержания в рабочем состоянии СУОС зависят от характера, масштаба и сложности организации и диапазона ее возможных воздействий на окружающую среду. Экономические показатели Сложно точно определить издержки и экономические выгоды от внедрения и поддержания в рабочем состоянии системы управления окружающей средой. В общем случае: - высокие, но обоснованные затраты на внедрение и эксплуатацию СУОС сохраняются в случае очень малых организаций. Предполагается, что в будущем затраты будут снижаться - в качестве возможного способа снижения издержек считается более высокая степень координации и интеграции СУОС с другими системами менеджмента - половина из всех природоохранных целей и задач окупается за один год за счет снижения себестоимости и/или повышения доходов - самые большие снижения себестоимости были получены за счет снижения затрат на энергию, обработку отходов и сырье - большинство организаций считают, что их положение на рынке упрочилось, благодаря системе управления окружающей средой. Одна треть компаний сообщает об увеличении доходов, благодаря системе управления окружающей средой. Внешние издержки, связанные с проверкой системы можно оценить с помощью руководства, изданного Форумом международного аккредитования (http://www.iaf.nu). Движущие силы внедрения Преимуществами внедрения СУОС являются: - лучшее понимание экологических аспектов организации; 232 П-ООС 17.02-03-2012 - лучшая основа для принятия решений; - лучшая мотивация персонала; - дополнительные возможности для снижения эксплуатационных затрат и улучшения качества продукции; - лучшая эффективность деятельности по охране окружающей среды; - повышение имиджа организации; - уменьшение издержек по обязательствам, страхованию, несоблюдению требований; - повышенние привлекательность организации для работников, заказчиков и инвесторов. Примеры предприятий В Соединенном Королевстве Агентство по охране окружающей среды Англии и Уэльса провело в 2001 году опрос среди предприятий, регулируемых ККЗ (предшественник КПКЗ). Он показал, что 32% респондентов было сертифицировано по стандарту ISO 14001 (что соответствует 21% от всех предприятий, регулируемых ККЗ) и 7% было зарегистрировано в программе экологического менеджмента и аудита. Все цементные заводы в Соединенном Королевстве (около 20) сертифицированы по стандарту ISO 14001 и большинство из них зарегистрировано в программе экологического менеджмента и аудита. В Ирландии, где наличие СУОС (не обязательно стандартизированного характера) требуется при получении лицензий ККЗ, примерно 100 из 500 лицензированных предприятий имеют у себя систему экологического менеджмента, учрежденную согласно ISO 14001, в то время как остальные 400 предприятий предпочли нестандартизированную систему экологического менеджмента. Справочная литература (Постановление (EC) № 761/2001 г. Европейского парламента и Совета, разрешающее добровольное участие организаций в программе экологического менеджмента и аудита, Официальный журнал L 114, 24.04.2001 г., http://europa.eu.int/comm/environment/emas/index_en.htm) (EN ISO 14001:2004, http://www.iso.ch/iso/en/iso900014000/iso14000/iso14000index.html; http://www.tc207.org) 7.1.2 Оптимизация эксплуатации за счет организации обучения Описание Проведение необходимого обучения штата на всех уровнях, от высшего руководства до рабочих цеха, и инструктаж об их обязанностях смогут помочь улучшить контроль за процессами и минимизировать уровни потребления и выбросов и риск аварийных ситуаций. Обучение может быть организовано как силами собственных, так и внешних экспертов по вопросам охраны окружающей среды, но эти люди не должны быть ответственными за текущий экологический менеджмент процессов. Во время обучения должны освещаться проблемы, которые могут возникнуть во время рутинных операций, пуска, остановки, очистки, технического обслуживания, нештатные условия и нестандартные рабочие ситуации. После обучения руководители совместно с работниками цеха могут вести постоянную оценку экологических аспектов процессов и рабочих зон и мониторинг соответствия установленным стандартам и технологическим регламентам. Организация обучения требует временных затрат со стороны всего персонала для обеспечения информации, инструкций, обучения и контроля, а также работы программы оценки для определения нужд и эффективности обучения. Экологическая эффективность от внедрения метода 233 П-ООС 17.02-03-2012 Снижение уровней потребления и выбросов, сбросов, образования отходов и снижение рисков аварийных ситуаций на всем предприятии. Эксплуатационные данные Имеются многочисленные примеры экологических преимуществ, включая предотвращение аварийных ситуаций, в результате оптимизированной эксплуатации за счет обучения, например: - избежание проливов при отсоединении труб и шлангов, например, во время доставки больших объемов молока; использующихся для очистки химических веществ, таких как каустических и органических растворителей, таких как гексан для рафинирования растительного масла; - предотвращение потерь или проливов продуктов на складах, обучив рабочих, например, рабочих вилочных автопогрузчиков; - обеспечение полного слива продукции из сосудов и шлангов перед отсоединением последних; - слив жидкостей с запахом ниже уровня жидкости в сосуде или деаэрация поставляемого сырья в доставившую автоцистерну являются сравнительно легкими и экономически эффективными операциями и могут контролировать выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух ( запах); - постоянное применение таких мер, как минимальное необходимое время эксплуатации оборудования с высоким уровнем шума, для которого невозможно в достаточной степени уменьшить уровни шума в источнике, и таких мер уменьшающих шум оборудования, как закрытие дверей и окон. Применимость Применимо для всех предприятий, производящих продукты питания, напитки и молоко. Движущая сила внедрения Постоянная работа по снижению воздействий на окружающую среду может помочь сконцентрировать усилия на достижении более низких уровней потребления, выбросов, сборосов, образованию отходов, приводя к снижению себестоимости и повышению доверия со стороны органов надзора. Примеры предприятий Многие предприятия-производители ППНМ. Справочная литература [205, DoE SO и WO, 1997 г.] 7.1.3 Конструктивное исполнение оборудования 7.1.3.1 Проектирование оборудования с целью минимизации уровней потребления, выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух, сбросов сточных вод Описание Тщательное проектирование насосного и конвейерного оборудования может предотвратить выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух. Потребление энергии может быть сведено к минимуму за счет, к примеру, программы оптимизации энергопотребления, включая повторное использование тепла и использования изоляции. Основными источниками утечек могут быть резервуары, насосы, уплотнения и клапаны компрессоров и технологические сливы. Примеры эффективных проектных решений включают идентификацию и маркировку всех клапанов и настроек оборудования для уменьшения риска их неправильной настройки персоналом, оптимизацию трубопроводных систем и мощности оборудования для минимизации потерь продуктов и оптимизацию способности экстракции и смягчения для минимизации выбросов загрязняющих веществ в 234 П-ООС 17.02-03-2012 атмосферный воздух, например, во время загрузки и разгрузки и установки труб под углом, способствующим самосливу. Проектирование легко очищаемого оборудования облегчает извлечение продуктов как для использования их по назначению в технологическом процессе, так и для других нужд, выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух например, для корма животных. Применение сухой очистки позволяет уменьшить потребление воды и образование сточных вод. Проектирование оборудования с целью минимизации операций перегрузки может также уменьшить риск проливов, просыпей и выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух. Экологическая эффективность от внедрения метода Уменьшение потребления энергии, воды и веществ и уменьшение выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух, сбросов сточных вод. Эксплуатационные данные Примерами способов минимизации выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух с использованием конструктивных особенностей исполнения оборудования являются оснащение резервуаров плавающими крышами или насосов двойными механическими уплотнениями. Холодильные установки и другое оборудование, например, бойлеры и градирни, могут быть спроектированы такого размера, который необходим для максимально ожидаемой потребности и могут надлежащим образом контролироваться, чтобы постоянно обеспечивать нужные потребности. Использование точных измерительных устройств и механизмов непрерывного контроля в ряде случаев позволяет минимизировать образование выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух. Наличие систем контроля и управления требует также их регулярного и эффективного технического обслуживания и текущего ремонта для обеспечения надлежащей и непрерывной работы. Конвейеры могут быть полностью закрыты кожухами и уплотнены или, в случае невозможности установки кожухов, оснащены вытяжными шкафами/колпаками с местной системой отсоса для отвода зазрязняющих веществ в атмосферный воздух. Сведение к минимуму длины конвейеров и количества перегрузочных пунктов позволяет уменьшить выбросы. Конвейеры могут быть саморазгружающимися, без мертвых зон и со сливами для облегчения их очистки. Шум может быть сведен к минимуму за счет обеспечения, где это возможно, механической изоляции моторов/двигателей от присоединенных к ним каналов или труб. Кроме этого, в гидравлических системах могут быть использованы глушители или демпферы пульсаций для уменьшения передачи шума от потока жидкости в систему трубопровода. Для загрузочных или разгрузочных систем, таких как лотки и бункеры, шум, образующийся в результате соударений материалов со стенками лотка или бункера, может быть уменьшен за счет устранения резких изменений в направлении движения и минимизации ударных сил, например, за счет обеспечения скользящего контакта продуктов с лотками и минимизации высоты падения. Если ударов избежать невозможно, можно использовать футеровочный/облицовочный звукоизолирующий материал. На стадии проектирования следует учесть необходимость в техническом обслуживании, например, сделав водопровод, клапаны и аппаратуру легкодоступными для технического обслуживания. Для увеличения возможного выхода готовой продукции и минимизации выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух целесообразно использование методов, интегрированных в процесс. Применимость 235 П-ООС 17.02-03-2012 Применимо для всех предприятий, производящих продукты питания, напитки и молоко. Движущая сила внедрения Уменьшение уровней потребления и снижение выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух, а также связанных с ними издержек. Справочная литература [13, Агентство по охране окружающей среды Англии и Уэльса, 2000 г., 31, VITO, и другие, 2001 г., 34, Уилли А. Р. и Уильямс Д. А., 2001 г., 65, Германия, 2002 г., 182, Германия, 2003 г., 200, Конфедерация производств пищевых продуктов и напитков Европейского Сообщества, 2003 г., 234, Соединенное Королевство, 2003 г., 242, Льюис Д.Н., 2003 г.] 7.1.3.2 Выбор эффективных и бесшумных вентиляторов Описание Основной причиной шума от вентилятора является турбулентность и локальное замедление скоростей потока из-за вихреобразования. Вихреобразование – это периодическое отделение вихрей от объекта, в результате которого объект испытывает меняющееся усилие. Самые эффективные и бесшумные вентиляторы обычно имеют самую малую окружную скорость концов лопаток или лопастей, т.е. те, которые имеют большой диаметр и малую скорость. Для данного режима вентилятор с загнутыми назад или наклоненными назад лопастями, работающий при пиковой производительности, является более тихим, чем вентилятор с радиальными концами лопастей. Дополнительные меры по снижению уровня шума включают использование гибких соединений между вентиляторами и воздуховодами для снижения передачи вибрации, и установка вентиляторов на виброизоляторы для предотвращения передачи вибрации опорным структурам. Экологические эффекты от внедрения метода Уменьшение уровня шума. Эксплуатационные данные В приведенной для примера распылительной сушилке, вентилятор с постоянной скоростью 2500 оборотов в минуту, подавая, примерно, 45000 м 3/ч, был заменен двумя меньшими вентиляторами, работающими на скорости 1500 оборотов в минуту и подающими тот же общий объем воздуха. Контроль над новыми вентиляторами был получен за счет уменьшения их скорости, а не за счет использования демпфера. Чистое снижение уровня шума было, примерно, 8 дБ(A). Таблица 7.2 показывает снижение уровня шума, которое можно получить, уменьшив скорость работы вентилятора. Каждое уменьшение в 3 дБ(A) эквивалентно уменьшению наполовину уровня шума. Таблица 7.2 - Руководство для снижения уровня шума в результате уменьшения скорости работы вентилятора Уменьшение вентилятора 10% 20% 30% 40% 50% 236 скорости работы Снижение уровня шума 2 дБ(A) 5 дБ(A) 8 дБ(A) 11 дБ(A) 15 дБ(A) П-ООС 17.02-03-2012 Применимость Применяется для кондиционирования воздуха, вентиляции и охлаждения. Экономические показатели Самые дешевые вентиляторы имеют самый малый диаметр, но они обычно и самые шумные. Однако стоимость вентилятора обычно составляет малую часть любого общего проекта, поэтому она не используется в качестве определяющего фактора. Движущая сила внедрения Уменьшение количества жалоб на уровнь шума из расположенных за пределами предприятия населенных пунктов. Справочная литература [200, Конфедерация производств пищевых продуктов и напитков Европейского Сообщества, 2003 г., 242, Льюис Д. Н., 2003 г.] 7.1.3.3 Выбор вентиляторов с малым количеством лопастей Описание Шум от вентиляторов передается на большие расстояния. Высокочастотный шум, генерируемый вентиляторами с большим количеством лопастей, затухает быстрее, чем, низкочастотного, генерируемого вентиляторами с меньшим количеством лопастей. На рисунке 7.1 показан эффект модификации устанавливаемого на крыше вентилятора, сделанной для того, чтобы вентилятор производил более высокочастотный шум. Рисунок 7.1 - Влияние количества лопастей вентилятора на расстояние передачи шума Экологические эффекты от внедрения метода Снижение уровня шума. Применимость Применимо в местах использования вентиляторов, кондиционирования воздуха, вентиляции и охлаждения. Движущая сила внедрения например, для 237 П-ООС 17.02-03-2012 Уменьшение количества жалоб на уровнь шума, поступающих из расположенных за пределами предприятия населенных пунктов. Справочная литература [65, Германия, 2002 г.] 7.1.3.4 Проектирование системы трубопроводов для снижения уровня шума Описание Для снижения уровня шума, трубы можно провести в стенах или проложить в специальных трубопроводах. Оптимальные результаты достигаются за счет звукоизоляции или заполнения полостей звукопоглощающим материалом. Звукоизоляция может быть улучшена за счет: - выбора материала для труб с хорошими изоляционными свойствами, например, использование чугуна вместо пластика; - увеличения толщины стенок труб; - изоляции трубы. Материал и форма трубы могут определять распространение воздушных помех. Демпфирование вибраций в стенке трубы, дающее начало воздушным помехам, вызывает уменьшение звуковой энергии за счет поглощения, когда звук проходит сквозь жидкость. Этот демпфирующий эффект не играет важной роли при низких частотах, но он повышается по мере повышения частоты. Демпфирующий эффект уменьшается при увеличении диаметра трубы. Неровности в поверхности трубы также повышают эффект демпфирования. Если трубы имеют хорошую звукопоглощающую внутреннюю изоляцию, то при бóльших скоростях потока демпфирование значительно уменьшается для распространения звука в направлении потока и увеличивается для распространения звука против направления потока. При определении размеров труб важно обеспечить, чтобы главная частота возбуждения уровня звука, входящего в трубу, была достаточно далеко от собственных резонансных частот трубопровода. Все собственные частоты определяются способом прокладки и маршрутом прокладки трубы, например, количества и положения изгибов и внутренних отражателей. Экологические эффекты от внедрения метода Уменьшение уровня шума. Эксплуатационные данные Трубы используются для транспортировки газов, паров, жидкостей и твердых веществ с жидкостью-носителем. Излучения шумов из труб включают шум, излучаемый жидкостями и твердыми веществами. Теоретически, ламинарные потоки не производят шум, с увеличением турбулентности потока повышается уровень шума в трубах. Кавитация вызывает сильный уровнь шума. Кавитация возникает, когда статическое давление локально равно или меньше давления парообразования жидкости при данной темперетуре, и возникает, например, в месте изменения направления потока. При переносе твердых веществ жидкостями-носителями, возникает дополнительный шум в результате контакта твердых частиц друг с другом и со стенками трубы, особенно, когда твердые частицы переносятся с помощью пневмотранспорта. Уровень звукового давления зависит от скорости потока, материала трубы и типа твердого вещества. Уровни звукового давления могут достигать от 85 до 100 дБ(A) на расстоянии 1 метра от прямых элементов трубы. Эти уровни могут возрасти еще на 10 – 15 дБ(A) в местах изгибов. Применимость 238 П-ООС 17.02-03-2012 Применимо в местах использования труб для транспортировки газов, паров, жидкостей и твердых частиц с помощью жидкости-носителя. Движущая сила внедрения Предотвращение потери слуха, вызванного промышленными шумами и уменьшение жалоб на излучение шумов, поступающих из расположенных за пределами предприятия населенных пунктов. Справочная литература [65, Германия, 2002 г.] 7.1.3.5 Звукоизоляция оборудования Описание Вокруг источников шумового загрязнения можно построить звукоизоляционные ограждения. Обычно звукоизоляционное ограждение состоит из металлической оболочки, обшитой поглощающим материалом, который полностью или частично ограждает источник шума. Уменьшение уровня шума, которое может быть достигнуто, зависит от изоляции передающегося по воздуху звука стенками и от поглощающей способности внутренней изоляции. Размер, форма и материалы для звукоизолирующего экрана могут быть определены с помощью акустических проектных расчетов для обеспечения доведения уровней шумов к заданной величине. Соединение вентиляторов и воздуховодов или кожухов с помощью упругих звеньев и установка шумогенерирующего оборудования на поглощающие основания могут также уменьшить уровни шума. Экологические эффекты от внедрения метода Уменьшение уровня шумов. Эксплуатационные данные Некоторые примеры использования звукоизоляционных материалов в отраслях ППНМ включают: - для линий розлива в стеклянные бутылки, звукоизоляционное ограждение конвейеров для стеклянных бутылок и бункерных загрузочных устройств для крышек; - изоляция внутренней части бункеров с ударогасящим изоляционным материалом и обшивка внешних стенок бункеров и защитных ограждений; - на упаковочных машинах, обшивка верхних панелей и ограждение линий расфасовки; - в мясном секторе, установка звукозаглушающих колпаков над куттерами с вращающейся чашей; - в молочном секторе, ограждение гомогенизаторов (например, в звукоизолированных помещениях, в которые ограничен доступ); - ограждение распылительных сушилок (например, в звукоизолированных помещениях, в которые ограничен доступ); - в мукомольных операциях, ограждение молотковых мельниц, вальцовых мельниц и смесителей; - в морозильных и холодильных камерах, ограждение рефрижераторного оборудования, предусматривающего вентиляцию двигателей и вентиляторов; - ограждение паровых компрессоров. Для некоторых областей применения может потребоваться предусмотреть впуск или выпуск воздуха в/из акустического кожуха. Это снижает потенциал шумопонижения, но его эффект может быть уменьшен за счет разработки изгибов в вентиляционных линиях для уменьшения уровня шума. Например, вентиляторы могут быть установлены в шумоизолирующие кожухи для минимизации увеличения 239 П-ООС 17.02-03-2012 отраженного шума внутри кожуха, при обеспечении надлежащей вентиляции для охлаждения вентилятора. Для трубопроводов, вместо установки глушителей часто можно достичь уменьшения воздушных помех из воздуховода или отверстия 10 – 20 дБ(A) за счет изоляции последнего изгиба в трубопроводе звукоизолирующим материалом или сооружения простого прямоугольного изгиба, футерованного абсорбирующим материалом, для установки на отверстие. Опыт показывает, что любая сторона изгиба должна быть футерована изолирующим материалом в длину, эквивалентную двум диаметрам воздуховода. Применимость Различное оборудование, используемое при производстве ППНМ, например, вентиляторы, компрессоры, насосы и воздуходувки. Движущая сила внедрения Предотвращение потери слуха, вызванного промышленными шумами и уменьшение жалоб на уровнь шумов, поступающих из расположенных за пределами предприятия населенных пунктов. Примеры предприятий Изоляция шумного оборудования широко применяется в отраслях ППНМ, например, на линиях розлива в стеклянные бутылки; на месте бункеров, где продукты с шумом ударяются о стенки; на упаковке, например, во время обёртывания, резки и фасовки в пакеты или мешки; на месте куттеров с вращающейся чашей, использующихся при мясопереработке; в перемалывании зерна, например, в производстве муки и корма для животных и в шоковой заморозке и холодильном хранении. Справочная литература [200, Конфедерация производств пищевых продуктов и напитков Европейского Сообщества, 2003 г., 242, Льюис Д.Н., 2003 г.] 7.1.3.6 Расположение оборудования, позволяющее направить шум в противоположном от соседей направлении Описание Некоторое оборудование излучает различные уровни шумов в разных направлениях. Например, любое оборудование, которое имеет впускное или выпускное отверстие вентилятора с одной стороны, будет иметь на той стороне максимальный уровень шума. Расположение оборудования так, чтобы самая шумная его сторона была расположена в противоположную от соседнего населенного пункта сторону, поможет уменьшить там уровни шума. Невозможно гарантировать постоянную эффективность такого решения вопроса, поскольку направление уровня шума изменяется в силу погодных факторов. Экологические эффекты от внедрения метода Снижение уровня шума на участках, расположенных в стороне, противоположной шумной части оборудования. Воздействие на различные среды уровнь шума не предотвращается или уменьшается полностью, и может оставаться риск потери слуха или жалоб на ухудшение слуха из-за промышленных шумов. Применимость Применимо к градирням, конденсаторам, компрессорам, насосам и воздуходувкам. Движущая сила внедрения Снижение уровня шума на определенных направлениях. 240 П-ООС 17.02-03-2012 Справочная литература [65, Германия, 2002 г., 200, Конфедерация производств пищевых продуктов и напитков Европейского Сообщества, 2003 г., 242, Льюис Д.Н., 2003 г.] 7.1.4 Факторы, которые необходимо учитывать при проектировании предприятия Описание Имеется ряд факторов, которые необходимо учитывать в исходном проектном решении здания для контроля за образованием выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух и шумом. Экологические эффекты от внедрения метода Уменьшение выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух и, во многих случаях, означает уменьшение объемов образования отходов. Эксплуатационные данные Хранение и обращение с сырьем связано с выбросами, имеющими неприятный запах. Например, складская площадка должна быть спроектирована так, чтобы облегчить работу системы «первым поступил, первым выдан». Это можно сделать с помощью бункерного хранения, обеспечивающего выдачу и использование материалов, которые были получены первыми, т.е. бункер заполняется сверху, а опорожняется снизу. Это позволяет использовать материалы свежими, таким образом, оптимизируется использование сырья и минимизируется образование отходов. Риск потерь или проливов продуктов может быть уменьшен на складах за счет обеспечения их проектирования для легкого и безопасного использования, например, могут быть спроектированы стеллажи для их эффективного перемещения при помощи автопогрузчика. Площадки, используемые для погрузки и выгрузки, должны быть спроектированы для облегчения их частой и эффективной уборки, за счет гладких поверхностей и сведения к минимуму углов и других труднодоступных мест для очистки. Для экстремально загрязняющих материалов здание может быть спроектировано так, чтобы во время нештатных режимов, когда будет достаточно обычных контрольно-измерительных систем, не было выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух в результате, например, неисправного оборудования, утечек или во время ремонтов. Количество точек входа может быть минимизировано, и они должны быть защищены двойными дверями с воздушным шлюзом между ними. Проектировано комнат с гладкими стенами и закругленными углами, которые легко очищать, также могут оптимизировать восстановление материалов для использования или удаления. Это может также уменьшить использование воды и детергентов для очистки и, следовательно, объемы сточных вод. Применимость Применимо для всех предприятий, производящих продукты питания, напитки и молоко. Движущая сила внедрения Уменьшение выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух и, во многих случаях, уменьшение отходов и образования сточных вод. Справочная литература [34, Уилли А. Р. и Уильямс Д. А., 2001 г.] 7.1.4.1 Звукоизоляция зданий Описание 241 П-ООС 17.02-03-2012 Акустический выход машин и акустические свойства помещений уровни звукового давления внутри здания. Внутренние уровни звукового давления и звукоизоляция, обеспечиваемая внешней оболочкой, т.е., стенами, крышей, окнами, дверями и отверстиями, дают в результате акустическую мощность передающегося по воздуху звука, т.е., уровень шума. Это может стать особой проблемой, когда оборудование находится в зданиях из стального каркаса с относительно легковесной профилированной наружной обшивкой. Акустическая мощность источника связана с его площадью поверхности. Поэтому большие фасады зданий могут излучать значительную акустическую мощность. Здания могут быть изолированы от воздушных помех. Намного легче изолировать здание от высокочастотного шума, чем от низкочастотного. Можно обеспечить одностенную или двустенную изоляцию. Звукоизоляция компонентов более или менее однородной структуры в большой степени зависит от их веса на единицу площади. Также важную роль играет характер материала. Двустенные здания состоят из двух плотных оболочек, разделенных между собой воздушным зазором или упругим изолирующим слоем. При определенных условиях звукоизоляция, обеспечиваемая такими элементами лучше звукоизоляции одностенных элементов того же веса. Наиболее важным требованием для лучшей звукоизоляции является то, что воздушный зазор между оболочками должен быть довольно большим, или любой изолирующий слой между оболочками должен быть достаточно упругим и иметь явно выраженную текстуру. Изолирующий эффект полости достигается за счет ее заполнения звукопоглощающими материалами, такими как панели из минерального волокна. Жесткие соединения между двойными оболочками стен снижают эффективность звукоизоляции. Чем слабее соединения, тем лучше звукоизоляция любой стены. Необходимо рассматривать и учитывать звукоизоляцию окон, дверей, крыш и жалюзийных окон, чтобы рассчитать звукоизоляцию всей комбинированной конструкции. Если индекс уменьшения уровня звука окон и дверей соответствует или приближается к индексу уменьшения уровня звука стен, тогда будет обеспечиваться общая необходимая характеристика. Если в торцовую стену вставлена плохо подогнанная дверь и легкое окно, это в значительной степени ухудшит возможное шумоподавление. Если на стадии проектирования необходимо предусмотреть выполнение конкретных проектных задач, размер, форма и материалы исполнения звукового экрана должны определяться проектными акустическими расчётами. Экологические эффекты от внедрения метода Уменьшение уровня шума. Применимость Применимо для всех предприятий, производящих продукты питания, напитки и молоко, например, в местах использования вентиляторов для кондиционирования воздуха, вентиляции и охлаждения. Движущая сила внедрения Уменьшение количества жалоб на уровень шума из расположенных за пределами предприятия населенных пунктов. Справочная литература [65, Германия, 2002 г., 200, Конфедерация производств пищевых продуктов и напитков Европейского Сообщества, 2003 г., 242, Льюис Д.Н., 2003 г.] 7.1.4.2 Экранирование зданий от излучающих шум объектов Описание Экранирование зданий от производящих шум объектов обеспечивает уменьшение уровня звукового давления на этих объектах. Эффект экранирования 242 П-ООС 17.02-03-2012 могут обеспечивать расположенные поблизости другие здания, или его можно получить за счет сооружения барьеров, таких как стены или насыпи. Благодаря им, можно получить эффект экранирования более 5 дБ(A), если они, как минимум, прерывают линию прямой видимости. Чем выше барьер и чем ближе он находится к источнику шума и/или производящему шум объекту, тем лучше эффект экранирования. Экологические эффекты от внедрения метода Уменьшение уровня шума. Воздействие на различные среды Уровень шума не устраняется и не уменьшается полностью, и может оставаться риск потери слуха из-за промышленных шумов или жалоб на шум. Применимость Применимо для всех предприятий, производящих продукты питания, напитки и молоко, например, там, где используются вентиляторы, градирни и конденсаторы. Движущая сила внедрения Уменьшение жалоб на уровень шума из расположенных по соседству с предприятием населенных пунктов. Справочная литература [65, Германия, 2002 г.] 7.1.4.3 Применение в минимизации уровня шума трубе спиралевидного турбулизатора для Описание Воздушные потоки, выходящие из башен и труб, создают шум из-за вихрей, а также возбуждают вибрации в трубе. Применение спиралевидного турбулизатора препятствует вихреобразованию. Наклон спирали турбулизатора не постоянен. Метод показан на рисунке 7.2. Рисунок 7.2- Уменьшение уровня шума из трубы Экологические эффекты от внедрения метода Уменьшение уровня шума. 243 П-ООС 17.02-03-2012 Применимость Применимо в местах использования вентиляторов, например, для кондиционирования воздуха, вентиляции и охлаждения. Движущая сила внедрения Уменьшение жалоб на уровень шума из расположенных по соседству с предприятием населенных пунктов. Справочная литература [65, Германия, 2002 г.] 7.1.5 Техническое обслуживание Описание Эффективное планово-предупредительное техническое обслуживание и ремонт сосудов и оборудования может минимизировать частоту и объем выбросов твердых веществ, жидкостей и газов, а также потребление воды и энергии. Основными источниками утечек являются, например, резервуары, насосное и транспортерное оборудование, уплотнения компрессоров, клапаны и технологические дренажные отверстия. Причиной утечек может быть и неисправное технологическое контрольноизмерительное оборудование, переливы и потери из-за подтекания и просачивания. Можно регулярно проверять надлежащую работу технологических установок с оценкой и анализом любых отклонений или модификаций, с точки зрения их влияния. Зачастую простые изменения техпроцесса могут привести к значительным уменьшениям выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух. Экологические эффекты от внедрения метода Уменьшение потребления энергии, воды и веществ, и уменьшение выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух, сбросов воду и на почву. Уменьшение количества отходов, например, за счет восстановления сопутствующих/побочных продуктов. Уменьшение уровня шума. Эксплуатационные данные Как правило, приоритет технического обслуживания и текущего ремонта коммунальных систем намного ниже по сравнению с приоритетом технического обслуживания и текущего ремонта, имеющего прямое влияние на производство или безопасность. Это может быть основным способствующим фактором чрезмерного использования воды и излишнего образования сточных вод. Хорошо налаженный режим технического обслуживания и текущего ремонта может обеспечить, например, оперативное устранение утечек воды и неполадок, которые могут стать причиной переливов через края или проливов в дренажные стоки. Оптимизация систем охлаждения воды поможет избежать избыточных продувок градирни. Пример - Примеры выполнения технического обслуживания и текущего ремонта: - общий: а) сообщение об утечках, и оперативное устранение утечек; б) проверка надлежащего контакта краев грейфера для предотвращения потерь во время перегрузки пылящих твердых веществ. - пар: а) обеспечение, регулярной проверки конденсационных систем; б) устранение утечек пара; в) обеспечение ведения документированной системы сообщения об утечках и их устранения; г) придание высокого приоритета ремонту утечек пара. Протечка всего нескольких сальниковых затворов может стать причиной быстрого увеличения издержек. - сжатый воздух: а) создание эффективной системы сообщения об утечках; б) проведение осмотров «после работы», прослушивание утечек, обнаружение их и пометка бирками; 244 П-ООС 17.02-03-2012 г) ремонт утечек. - хладагент: а) проверка через смотровое стекло наличия в хладагенте пузырей. Наличие пузырей в смотровом окне обычно означает протечку системы; б) обнаружение утечек и их ремонт до того, как система будет повторно заполнена хладагентом; в) проверка надлежащего уровня масла через смотровое стекло (стёкла) компрессора. Существует большая вероятность отказа компрессора в случае очень низкого или очень высокого уровня масла. - охлаждение; а) попадание материалов в систему воды для охлаждения, или использование системы градирни для непосредственного охлаждения загрязненной технологической водой может в значительной степени увеличить проблемы неприятных запахов. - рыба: а) техническое обслуживание машинного оборудования для обесшкуривания, например, своевременная заточка ножей, обеспечение эффективного обесшкуривания для минимизации удаления тканей рыбы вместе с кожей. - фрукты и овощи: а) использование острых режущих головок во время процессов резки фруктов и овощей. Применимость Применимо для всех предприятий, производящих продукты питания, напитки и молоко. Движущая сила внедрения Ритмичное, ничем не нарушаемое производство, не прерываемое неисправностями и аварийными ситуациями. Примеры предприятий Профилактическое техническое обслуживание и ремонт широко применяется во всем секторе ППНМ. Справочная литература [1, Конфедерация производств пищевых продуктов и напитков Европейского Сообщества, 2002 г., 13, Агентство по охране окружающей среды Англии и Уэльса, 2000 г., 31, VITO, и другие, 2001 г., 69, Агентство по охране окружающей среды Англии и Уэльса, 2001 г., 134, AWARENET, 2002 г., 200, Конфедерация производств пищевых продуктов и напитков Европейского Сообщества, 2003 г.] 7.1.6 Методология предотвращения и минимизации потребления воды и энергии и образования отходов Предотвращение и минимизация требуют использования систематического подхода. Успешная методология обычно состоит из следующих этапов [1, Конфедерация производств пищевых продуктов и напитков Европейского Сообщества, 2002 г.]: - приверженность высшего руководства, организации и планированию производства; - анализ производственных процессов; - оценка целей; - определение вариантов предотвращения и минимизации; - оценка и анализ технической и экономической осуществимости; - внедрение программы предотвращения и минимизации; - непрерывный мониторинг путем измерения и визуального контроля. Необходимость предотвращения и минимизации потребления воды Подача воды неограничена, следовательно, необходим контроль за ее потреблением. Это важный аспект сохранения природных ресурсов. При производстве ППНМ должны соблюдаться требуемые стандарты по безопасности пищевых продуктов и гигиене. Это значит, что основная доля воды, потребляемой в 245 П-ООС 17.02-03-2012 производстве, используется для очистки оборудования и установок. Применение системного подхода к управлению использованием воды может привести к уменьшению потребления воды. В свою очередь, уменьшение потребления воды приводит к уменьшению объемов сточных вод и их очистки. Предотвращение или, если это невыполнимо, минимизация загрязнения воды, используемая в сочетании с другими методами, может привести к уменьшению загрязнения сточных вод. Контроль за загрязнением воды может быть достигнут за счет: - уменьшения объема образуемых сточных вод; - уменьшения загрязненения образуемых сточных вод; - исключения или уменьшения концентрации конкретных загрязняющих веществ, в особенности опасных загрязняющих веществ; - оборотного или повторного использования воды; - очистки сточных вод. Предотвращение и минимизация потребления энергии Во многих отраслях ППНМ потребление энергии является важным стоимостным фактором. В зависимости от характера производственной деятельности энергозатраты могут изменяться и составлять от менее 1 % до более 10 % от общих издержек производства. Принятие систематического подхода к снижению энергопотребления является важным вопросом как с точки зрения воздействия на окружающую среду, например, парниковый эффект, так и с точки зрения снижения себестоимости. Часто для измерения потребления энергии на промышленном предприятии используется концепция эффективности использования энергии. Эффективность использования энергии часто определяется как количество энергии, потребляемой на единицу продукции. Поэтому улучшение эффективности использования энергии означает уменьшение количества энергии на единицу продукции. Это приведет к экономии энергии на уровне предприятия, если выход продукции остается на постоянном уровне. В улучшении эффективности использования энергии можно выделить два аспекта: - уменьшение потребления энергии за счет эффективного регулирования потребления энергии; - уменьшение потребления энергии за счет оптимизации и инновации производственного процесса. Регулирование потребления энергии – это подход к контролю и минимизации потребления энергии и энергозатрат. Это в большой степени зависит от возложения ответственности за потребление энергии на лиц, ответственных за ее использование. Важной частью регулирования потребления энергии является мониторинг и таргетинг. В нескольких исследованиях, основанных на изучении конкретных случаев, сообщается об экономии энергии 5 – 15%. Следующим шагом в улучшении эффективности использования энергии может быть оптимизация и инновация производственного процесса. Иногда она требует совсем небольших инвестиций. Тем не менее, для инноваций, оказывающих большое влияние на производственный процесс и потребление энергии, могут потребоваться бóльшие инвестиции. Инвестиции в оптимизацию и инновацию производственного процесса без наличия эффективной системы регулирования потребления энергии не могут дать хорошего понимания того, реализуется ли на практике ожидаемая экономия энергии. Более того, существует возможность того, что эффект от экономии энергии, полученной за счет адаптаций производственного процесса, может быть снижен, если на предприятии не поддерживается хорошая организация производства и управления предприятием. 246 П-ООС 17.02-03-2012 Иллюстрация соотношения между эффектами эффективного регулирования потребления энергии и осуществлением мер по экономии энергии, например, оптимизация и инновация производственного процесса, приводится на рисунке 7.3. Рисунок 7.3 - Уменьшение потребления энергии [1, Конфедерация производств пищевых продуктов и напитков Европейского Сообщества, 2002 г.] Предотвращение и минимизация образования отходов Одной из главных задач Директивы КПКЗ является избежание образования отходов. Статья 3 (c) гласит: «Государства, входящие в состав Европейского союза, должны принять необходимые меры для того, чтобы компетентные органы обеспечивали эксплуатацию установок таким образом, чтобы:.. (c) избежать образования отходов в соответствии с Директивой Совета 75/442/EEC от 15 июля 1975 года по отходам; в случае образования отходов, они должны быть восстановлены, а если по техническим или экономическим соображениям это невозможно, они должны быть удалены при исключении или уменьшении любого воздействия на окружающую среду». Приложение IV формулирует «соображения, которые должны приниматься во внимание, вообще или в конкретных случаях, при определении наилучших доступных методов, как определено в Статье 2(11), с учетом возможных затрат и выгод, а также принципов предосторожности и предотвращения: 1. использование малоотходной технологии; и 3. продолжение восстановления и рециркуляции веществ, образованных и использованных в процессе, и отходов, где это уместно;» В данной главе представлены методы, описывающие использование, повторное использование, восстановление и рециркуляцию побочных продуктов, сопутствующих продуктов, остатков и материалов, чтобы не допустить их превращения в отходы. Например, использование материалов, первоначально предназначенных для использования в пищевых продуктах, но не соответствующих спецификации заказчиков, но которые подходят для иного потребления, могут быть использованы в корм животным. В ряде конкретных случаев можно рассматривать разбрасывание отходов на почву в качестве удобрений как рациональное их использование. В некоторых случаях это запрещают в законодательном порядке. В любом случае, разбрасывание отходов следует осуществлять только в соответствии с 247 П-ООС 17.02-03-2012 экологическим законодательством Европейского союза, включая Директиву по нитратам [194, EC, 1991], которая требует принятия мер в отношении хранения и применения на почве всех азотных соединений, описывает конкретные приемы землеустройства и содержит положения о случаях, когда разбрасывание на почве запрещено или не уместно. Перед тем, как разбросать любое вещество на почве, необходимо оценить ряд важных соображений, например, агрономические интересы, т.е., относящиеся к науке землеустройства и растениеводства, гигиене и прослеживаемости. Сообщается, что некоторые транспортные/мытьевые/технологические воды, избыток биомассы из биологических станций очистки сточных вод и другие твердые остатки иногда разбрасываются на почве. Например, воды, использующиеся для обработки картофеля, растворимые компоненты пшеницы и осадок после очистки сточных вод в производстве крахмала и транспортных вод сахарной свеклы, возможно, после осаждения, потенциально могут быть направлены на эти цели. Некоторые примеры вопросов, подлежащих рассмотрению при оценке возможности разбрасывания на почве: - представляют ли разбрасываемые на почве вещества реальную питательную ценность для растений. Такие выгоды могут включать, например, улучшение pH баланса почвы или обеспечение удобряющими элементами, такими как фосфор и азот; - имеется ли отрасль науки, например, география, почвоведение, занимающаяся почвой особенно ее образованием, характером и классификацией; имеются ли климатические и гидрогеологические данные, которые могут оказывать влияние на гигиену пищевых продуктов или крупного рогатого скота или воздействие распространения на почве вещества на окружающую среду [81, Франция, 2001 г.]; - возможно ли определить на всех стадиях эксплуатации происхождение и назначение разбрасываемых на почве веществ. Это зависит от тесного сотрудничества между производителем разбрасываемого вещества и лицом, контролирующим операцию разбрасывания на почве, например, фермером [81, Франция, 2001 г.]; - потребность в мониторинге желаемого эффекта, например, за счет анализа почвы и грунтовых вод [81, Франция, 2001 г.]. Целью программы предотвращения образования отходов является уменьшение, насколько это практически возможно, воздействия производственных операций на окружающую среду с учетом выгод для экономики и охраны окружающей среды, и соответствие всем требованиям законодательства. Минимизация отходов, как материалов так и энергии, обеспечивает соответствие законодательству, снижение финансовых затрат для производителя, связанных с потерей продукции и сырья, и с оплатой за удаление как на месте производства так и за его пределами. Она сохраняет природные ресурсы. Соображения гигиены и безопасности пищевых продуктов с использованием критических контрольных точек анализа безопасности являются первостепенными в производстве ППНМ. Нельзя разрешить, чтобы меры по предотвращению отходов подвергали опасности бактериологическое качество продукции, например, при возникновении любых сомнений в отношении соответствия стандартам качества, продукт подлежит переработке или выбраковке в отход. Более того, необходима тщательная очистка для обеспечения соответствия требуемому уровню чистоты и санитарной гигиены, но в результате этого образуются сточные воды. Обычно экономию получают за счет операций очистки, в результате которых образуется меньшее количество загрязненных вод и химических веществ, попадающих в стоки, но, не подвергая при этом опасности санитарное состояние конечного продукта. Эта методология предлагает руководство по менеджменту предотвращения образования отходов, позволяя при этом уменьшать потери сырья, продуктов и 248 П-ООС 17.02-03-2012 вспомогательных материалов и, следовательно, издержки. При необходимости, для демонстрации успешных мер по минимизации отходов используются разборы конкретных случаев и приводятся примеры. Предотвращение образования отходов в результате непреднамеренных выбросов обсуждается отдельно в Разделе 7.6. Информацию о методологиях минимизации отходов можно найти в различных руководствах, таких как руководство Агентства по охране окружающей среды Соединенного Королевства (2001 г.): «Минимизация отходов – Руководство для промышленности по экологически рациональной деятельности», [64, Агентство по охране окружающей среды Англии и Уэльса, 2001 г.], и в публикациях серии программ по передовым природоохранным технологиям, таким как «Выгоды от минимизации отходов: пять бизнес-причин для уменьшения отходов – GG 125» [62, «Envirowise» (Соединенное Королевство), и другие, 1998 г.], или «Снижение затрат за счет снижения издержек: Управление цехом для стимулирования деятельности – GG 106» [63, «Envirowise» (Соединенное Королевство) и коллеги Уильяма Баттла, 1998]. Применение эффективных методов в каждой из ключевых областей отходов производства, вероятно, даст значительные экологические преимущества. Пример методологии, использовавшейся в предотвращении и минимизации отходов, показан на рисунке 7.4. Рисунок 7.4 Пример методологии предотвращения и минимизации отходов [11, Агентство по охране окружающей среды Англии и Уэльса, 2000 г.] 7.1.6.1 Шаг 1: Приверженность высшего руководства, организация и планирование Для обеспечения эффективности программы предотвращения и минимизации потребления воды и энергии и образования отходов требуется поддержка на уровне высшего руководства. Приверженность руководства может обеспечить позитивную работу всех работников организации в единой команде с целью получения максимальной выгоды. Чтобы заручиться поддержкой высшего руководства, наилучший способ – убедить руководителей в возможности получения финансовых выгод. 249 Распространение П-ООС 17.02-03-2012 Рекомендуется начинать работу с определения одной или двух областей, в которых происходит потеря значительных количеств материалов или продуктов, в которых образуются отходы или зарегистрированы высокие уровни потребления воды и энергии, и затем продемонстрировать связанные с ними издержки для компании. Такой анализ издержек включает в себя стоимость оказавшегося в отходах сырья, переделку, потерянное производственное время, затраты на обработку отходов, затраченный труд, выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух, сбросы сточных вод, а также избыточное потребление энергии и воды. Иногда до 25 % сырья или эквивалента продукции попадает в отходы или в сточные воды. Высшее руководство часто не знает о масштабе потерь, и, узнав о них, может оказать полную поддержку программе предотвращения и минимизации. Организация (создание проектной группы) (см. также 7.1.7.5) Рекомендуется назначить руководителя группы или ответственного в рамках компании для координации и развития программ. Использование проектных групп и их руководителей может помочь повысить осведомленность о проблемах на всех уровнях и мотивировать работников действовать и принимать участие в программах. Руководитель группы и проектная группа несут ответственность за выполнение оценок и за разработку и оценку предложений и мер [63, «Envirowise» (Соединенное Королевство) и коллеги Уильяма Баттла., 1998 г.]. Планирование Составление детального плана проекта вместе с календарным планом, определяющим сроки выполнения намеченных мероприятий, может помочь выполнению программы по предотвращению и минимизации. Успех обеспечивается при условии текущего контроля за продвижением работ, назначения ответственных исполнителей и требования от них отчета. 7.1.6.2 Шаг 2: Анализ производственных процессов Важным условием для успешного предотвращения и минимизации потребления энергии и воды и образования отходов является хорошее общее представление об областях и технологических операциях, имеющих отношение к потере материалов, образованию отходов и уровням потребления. Такое представление облегчает определение мер. Это требует детальной инвентаризации всех производственных процессов. При подготовке такой инвентаризации различают три уровня измерения. Сбор количественных данных на уровне предприятия На этом уровне ведется сбор данных о количествах и затратах в рамках всего предприятия. Большинство данных уже имеется в регистрирующих системах компании, например, данные складского учета, счета, документы о покупках, об удалении отходов и данные о выпуске продукции. В случае отсутствия информации необходимо проведение приблизительных оценок или прямых измерений. Количества всего сырья, энергии, воды и отходов обычно приводятся за год. Единицы измерения должны быть последовательными. Это важно для проведения обоснованного сравнения количеств и деятельности как на данном этапе, так и в будущем. Сбор информации можно вести систематически, чтобы обеспечить как можно более полную исходную оценку ситуации. Обычно сбор всей информации ведется на бумажных носителях или в электронных базах данных. Инвентаризация каждой технологической операции Задачей данного шага является получение общего представления обо всех производственных процессах и связанных с ними экологических аспектах. Производственные процессы могут быть представлены в виде схем технологических 250 П-ООС 17.02-03-2012 процессов, показывающих входы, выходы и участки, имеющие экологические проблемы. На рисунке 7.5 показан один пример рабочей таблицы входов/выходов. Данные могут быть представлены в других форматах [60, Агентство по охране окружающей среды Англии и Уэльса, 1998]. Рисунок 7.5 - Пример рабочей таблицы для определения вопросов входа/выхода и экологических проблем [1, Конфедерация производств пищевых продуктов и напитков Европейского Сообщества, 2002 г.] Для подсчета потребления сырья и услуг, а также потерь, отходов и выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух в ходе процесса подсчитывают баланс массы. Баланс массы позволяет установить и количественно определить неизвестные ранее потери, отходы и выбросы с указанием их источников и причин. Балансы массы являются более легкими, более значимыми и более точными, когда они выполняются по отдельным технологическим операциям. Затем, на основании этих индивидуальных балансов можно составить общий баланс массы по всему предприятию. Баланс массы можно также использовать для определения затрат, связанных с входами, выходами и установленными потерями. Исходя из данных баланса массы, можно разработать индикаторы результативности деятельности по охране окружающей среды. Инвентаризация выбранных частей В зависимости от инвентаризации на уровне технологической операции, определенные части процесса/установки могут потребовать более глубокого анализа для вариантов предотвращения и минимизации. Это требует более детального анализа наиболее важных аспектов производства или технологических участков. 251 П-ООС 17.02-03-2012 7.1.6.2.1 Анализ производственных процессов, предотвращение и минимизацию потребления воды направленный на Сначала изучается вход и выход воды в масштабах всего предприятия. Учитывается использование и производство воды, включая рециркулирующую и повторно используемую воду, воду, входящую в состав продукции, например, напитки, консервированные фрукты и овощи, испарившуюся воду или воду, используемую в очистке. Обычно проводится различие между всей и свежей, используемой водой. Общие уровни потребления воды и выбросов для примерного предприятия приведены на рисунке 7.6. Рисунок 7.6 - Анализ входа и выхода воды модельного предприятия [1, Конфедерация производств пищевых продуктов и напитков Европейского Сообщества, 2002 г.] Затем необходимо создать систему мониторинга. Она включает в себя определение соответствующих точек замера потребления воды и внедрение системы сбора, обработки и предоставления данных. Иногда данные легко можно получить из существующих измерений расхода воды, счетов за воду и данных о сбросах сточных вод, а также любых данных предоставляемых при получении разрешения. Может быть также полезным предоставление обзора о затратах, связанных с входом и выходом воды, так как он покажет, где можно получить финансовую экономию. На основании информации, собранной на данной стадии, можно определить эталоны для сравнительной оценки. Ниже приведено несколько примеров таких эталонов: - удельное потребление воды (м3 воды/тонна сырья или готовой продукции); - удельный сброс сточных вод (м3 воды/тонна сырья или готовой продукции); - соотношение затрат на воду между входом и выходом воды; - затраты на воду на единицу продукции; - потеря воды как процент от потребления воды. 252 П-ООС 17.02-03-2012 Использование таких эталонов и, если возможно, сравнение их с внешними эталонами, может дать исходный показатель возможности экономии водных ресурсов. В зависимости от типа предприятия можно провести различие между отделами, типами процессов и основными уровнями в процессе. Кроме производственных процессов, в инвентаризации должны быть включены такие процессы, как очистка воды, очистка сточных вод и деятельность по очистке оборудования и установок, чтобы обеспечить определение всех потенциальных направлений экономии. Иногда расходы воды для основных процессов и цехов уже измеряются. Если нет, на основные потоки можно установить измерительное оборудование, даже на временной основе. В качестве альтернативы потребление воды различными производственными процессами можно определить, например, на основании объема производства, однако, эти результаты не так надежны. На основании полученной на этой стадии информации можно выбрать участки для дальнейших исследований путей экономии воды. Тем не менее, конкретные части процесса могут нуждаться в более глубоком анализе вариантов экономии, и требуется более детальная инвентаризация этих частей. Выбранные части разбиваются на логические блоки, т.е., соответствующие части технологического процесса, типовые операции, оборудование и установки. Для каждого блока определяется вход и выход воды. Более того, может быть важно охарактеризовать конкретную функцию воды, например, транспортная вода, промывочная вода, вода, использующаяся в продукции, или вода для охлаждения. Часто не все данные, которые нужны на этом детальном уровне, доступны. Отсутствующие данные могут быть компенсированы проведением дополнительных измерений или за счет расчета на основании других данных или даже путем приблизительной оценки. Это зависит от значения рассматриваемого потока воды во всей схеме. Степень детализации процессов не должна приводить к излишней потери времени и затрат на проведение инвентаризации. Более того, части исследуемой установки должны быть физически определимыми и должны иметь логически распознаваемые имена. Может быть полезным использование планов и схем последовательности операций для каждого уровня и части процесса, так как может представить данные единым способом. Для этого могут быть использованы реализованные программно блок-схемные программы. В каждой технологической операции можно провести оценку требований к качеству используемой воды. Наиболее важными критериями, в зависимости от типа процесса, обычно являются наличие органического материала поступающего из сырья и продуктов, наличие дополнительных веществ в воде, микробиологическое загрязнение, pH, содержание хлоридов, жесткость и содержание железа и марганца. Рекомендуется группировать технологические операции, требующие одного и того же качества воды, и ограничивать определенные качества воды, максимум, от 5 до 10. Определенные требования к качеству являются таковыми, что качество воды не должно оказывать влияния на качество готовой продукции. Также должно быть установлено качество воды сбрасываемой после каждой технологической операции. Эта информация необходима для принятия решения о возможности повторного использования вод, с их промежуточной очисткой или без промежуточной очистки. И наконец, иногда примерную оценку минимального потребления воды можно получить в результате внешнего сравнения с эталонным производством. Необходимым условием для этого является доступность данных по сравниваемым видам деятельности. Еще один подход заключается в определении минимального уровня потребления воды на основании спецификаций, например, спецификаций поставщиков, и различных частей технологических линий. Объединение требований 253 П-ООС 17.02-03-2012 к воде всех технологических процессов на всем предприятии позволяет получить теоретический расчет потребления воды и установить стандарты или цели. 7.1.6.2.2 Анализ производственных процессов, предотвращение и минимизацию потребления энергии направленных на Информация о потреблении энергии является фундаментальной для определения того, где можно получить наиболее эффективную экономию энергии и улучшение экономической эффективности. Более того, она является основой для демонстрации эффективной эксплуатации предприятия и правильности принятия мер по энергоэффективности в плане наиболее подходящих участков. Сначала необходимо разбить информацию по источникам энергии. Так же как и покупаемое электричество, она должна также включать топлива, превращаемые в энергию на предприятии, тепло, получаемое непосредственно из внешних источников и возобновляемых источников энергии. Можно использовать последние данные об источниках поставляемой энергии за последний 12-месячный период. Рекомендуется преобразование в первичную энергию. В случае использования энергии из установки, генерирующей тепло и электричество (см. Раздел 7.2.13.1.1), вычисленная используемая энергия основана на энергии, вводимой в установку, а не на единицах энергии, произведенной установкой. Примерная рабочая таблица разбивки потребления энергии приведена в Таблице 7.3. Таблица 7.3 - Примерная рабочая таблица разбивки потребления энергии [1, Конфедерация производств пищевых продуктов и напитков Европейского Сообщества, 2002 г.] Источник энергии Электричество Газ Масло Импортируемый пар Энергия отходов/возобновляемых источников Другое, указать Экспортируемый пар Экспортируемое электричество Потребление энергии Первичная % от Поставляе (кВтч или общего мая МВтч) потребления МВтч м3 тонны тонны из кВтч (МДж) тонны МВтч Далее, проводится анализ потребления энергии оборудованием, по подразделениям или по производственным линиям. Рекомендуется дополнять данные о потреблении энергии балансами энергии или блок-схемами, чтобы проиллюстрировать, как используется энергия на протяжении всего технологического процесса. Для отображения ситуаций, когда преобразование энергии в большой степени интегрировано в производственную деятельность, можно использовать диаграмму Сэнки (см. пример в Разделе 7.2.13.1.1). И, наконец, анализируется удельное потребление энергии (SEC). Это количество энергии, потребляемой на единицу переработанного сырья или выпущенной продукции. 254 П-ООС 17.02-03-2012 7.1.6.2.3 Анализ производственных процессов, предотвращение и минимизацию образования отходов направленных на Потери могут возникать на каждой стадии производственного процесса, от приемки до отправки. Например, потери, связанные с ненадлежащим хранением и обращением с материалами, могут быть выявлены при ведении инвентаризации входов и выходов на всех стадиях процесса от получения сырья до отправки продукции и очистки сбросов «на конце трубы». Эти потери могут быть воспринимаемыми или реальными. Некоторые примеры причин потерь материалов и некоторые методы ведения качественной инвентаризации показаны в Таблице 7.4. Таблица 7.4 - Примеры причин потерь материалов, и некоторые методы ведения точной инвентаризации [11, Агентство по охране окружающей среды Англии и Уэльса, 2000 г.] Примеры причин реальных и воспринимаемых потерь материалов Отсутствие мониторинга входов и выходов на всех стадиях процесса от приемки сырья до отправки продукции и очистки сбросов «на конце трубы», приводящее к фактическим потерям, и их причины и места нахождения остаются неизвестными. Не ведутся вычисленные удельные выходы годной продукции, показывающие количество продукции, произведенной на единицу потребленного сырья, или относительные выходы годной продукции, показывающие процент сырья, преобразованного в продукцию. Воспринимаемые или реальные переливы или недоливы, приводящие к проливам или производству продукции, не соответствующей техническим требованиям. Избыточное или недостаточное приобретение сырья, являющееся причиной порчи неиспользуемых запасов. Не признаются изменения объема сырья вследствие изменений температуры. Решение Выполнение массы баланса Вычислять выходы годной продукции, определить эталоны и придерживаться их Обеспечить, использовать и регулярно калибровать контрольноизмерительные приборы Вести точный учет Использовать коэффициенты пересчета для учета изменений объема из-за изменения температуры. Например, схема технологического процесса предприятия по производству питьевого молока может быть объяснена с помощью удельных балансов массы, предлагая обзор участков и процессов, на которых имеют место основные потери молока, как показано на рисунке 7.7. 255 П-ООС 17.02-03-2012 Рисунок 7.7 - Блок-схема детального технологического процесса производства жидкого молока [11, Агентство по охране окружающей среды Англии и Уэльса, 2000 г.] Вышеприведенная блок-схема технологического процесса показывает, что общая потеря сырого молока в результате процесса составляет от 0,7 до 1,0%, и этот показатель считается лучшим в молочной промышленности. Ключевые участки показанных на блок-схеме потерь молока приведены в Таблице 7.5. Таблица 7.5 - Ключевые участки образования отходов молока 256 П-ООС 17.02-03-2012 Безразборная мойка оборудования сырого молока 0,3 % Переработка – в основном, утечки из центробежного 0,1 сепаратора % 0,3 Безразборная мойка оборудования готового молока % 0,2 Переливы во время упаковки % 0,1 Смены/проливы во время упаковки % 1,0 Общая потеря сырого молока* % * Из данного анализа исключено рекуперированное технологическое молоко, которое обычно составляет 1,5% и учитывается в системах, сообщающих об отходах 7.1.6.3 Шаг 3: Оценка целей На основании анализа, проведенного в 7.1.6.2, производится оценка целей программы предотвращения и минимизации. Цели включают в себя задачи уменьшения, границы и временные шкалы. Цели должны быть измеряемыми и должны быть запланированы в плане программы с тем, чтобы их можно было использовать для осуществления текущего контроля выполнения программы в соответствии с намеченным планом. Эти цели в будущем можно пересматривать и исправлять в ходе выполнения программы фактического предотвращения и минимизации (см. 7.1.6.6). 7.1.6.4 Шаг 4: Определение вариантов предотвращения и минимизации Можно использовать различные подходы для определения мер по предотвращению и минимизации потребления воды и энергии и образования отходов, например, «мозговые штурмы», внутреннее исследование, внешние консультации и технология экономии (см. Раздел 7.1.6.4.1). Определение вариантов предотвращения и минимизации зависит от объема знаний и креативности членов проектной группы и других сотрудников, многое из чего, конечно, зависит от их собственного опыта. При тщательном изучении причины проблемы часто можно найти несколько вариантов. В качестве альтернативы, работники из разных подразделений организации могут встречаться для обсуждения решений конкретных проблем в открытой и доброжелательной обстановке во время сессий «мозгового штурма». Дополнительные идеи могут быть генерированы за счет найма обладающего специальным опытом консультанта, позволив ему провести сквозную проверку. Например, в отраслях ППНМ имеется много мер, которые могут быть применены для уменьшения количества используемой воды, например, избежание использования воды, оптимизация управления производственным процессом (см. Раздел 7.1.8), рециркуляцию и повторное использование воды, хорошая организация производства и управления предприятием, техническое обслуживание и текущий ремонт (см. Раздел 7.1.5). Некоторые примеры возможных мер по экономии воды показаны в Таблице 7.6. 257 П-ООС 17.02-03-2012 Таблица 7.6 - Типичные достижимые уменьшения использования воды [23, «Envirowise» (Соединенное Королевство) и «Dames & Moore Ltd», 1998 г.] Мера по экономии воды Типичное уменьшение в использовании в техпроцессе (%) Рециркуляция воды по замкнутому циклу до 90% Безразборная мойка оборудования (CIP) до 60% (новая) Повторное использование моечной воды до 50% Противоточная промывка, например в CIP до 40% Хорошая организация производства и до 30% управления предприятием Усовершенствованные мойки до 20% распылением/струей Щетки/скребки с резиновой насадкой до 20% Автоматическая отсечка (закрытие) до 15% В процессе определения мер по эффективному использованию энергии, производственные процессы, коммунальные предприятия и здания должны рассматриваться по отдельности. Имеется много информации о методах эффективного использования энергии в различных общественных источниках. Однако доступные технические методы в большой степени зависят от конкретного предприятия и типа использующихся процессов. Общая экономия энергии обычно складывается из малых экономий на ряде участков. Например, возможно общее уменьшение до 25%, благодаря улучшенной организации производства и управления предприятием (см. Раздел 7.1.7.11) и точным настройкам производственных процессов. Использование более энергоэффективного оборудования, рекуперации тепла и применение комбинированной тепловой и электрической энергии (CHP) (см. Раздел 7.2.13.1.1) могут также дать дополнительную экономию. Пример производителя макаронных изделий показал, что улучшение эффективности использования энергии одним из его бойлеров, от 85 до 90%, смогло привести к уменьшению выбросов CO2 на 5,56% (с учетом переводного коэффициента 84.6 кг CO2/ГДж). Много мер, применяющихся для уменьшения воздействия на окружающую среду, например, уменьшение энергопотребления, не оказывают влияния на другие источники вредного воздействия предприятия. Такие меры могут рассматриваться, как «автономные» и оцениваться в соответствии с их индивидуальными экономическими и экологическими преимуществами. С другой стороны, некоторые меры могут привести к положительным или отрицательным последствиям по иным экологическим показателям, и в таких случаях необходимо оценивать комплексное воздействие на окружающую среду. В случае компромиссов, например, между энергопотреблением и другими экологическими целями, необходимо проведение оценки, принимающей во внимание издержки и экологические преимущества, чтобы оправдать применение соответствующих мер. 7.1.6.4.1 Технология энергосбережения и соответствующего снижения затрат (известная под названием «пинч-технология») Описание 258 П-ООС 17.02-03-2012 Термин «пинч-технология» (pinch technology) был введен как методология в разработке технологического процесса и минимизации потребления энергии. Тем не менее, она была разработана для использования в областях потребления воды и минимизации образования отходов. Технология энергосбережения представляет собой метод анализа, который определяет наилучшее использование передачи теплоты от горячих потоков, требующих охлаждения, холодным потокам, требующим нагрева. Пинч-анализ представляет системный подход к анализу энергетических сетей и улучшению эффективности использования энергии промышленных процессов. Анализ использует графическое представление потоков энергии в технологических и коммунальных потоках для определения минимального количества энергии и нужд энергосистем, которые должны быть использованы для удовлетворения потребностей переработки. Метод использует диаграммы температура-энтальпия для характеристики горячих и холодных потоков, доступных для передачи тепла. Сумма горячих и холодных потоков в процессе может быть изображена на аналогичной диаграмме, из которой можно определить пинч-температуру. Эта информация может быть использована для определения, где в процессе возможна рекуперация тепла и до какой степени. Более того, можно определить минимальную потребность в горячей и холодной воде. Для реализации устанавливается и монтируется ряд теплообменников. Пинч-анализ позволяет провести оптимизацию производства с позиции минимизации потребления энергии и иных ресурсов. Пинч-технология воды может быть мощным инструментом для определения повторного использования воды, возможностей рециркуляции и регенерации в пределах установки или процесса. Пинч-технология воды использует передовые алгоритмы для определения и оптимизации вариантов наилучшего повторного использования воды, регенерации и очистки сточных вод. Основные концепции аналогичны таковым для использования вторичного тепла. Учитывается поток воды и содержание в воде загрязняющих веществ, приводя к так называемым истокам и стокам. Экологические эффекты от внедрения метода Уменьшение потребления энергии и связанных с ним выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух. Уменьшение выброса в воздух или сброса в воду высвобожденной теплоты. Увеличение повторного использования воды с учетом требований к качеству по каждому применению. Минимальная подпитка свежей водой и сброс сточных вод. Минимизация отходов. Эксплуатационные данные В примере предприятия рафинирования пищевого масла, пинч-технология применялась для анализа того, является ли новый метод рафинирования более энергоэффективным по сравнению с предыдущим методом, который использовал пар для технологического нагревания и речную воду для охлаждения. Анализ показал, что пинч-точка составляла 55ºC и обеспечивала формулирование стратегии рекуперации тепла. Он также показал, что существующие процессы групповой обработки привели бы к несоответствию между временем доступности тепла и потребностью в ней, делая нецелесообразным прямой теплообмен между многими из горячих и холодных технологических потоков. Перед реализацией любого интегрированного в процесс проекта необходимо было наличие среды передачи/хранения тепла. Была разработана система рекуперации тепла, использующая воду для передачи и хранения тепла. Она оказалась очень успешной и не оказывала отрицательного влияния на производственную мощность или гибкость. Кроме этого, использование коммунальной системы, основанной на трех температурах воды, т.е., 30, 55 и 95ºC, и четырех термических резервуарах, 259 П-ООС 17.02-03-2012 позволило успешно объединить не связанные между собой процессы группового изготовления. Через два года предприятие рафинирования пищевого масла провело обновленный пинч-анализ, который показал, что пинч-точка переместилась, и были учтены операционные изменения. После пинч-анализа потребление энергии снизилось на 35%, а выбросы CO2 уменьшились на 16700 т/год. Также уменьшилось количество сбрасываемого в реку отработанного тепла. Применимость Пинч-анализ успешно применяется в химической обрабатывающей промышленности и на предприятиях рафинирования. Он также может быть успешным инструментом для более крупных и более сложных предприятийпроизводителей ППНМ. Для относительно простых операций он не предлагает большего количества или лучших вариантов, чем те, которые могут быть получены другими методами. Также данный метод сложно применять для групповых процессов, и он не учитывает потребление электричества. Экономические показатели Таблица 7.7 показывает издержки и экономию, о которых шла речь на примере предприятия рафинирования пищевого масла при применении пинч-технологии. Таблица 7.7- Затраты и экономия, о которых сообщалось в примере предприятия рафинирования пищевого масла при применении пинчтехнологии Затраты на пинч-анализ (евро) Затраты на оплату консультаций по пинч-анализу Затраты на оплату собственным работникам по пинчанализу Внедрение рекомендаций пинч-анализа 32000 16000 306600 0 Связь с соседним предприятием по вопросам экспорта тепла Годовые эксплуатационные расходы на систему технического водоснабжения Суммарные издержки 203000 84000 340100 0 Сбережения от пинч-анализа (евро) Экономия на затратах на энергию 114500 0 Продажа избыточного тепла Чистые сбережения 90000 123500 0 Движущие силы внедрения Снижение издержек. Примеры предприятий Предприятие рафинирования пищевого масла в Соединенном Королевстве использовало пинч-технологию для снижения своих затрат на энергию. Справочная литература [1, Конфедерация производств пищевых продуктов и напитков Европейского Сообщества, 2002 г., 237, Каддет, 1999 г.] 260 П-ООС 17.02-03-2012 7.1.6.5 Шаг 5: осуществимости Оценка и анализ технической и экономической Целью фазы оценки и анализа технической и экономической осуществимости является оценка предложенных вариантов и выбор наиболее подходящих для реализации. Все варианты оцениваются в соответствии с их техническими, экономическими и экологическими качествами (достоинствами). Глубина анализа зависит от типа варианта. Обычно самый быстрый и легкий метод оценки различных вариантов состоит в формировании проектной группы, состоящей из рядового и руководящего персонала, и последовательного обсуждение возможных вариантов. Данный процесс хорошо показывает, какие из проектов являются осуществимыми, и какая дополнительная информация требуется для более тщательных оценок. Техническая оценка Перед принятием решений о начале действовать необходимо оценить потенциальное влияние предложенных вариантов на продукцию, производственные процессы и безопасность, так как действия могут быть сложными и дорогостоящими. Кроме того, может потребоваться проведение лабораторных испытаний или пилотных тестов, если варианты должны внести значительные изменения в существующие процессы. Экономическая оценка Целью этого шага является оценка экономической эффективности предложенных вариантов. При проведении экономической оценки происходит взвешивание связанных с изменением затрат, экологических преимуществ и финансовой экономии. В действительности, часто ключевым параметром, определяющим, внедрять или не внедрять вариант, является экономическая целесообразность. Экологическая оценка Задачей экологической оценки является определение возможных положительных и отрицательных воздействий варианта на окружающую среду. Во многих случаях, экологические преимущества очевидны, а именно, уменьшение использования воды и энергии или образования отходов. В некоторых случаях может потребоваться оценка того, не перевесит ли, например, увеличение потребления электричества экологическое преимущество уменьшенного потребления воды. Пример метода, оказывающего положительное и отрицательное воздействие на окружающую среду, т.е., уменьшение потребления воды и увеличение потребления электроэнергии заменяет однократное использование охлаждения охлаждающей системой замкнутого цикла холодильным оборудованием. 7.1.6.6 Шаг 6: Внедрение программы предотвращения и минимизации Использование плана действий может обеспечить внедрение выбранных вариантов. План действий может показать, какая работа должна быть выполнена, ресурсы оборудования, лиц, ответственных за выполнение этой работы и контрольные сроки ее выполнения. Важно проводить оценку эффективности реализуемых мер, осуществлять текущий контроль и периодически проверять результаты деятельности (см. Раздел 7.1.6.7). Для осуществления вариантов должен быть подготовлен план действий. Рекомендуется использование пошагового подхода. План действий должен включать реалистичные и достижимые цели уменьшения потребления и выбросов (сбросов), согласованные и утвержденные высшим руководством. Привлечение к 261 П-ООС 17.02-03-2012 работе всего персонала при осуществлении плана действий и поддержка с ними регулярной обратной связи помогает обеспечивать неуклонное продвижение программы вперед и является стимулом для персонала в поиске будущих идей и инициатив. Необходимо периодически проверять продвижение работ при сравнении с поставленными целями. Например, важными шагами в постановке целей в отношении мер по эффективному использованию энергии являются: - регистрация потребления энергии со строго соблюдаемыми интервалами; - соотношение потребления энергии с производственной деятельностью и/или другими соответствующими параметрами; - постановка целей по потреблению энергии; - сравнение реального потребления энергии с целями; - отчетность; - принятие действий в случае значительного отклонения реального энергопотребления от целевого энергопотребления. Постановка реалистичных целей не всегда легка. Одним из подходов является определение цифры заведомо ниже среднего уровня, например, ниже на 10%. Еще одним подходом является определение минимального уровня потребления энергии на основании спецификаций различных частей технологических линий. 7.1.6.7 Шаг 7: Непрерывный мониторинг путем измерения и визуального контроля Описание Важно осуществлять оценку эффективности выполнения мер по снижению уровней потребления и выбросов (сбросов), вести мониторинг и периодически проверять результаты работы. Подлежащие мониторингу параметры зависят от производственных процессов, сырья и химических веществ, используемых в установке. Частота, с которой осуществляется мониторинг параметра, определяется в зависимости от нужд и рисков для окружающей среды и от используемого подхода к мониторингу. В случае установления проблемы могут быть приняты корректирующие и предупреждающие действия. К тому же, освоение новой продукции или новых процессов может также иметь позитивное или негативное влияние на уровни потребления и/или выбросов (сбросов), и может потребоваться адаптация новых методов для их минимизации. В каждом отдельном случае, мониторинг может принимать ряд форм, в общем случае, он включает измерение физических и химических параметров и визуальный контроль. Если имеется необходимость осуществления непрерывного мониторинга уровней сброса сточных вод, потребуется проведение измерений. Регулярный и частый визуальный контроль может дополнять измерения потребления воды. Например, внедрение стандартной программы визуального контроля использования воды и образования сточных вод в установке может сформировать часть программы определения областей улучшения и требований к техническому обслуживанию. Более подробная информация о мониторинге предлагается в «Справочном документе об общих принципах мониторинга» [96, EC, 2003 г.]. Экологические эффекты от внедрения метода С помощью непрерывного мониторинга можно периодически проверять эффективность выбранной меры, проводить контроль соответствия обозначенным в программе целям, уровням потребления и выбросов (сбросов). Таким способом могут быть выявлены и устранены недостатки. Мониторинг также выявляет проблемы и позволяет определять приоритетные участки для улучшения. Эксплуатационные данные 262 П-ООС 17.02-03-2012 Взятый для примера производитель крахмала перерабатывает кукурузу в крахмал, производные крахмала, и глюкозу как для пищевой, так и для непищевой промышленностей. Осуществляя систематический мониторинг и анализ этого процесса, компания имеет цель снизить потребление предприятием энергии. Годовая экономия эквивалентна 3 миллионам м3 природного газа (95 ТДж), т.е., уменьшение составляет около 10%. До этого потребление энергии на крахмальном предприятии определялось эпизодическими измерениями или по данным поставщика энергии. На основании этих данных рассчитывалось использование энергии отдельными стадиями производственного процесса и их соответствующей продукцией. Это позволяло получать лишь общее представление о фактическом потреблении энергии и было недостаточным для повышения эффективности использования энергии предприятием. Поэтому на данном производстве была установлена система мониторинга, которая измеряет и регистрирует конкретное потребление энергии несколькими стадиями производственного процесса. Производственный процесс был разделен на отдельные операционные блоки. Каждый блок производит конкретный продукт или группу продуктов. Потоки энергии в каждом модуле измеряются в реальном масштабе времени. Результаты измерений позволяют определять потоки энергии в определенное время, и потребление энергии в течение длительного периода времени. Новая система позволила сравнить фактическое и теоретическое потребление энергии предприятием по производству крахмала, обеспечив возможность оптимизации процесса в случаях неблагоприятных различий. Более того, система сравнивает измеренное потребление энергии с таковым у аналогичных технологических единиц в филиалах компании и способна изменить работу технологических единиц согласно наиболее выгодному режиму. Новая система текущего контроля постоянно измеряет потоки воды, пара, природного газа и электричества каждого модуля. Собранные данные передаются на центральный процессор и затем преобразуются в таблицы и графики/диаграммы, которые анализируются. Система, в ее настоящей форме, всего лишь регистрирует фактическое потребление энергии предприятием и сообщает о нем. Вычисление удельного потребления энергии производственными подразделениями предприятия попрежнему выполняется вручную. Анализ данных основан на ретроспективном сравнении с данными потребления энергии в аналогичных условиях. Взятый для примера молочный завод в Соединенном Королевстве установил компьютеризованную систему текущего контроля и таргетинга, чтобы помочь сократить затраты и улучшить рентабельность. На молочном заводе был установлен ряд устройств для измерения потребления электричества, нефти и воды. Показания измерительных устройств были введены в систему, которая предоставляет данные для точного определения участков потерь и принятия корректирующего действия. В данном случае принцип системы был хорошо подтвержден постоянным повышением эффективности использования энергии. Была получена существенная экономия энергии и затрат на коммунальные услуги. Эта экономия, полученная при низких капитальных затратах, частично была получена благодаря высокой мотивации персонала на всех уровнях. Применимость Широко применяется при производстве ППНМ. Экономические показатели Совокупные инвестиционные расходы используемого для примера производителя крахмала составили 700000 евро. При цене на газ 0,095 евро/м 3, 263 П-ООС 17.02-03-2012 годовая экономия составила 284000 евро. Эти расходы окупятся, примерно, за 2,5 года. Движущие силы внедрения Сокращение затрат и повышение прибыльности Примеры предприятий Производитель крахмала в Нидерландах и молочный завод в Соединенном Королевстве. Справочная литература [1, Конфедерация производств пищевых продуктов и напитков Европейского Сообщества, 2002 г., 96, EC, 2003 г., 150, Промышленное объединение производителей макаронных изделий Италии, 2002 г., 181, EC, 2003 г., 240, CADDET, 1997 г.] 7.1.7 Методы управления производством 7.1.7.1 Применение производственного планирования для минимизации связанного с производством образования отходов и частоты очистки Описание Хорошо спланированные производственные календарные графики, которые минимизируют количество переключений с одного вида продукции на другой и, следовательно, количество «интервальных очисток», может минимизировать образование отходов, потребление воды и образование сточных вод. Если вместо производства одного и того же продукта за два или больше количество раз это можно сделать одной партией, можно свести к минимуму количество переключений на разную продукцию. Последовательность производства также может оказывать влияние на необходимое количество раз очистки и их степень. Если установка производит несколько разных продуктов или один продукт, но с разными вкусовыми или ароматизирующими веществами или разных цветов, то, в зависимости от разницы между спецификациями продуктов и риска перекрестного загрязнения, требуется очистка оборудования и установок между продуктами. Это может быть важно по соображениям безопасности пищевых продуктов, например, при переходе от использования ингредиентов, на которые у людей может быть аллергия, таких как арахис при приготовлении еды. Это также необходимо по причинам разных запахов или цветов, например, при переключении с привкусов и запахов черники на привкусы и запахи персика в йогуртах. Если между изготовлением разных продуктов из оборудования должны быть удалены остатки, их можно использовать в побочных продуктах, а если нет, то их можно удалить как отходы. Если количество переключений на разные продукты минимизировано, количество удаляемых остатков может быть уменьшено, а общая пропорция сырья, используемого в конечном продукте, может быть максимизирована. Аналогичным образом минимизируется количество воды, энергии и химических веществ, используемых в «интервальных очистках». Экологические эффекты от внедрения метода Уменьшение потребления воды, энергии и химических веществ и образования сточных вод и отходов. Применимость Применяется на предприятиях по производству ППНМ в тех случаях, когда одно и то же оборудование используется для производства более чем одного вида продукции, и должно быть исключено их смешивание по юридическим причинам, из соображений безопасности пищевых продуктов или их качества. Движущая сила внедрения 264 П-ООС 17.02-03-2012 Уменьшение потребления воды, энергии и химических веществ и образования сточных вод и отходов, а также связанных с ними затрат. 7.1.7.2 Получение материалов насыпью, без упаковки Описание Многие материалы, будь то для непосредственного использования в процессе или для вспомогательных операций, такие как очищающие средства, могут поставляться насыпью, для хранения в бункерах или возвратных контейнерах или для прямого использования в возвратной упаковке вместо невозвратной упаковки. Экологические эффекты от внедрения метода Избежание использования некоторых упаковочных материалов и возможность повторного использования упаковки. Воздействие на различные среды Если пустые контейнеры возвращаются без их очистки, нет никакого воздействия на различные экологические среды. Эксплуатационные данные Большое количество сырья для ППНМ поставляется насыпью в авто- или вагонах-цистернах и хранится в бункерах для непосредственного использования в технологическом процессе. К такому сырью относится, например, зерно для помола, пивоварения и производства корма для животных; мука для выпечки хлебобулочных и кондитерских изделий; манная крупа для изготовления макаронных изделий; сахар для изготовления кондитерских изделий и молоко для производства молока, сухого молока, масла, сыра, йогурта и других молочных продуктов. Хранение в бункерах организовано так, что твердые материалы, получаемые первыми и загружаемые в бункер сверху, забираются первыми снизу бункера. Жидкости, такие как молоко, используются партиями. Таким образом, проблем со сроком годности при хранении можно избежать за счет организации контроля получения, хранения и использования. В промышленности ППНМ химические вещества, используемые для очистки, такие как каустик, чаще всего поставляются либо авто- или вагоном-цистерной и хранятся насыпью в резервуарах, либо поставляются и используются сразу из промежуточных контейнеров для насыпных грузов, в особенности, при использовании этих химических веществ для безразборной мойки оборудования (CIP), как на молокозаводах и пивоварнях. В переработке рубленого мяса специи часто используются заранее взвешенными порциями. Они обычно хранятся в пластиковых пакетах, которые после опустошения выбрасываются. Для минимизации использования пластиковых упаковочных материалов, специи можно дозировать автоматически из насыпного контейнера. Применимость Широко применяется там, где используются насыпные ингредиенты или очищающие материалы. Экономические показатели Как правило, дешевле покупать материалы и химические вещества насыпью в большом количестве, чем малыми количествами. Движущая сила внедрения Схемы предотвращения и переработки отходов и отходов упаковки, и законодательство об охране здоровья и безопасности для минимизации контакта с веществами, опасными для здоровья, и несчастных случаев вследствие ручного обращения с данными веществами. Примеры предприятий 265 П-ООС 17.02-03-2012 Широко применяется в секторе ППНМ, например, в зерновых мельницах, на мукомольных заводах, в пекарнях, кондитерских, на предприятиях по производству макаронных изделий и молочных заводах. Справочная литература [31, VITO, и другие, 2001 г., 41, Северный совет министров, 2001 г.] 7.1.7.3 Минимизация времени хранения скоропортящихся материалов Описание Сырье, промежуточные ингредиенты, побочные продукты, продукты и отходы можно хранить только очень короткое время. Принимая во внимание их характер, срок годности при хранении, собственные характеристики запаха и скорости биологического разложения и образования неприятных запахов, можно использовать охлаждение/замораживание. Как можно более быстрая переработка продуктов и, тем самым, минимизация времени их хранения, может улучшить качество и выход годной продукции и, за счет этого, повысить рентабельность процесса. Потери можно сократить за счет минимизации времени хранения для недопущения старения/порчи и как можно более быстрой переработки сырья. Это включает в себя планирование и текущий контроль закупок, производства и отгрузки материалов и готовой продукции, материалов, предназначенных для компанийоператоров по переработке, и направляемых в отход. Быстрое использование сырья или частично переработанных материалов или оперативная отгрузка могут уменьшить потери по причине разложения материалов и необходимость в их охлаждении. Отделение отходов и как можно скорейшее удаление их с территории предприятия может предотвратить проблемы неприятных запахов. Принимая во внимание соображения о гигиене, безопасности пищевых продуктов, сроке годности при хранении и качестве продукции, можно получить экономию энергии во время обработок, включая добавление тепла, заблаговременно перед этой обработкой удалив продукты питания из холодильного хранения и позволив их температуре повыситься. Аналогичным образом, если температуре пищевых продуктов, предназначенных для холодных обработок не позволить сначала повыситься, энергию можно сэкономить во время охлаждения. Экологические эффекты от внедрения метода Уменьшение расточительного расхода сырья, частично переработанных материалов и готовой продукции. Уменьшение выбросов неприятных запахов и потребления энергии для охлаждения. Эксплуатационные данные Оптимизация потерь материалов и требований к охлаждению требует сотрудничества между поставщиками сырья и других ингредиентов, а также вспомогательных материалов, требуемых для процесса, таких как упаковка. Могут быть заключены контрактные договоренности, оказывающие влияние на цену, уплачиваемую поставщикам, в зависимости от качества, например, поставляемого сырья. Так как фрукты и овощи являются мягкими съедобными продуктами растительного происхождения с довольно высоким влагосодержанием, в свежем состоянии они быстро портятся. Потерь можно избежать посредством их немедленной переработки, т.е. не допуская хранения. Рыба является скоропортящимся продуктом по сравнению с другими пищевыми продуктами и обычно требует либо хранения в холодильнике, либо во льду с момента ее ловли во избежание разложения и неприятного запаха, а также для оптимизации качества продукта и выхода годной продукции. Потери продуктов 266 П-ООС 17.02-03-2012 также увеличивают нагрузки жидких и твердых загрязнений. Быстрая переработка уменьшает отходы, неприятный запах и потребление энергии для охлаждения и производства льда. Она также позволяет использовать рыбу для изготовления продуктов, которые можно продать по более высокой цене, например, для получения свежего, вяленого или копченого филе. Из-за высокой подверженности быстрой порче, молоко хранится в холодильных установках на фермах, и его быстрая термическая обработка и дальнейшая переработка минимизируют потери. Если частично переработанные материалы как можно скорее отгружаются с одного предприятия по производству ППНМ на другое, где они будут подвергнуты дальнейшей переработке, то потребность в их охлаждении может быть минимизирована на предприятии-производителе, а отходы могут быть минимизированы на принимающем предприятии за счет доведения до максимума выхода годной продукции из свежеприготовленных ингредиентов. Применимость Применяется на предприятиях по производству ППНМ, осуществляющих погрузочно-разгрузочные операции, хранящих и перерабатывающих скоропортящиеся материалы. Экономические показатели Обычно большая пропорция производственных затрат в секторе ППНМ связана с сырьем. Экономические последствия образования отходов не ограничены только реальными затратами, связанными с удалением отходов, они еще связаны, например, с потерями сырья, производственными потерями и дополнительными затратами на оплату труда. Обеспечение холодильного хранения минимизирует связанные с ним энергозатраты. Движущая сила внедрения Максимизация качества и выхода годной продукции из сырья, минимизация затрат на удаление отходов, уменьшение потребности в охлаждении и предотвращение проблем с неприятными запахами. Примеры предприятий Широко применяется в секторе ППНМ. Справочная литература [1, Конфедерация производств пищевых продуктов и напитков Европейского Сообщества (CIAA), 2002 г., 11, Агентство по охране окружающей среды Англии и Уэльса, 2000 г., 31, VITO, и другие, 2001 г., 134, «AWARENET», 2002 г.] 7.1.7.4 Транспортировка твердых материалов без использования воды Описание Многое сырье, сопутствующие продукты, побочные продукты и отходы можно транспортировать без использования воды. Это уменьшает попадание увлеченных водой органических веществ, которая впоследствии должна быть очищена на площадях предприятия, или на коммунальных очистных сооружениях сточных вод. Экологические эффекты от внедрения метода Уменьшение потребления воды. Уменьшение образования сточных вод и загрязнения окружающей среды. Увеличение потенциала для восстановления и рециклинга генерированных в техпроцессе веществ, которые, во многих случаях, могут быть проданы для использования в качестве корма животных. Эксплуатационные данные Кости и жир, получаемые при обвалке и жиловке мясного сырья собираются и транспортируются к месту переработки в естественном состоянии без применения воды. 267 П-ООС 17.02-03-2012 Транспортировка к месту переработки осуществляется по трубопроводам, пневматическим путем, по спускам, шнеками, в напольных тележках, ковшах, по подвесным путям и т.д. Жир-сырец и кости используются для вытопки жира; кости – для производства желатина и (или) сухих животных кормов, и (или) идут на корм пушным зверям [ТУ В 100098867.044 – 2008 Жир – сырец животный]. Сообщается, что в рыбном секторе системы сухой транспортировки применялись в разных странах, например, в Дании и Соединенном Королевстве. Например, по сообщениям, можно экономить воду, если кожу удалять из барабанов вакуумом вместо воды. Кроме этого, для сбора отходов и отделения их от сточных вод используются конвейерные ленты с мелкими ячейками, снижая, таким образом, ХПК. Другие используемые в этом секторе системы сухой транспортировки включают удаление требухи и мелкой рыбешки вакуумом или с помощью конвейеров после филетирования и потрошения. Сообщается также об использовании систем сухой транспортировки в переработке ракообразных и моллюсков для сбора твёрдых отходов. Более подробную информацию см. в Разделах 7.7.2.4 – 7.7.2.6. В секторе фруктов и овощей системы сухой транспортировки используются для удаления сортированного, необработанного или частично обработанного сырья, кожуры и обрезков. Механические конвейеры могут заменить гидролотки, а там, где гидролотки заменить нельзя, можно минимизировать объемы воды. Гидротранспорт по жёлобу может быть выгодным, если его сочетать с мойкой. Например, гидротранспорт по жёлобу может быть объединен с мойкой сахарной свеклы или картофеля, используемого в производстве крахмала, и, кроме этого, данные процессы используют воду, экстрагированную из сырья. Вода системы гидротранспорта по желобам используется повторно после очистки, например, для удаления твердых материалов, таких как почва. Гидротранспорт по жёлобу может также быть необходим для транспортировки некоторых фруктов и овощей во избежание их механического повреждения во время транспортировки, например, для помидоров, горошка, артишоков и грибов. Применимость Применяется в секторах рыбы и морепродуктов, мяса, фруктов и овощей. Экономические показатели Уменьшение затрат на воду и сточные воды. Побочные продукты с меньшим содержанием воды можно продавать по более высокой цене, например, при продаже их для корма животных. Движущая сила внедрения Улучшение гигиенических стандартов. Уменьшение использования воды, уменьшение необходимости в очистке сточных вод и уменьшение использования детергентов и связанных с ними расходов. Примеры предприятий Пять датских предприятий по филетированию сельди и компания по производству рыбных пищевых продуктов в Соединенном Королевстве. Справочная литература [13, Агентство по охране окружающей среды Англии и Уэльса, 2000 г., 28, Северный совет министров, 1997 г., 31, VITO, и другие, 2001 г., 58, «Envirowise» (Соединенное Королевство), 1999 г., 74, Министерство Греции по охране окружающей среды, 2001 г., 134, «AWARENET», 2002 г., 147, Леман Н. и Нильсен E.Х, 2002 г., 181, EC, 2003 г.] 7.1.7.5 Использование специально созданной группы по управлению отходами 268 П-ООС 17.02-03-2012 Описание Образование отходов может быть минимизировано за счет эффективного использования сырья и параллельно с отделением отходов для рециклинга материалов, которые в обратном случае могли быть направлены в смешанный поток сточных вод. Создание группы, занимающейся только вопросами уменьшения количества отходов, может обеспечить внимание на минимизации образования отходов, несмотря на другие проблемы компании. Этот подход можно сделать более эффективным, если его применять в дополнение к обычной практике включения в обязанности смены цеха и персонала отдела качества задачи уменьшения количества отходов. Этот подход также дает понять всему коллективу, что к нему серьезно относится бизнес. Например, группа может участвовать в проектировании нового оборудования, такого как производственные линии. Это обеспечивает то, что уже на стадии проектирования инженеры ищут способы уменьшения количества отходов. На предприятии можно вывешивать притягивающие взгляд показатели образования отходов по каждому дню, демонстрирующие каждодневные успехи персонала в достижении цели, с указанием причин образования отходов и мер, принимаемых для предотвращения их дальнейшего образования. Еженедельный отчет можно направлять высшему руководству, чтобы оно на совещаниях с подчиненными могло продемонстрировать свое лидерство в борьбе с отходами. Сообщается о примере предприятия, которое учредило простую систему, согласно которой любой случай образования более 2 тонн отходов регистрировался операторами в журнале с его последующим анализом и назначением мероприятий по предотвращению повторения таких случаев. Меньший объем отходов может также улучшить гигиену и безопасность площадки для удаления отходов. Можно поставить дальнейшие цели для непрерывных улучшений. Экологические эффекты от внедрения метода Значительное уменьшение количества твердых отходов и связанное с их удалением воздействие на окружающую среду. Эксплуатационные данные Использование этого метода на предприятии по производству пищи (корм, консервы) для животных позволило на 50% уменьшить количество отходов за 8 месяцев, с поддержанием этого уровня в дальнейшем. Было значительно уменьшено воздействие на окружающую среду наряду с очень значительным снижением издержек за счет снижения потерь и нерационального использования сырья. Показатели уменьшения количества отходов приведены на рисунке 7.8. 269 П-ООС 17.02-03-2012 Рисунок 7.8 - Уменьшение количества отходов в производстве корма для животных На этом предприятии компания уже собиралась приступать к внесению ряда значительных изменений в активы. Значительный потенциал снижения издержек был признан в качестве хорошего стимула для вложения финансовых средств и начала проекта. Перед проектом была поставлена очень сложная цель – уменьшение количества смешанных твердых отходов на 50%. Эта цель была достигнута. Применимость Применяется ко всем предприятиям, производящим продукты питания, напитки и молоко. Экономические показатели Концентрирование внимания на принятии некоторых простых действий принесло значительную экономию затрат через 8 месяцев. Движущие силы внедрения Значительная экономия финансовых затрат за счет увеличения использования сырья в конечной продукции и снижения затрат, связанных с удалением отходов. Примеры предприятий По меньшей мере, одна производящая корм для животных компания в Соединенном Королевстве. Справочная литература [1, CIAA, 2002 г.] 7.1.7.6 Разделение выходов производства для оптимизации их использования, повторного использования, восстановления, рециклинга и удаления (и минимизации использования воды и загрязнения сточных вод) См. также 7.3.1. Описание Выходы, независимо от того, предназначены они для использования в продукции или нет, можно разделять для оптимизации и облегчения их использования, 270 П-ООС 17.02-03-2012 повторного использования, восстановления, рециклинга и удаления. Это также снижает потребление воды и ее загрязнение. Это можно осуществлять вручную или механическим способом. Эти выходы могут включать, например, забракованное сырье, обрезки и продукцию, не удовлетворяющую требованиям спецификации. Для отдельного содержания сырьевых материалов можно использовать точно установленные устройства защиты от брызг, экраны, заслонки, капельницы и желоба. Их можно устанавливать на линиях переработки, наполнения/упаковки и транспортировки, а также после рабочих станций, таких как станции очистки, резки и обрезки. Положение и конструктивное исполнение, например, поддона или желоба, средств предотвращения смешивания с водой и транспортировки жидкостей или твердых продуктов зависит от типовой операции, степени разделения различных материалов, желаемого или требуемого, и их конечного использования по назначению или маршрута удаления. Примеры материалов, которые можно собирать и транспортировать в сухом виде без использования воды, включают кости и жир от обвалки и жиловки мяса. Их можно использовать для потребления в пищу людьми, а также для других целей. Для материалов, предназначенных для употребления в пищу людьми, очень важен контроль температуры, и ухудшения качества материалов можно избежать, быстро перемещая их в холодильники. Другие примеры касаются удаления сортированных, необработанных или обработанных частично остатков фруктов и овощей, очистков и обрезков и сбора задержанной на этапах осаждения и фильтрования земли, вместо ее смыва вместе с водами на сооружения очистки сточных вод. Там, где велико количество потенциальных отходов, можно установить ручные или автоматические системы сбора, такие как стоки, насосы или всасывающие устройства, для минимизации ухудшения состояния или качества и максимизации потенциального использования, например, в корм для животных. Это также уменьшает возможность смыва материалов на сооружения очистки сточных вод во время интервальных очисток. В молочной промышленности примеры материалов, которые можно собирать отдельно для оптимального использования или удаления, включают стекание йогуртов и фруктов на всех технологических операциях молочного завода; первые промывки пахты и остаточный жир на операциях сбивания масла, для использования в других процессах, например, для паст с низким содержанием жира, и сыворотки, например, для изготовления сыра Mitzitra (см. Раздел 7.7.5.1). В рафинировании растительных масел, пыль, образующаяся во время сушки порошка после экстракции масла, может быть добавлена обратно в порошок (см. Раздел 7.7.4.10). Можно восстанавливать некоторые растворенные в воде материалы, если собирать воду, например, из крахмальной воды можно восстанавливать картофельный крахмал, как описано в разделе под названием Эксплуатационные данные, также можно восстанавливать сыворотку из смесей сыворотка/вода. Этот процесс можно оптимизировать за счет установки измерителей мутности (см. Раздел 7.1.8.5.3). Дополнительно материалы можно восстанавливать для использования или удаления путем использования методов сухой очистки (см. Раздел 7.3.1). Экологические эффекты от внедрения метода Уменьшение потребления воды и меньшее количество увлекаемых водой материалов и, за счет этого, образование меньшего количества сточных вод. При эффективном сборе материалов уменьшается объем воды, необходимой для очистки, и, следовательно, используется меньше энергии для нагревания воды для очистки. Требуется также и меньшее количество детергентов. БПК, ХПК, сточных 271 П-ООС 17.02-03-2012 вод, уровни питательных веществ и детергентов – все это снижается на единицу продукции. Разделение жидкостей и твердых веществ, предназначенных для использования или уничтожения, имеет несколько преимуществ. При обеспечении достаточным количеством систем раздельного сбора, снижается перекрёстное загрязнение между различными побочными продуктами. Отделение побочных продуктов снижает потенциальные проблемы неприятных запахов от материалов, которые, даже в свежем состоянии, испускают самые неприятные запахи, т.е. за счет их отдельного хранения/удаления в контролируемых условиях вместо необходимости контроля большего объема смешанных побочных продуктов. При минимизации перекрестного загрязнения, разделение позволяет использовать побочные продукты, которые могут быть использованы, вместо их удаления из-за того, что они смешаны с материалами, которые использовать нельзя. Поэтому можно использовать или удалять все материалы самым подходящим для них способом. Эксплуатационные данные Следующие примеры показывают, как разделение поможет сделать сточные воды чище, уменьшить потребление воды и образование отходов. В переработке рыбы, используя корзины или поддоны на операциях разделки, потрошения, обесшкуривания и филетирования, можно избежать попадания на пол твердых отходов и затем их смыва в сточные воды. Можно использовать ленточные конвейеры с мелкими ячейками для отделения отходов от воды на станциях разделки и потрошения и, согласно сообщениям, снизить уровни ХПК примерно на 40%. Собранные твердые материалы можно использовать для изготовления корма для рыбы. Сухие системы были разработаны для сбора твердых отходов от ракообразных и моллюсков. Сита и эффективные системы для возврата твердых веществ, не допускают их попадание на станцию очистки сточных вод и, по сообщениям, может привести к уменьшению уровня БПК5 почти на 35%. На примере предприятия по изготовлению закусок, потоки сточных вод разделялись перед их очисткой на предприятии, а затем очищались от твердых веществ и масел/жидких жиров, которые впоследствии перерабатывались в корм для животных в виде брикетов. Это был результат работы «занимающейся водой группы», состоящей из руководителей, сменных операторов и консультантов предприятия, которая использовала подход «ведра и секундомера» для изучения идеальных расходов воды каждой единицей оборудования. Результаты этого аудита воды показали, что можно получить значительную экономию. Были установлены три основных потока сточных вод: вода для мойки картофеля, холодная крахмальная вода и горячая крахмальная вода, содержащая масла/жидкие жиры. В переработке фруктов и овощей твердый органический материал от процесса снятия кожуры и от бланширования можно разделять, используя, например, сита, фильтры или центрифуги, для предотвращения их попадания на сооружения очистки сточных вод Обычно эти твердые вещества, кроме тех, которые были получены в результате очистки с использованием каустика, можно использовать в корм для животных. В производстве крахмала, вода, используемая для мойки картофеля, может быть использована повторно после удаления из нее песка и гравия. Холодная крахмальная вода может быть рециркулирована после извлечения из нее крахмала хорошего качества. Рециклинг и повторное использование воды, по сообщениям, уменьшили потребление воды на 19%, т.е. 165000 м3/год. Применимость 272 П-ООС 17.02-03-2012 Применяется ко всем предприятиям, производящим продукты питания, напитки и молоко. Экономические показатели Уменьшение потребления воды на 165000 м3/год на взятом для примера предприятии-производителе закусочных продуктов позволило сэкономить ему 145000 евро расходов на водоснабжение. Движущая сила внедрения Уменьшение отходов, благодаря возможности использования восстановленных материалов. Уменьшение объемов сточных вод и удаления отходов и связанное с этим снижение издержек. Примеры предприятий По меньшей мере, одно предприятие-изготовитель закусочных продуктов в Соединенном Королевстве. Молочные заводы в Соединенном Королевстве и перерабатывающие фрукты и овощи предприятия в Бельгии. Широко применяется в производстве напитков, например, в виноделии. Справочная литература [1, CIAA, 2002 г., 17, «Envirowise» (Соединенное Королевство) и Мартовская консультационная группа (Соединенное Королевство), 1998 г., 31, VITO, и другие, 2001 г., 45, «Envirowise» (Соединенное Королевство) и Ашакт, 2001 г., 75, Итальянский вклад, 2002 г., 134, AWARENET, 2002 г.] 7.1.7.7 Использование побочных продуктов, сопутствующих продуктов и остатков в качестве корма для животных Описание В секторе ППНМ имеются многочисленные примеры, когда сырье, частично переработанные пищевые продукты и конечные продукты, первоначально предназначенные для употребления в пищу людьми, или те из них, часть которых, предназначенная для употребления в пищу людьми, была удалена, могут быть использованы в качестве корма для животных. Например, пищевые продукты, которые немного не соответствуют спецификации заказчика, или которые были перепроизведены, могут подойти для использования в качестве корма для животных. Производство корма для животных из, например, стружки сахарной свеклы, яблочных и томатных выжимок и выжатой мякоти цитрусовых, без или после обработки ограничено несколькими факторами, включая гниение во время хранения и транспортировки, и наличие нежелательных компонентов, таких как щелочи или соль. Содержание воды является основным фактором, вносящим «вклад» в затраты на транспортировку и, в некоторой степени, в скорость гниения. Экологические эффекты от внедрения метода Повышение использования материалов и уменьшение образования отходов. Следовательно, уменьшается потребление энергии на обработку и удаление отходов, например, на станции очистки сточных вод, и уменьшается захоронение отходов ППНМ на мусорных свалках. Воздействие на различные среды Может потребоваться хранение некоторых материалов в контролируемых температурных условиях, если нет возможности их использования до того, как они начнут портиться и станут непригодными для использования в качестве корма для животных. Применимость Применяется на предприятиях-производителях ППНМ, использующих сырье и частично переработанные ингредиенты и производящие продукцию для потребления животными непосредственно или после дальнейшей переработки, и 273 П-ООС 17.02-03-2012 которые соответствуют требованиям законодательства, регулирующего корм для животных. Экономические показатели Уменьшение закупки материалов, которые не используются и продаются, и снижение затрат на обработку и утилизацию отходов. Движущая сила внедрения Экономное использование побочных продуктов, продуктов, не удовлетворяющих спецификациям, и излишков сырья, которое иначе бы было направлено для утилизации, как отходы. Примеры предприятий Примеры источников корма для животных от процессов производства ППНМ для потребления людьми приведены в Таблице 7.8. Таблица 7.8 - Примеры источников корма для животных из процессов производства ППНМ для потребления людьми Источник корма для животных Кости и жир Забракованная рыба Стебли, кожура и листья Фрукты и овощи, такие как очищаемая кожура, сердцевины и обрезки Яблочные и томатные выжимки и отжатая мякоть цитрусовых, без обработки или после обработки Сырой оливковый жмых (также называемый выжимками) Оливковый жмых Регенерированные жирные кислоты Поджаренная кормовая мука Сырой жмых и отходы муки/жмыха Фосфолипиды Использованный отбеливатель (при отсутствии никелевого катализатора) Продукт, извлеченный из неправильно заполненных контейнеров, например, при мацерации упаковки Вытекшие и пролитые ингредиенты и частично и полностью переработанные материалы Ополоски после мойки йогуртовых чанов Сыворотка, не предназначенная для изготовления сыра «Mitzithra», детского питания или других продуктов Молочная сбросная вода, образованная в начале пастеризации Злаки, волокна, клейковина, растительный белок и обезжиренная мука Влажная масса и прессованная масса от прессования стружки Вещество растительного происхождения, отделенное от воды для транспортировки сахарной свеклы по желобам Меласса Барды, произведенные во время переработки 274 Пример промышленного источника Переработка мяса (в соответствии с Постановлением 1774/2002/EC [188, EC, 2002 г.]) Переработка рыбы Переработка фруктов и овощей Переработка фруктов и овощей Переработка фруктов и овощей После первого прессования оливок После экстракции масла из жмыхов (оливки) Переработка растительного масла Переработка растительного масла Переработка растительного масла Рафинация растительного масла Рафинация растительного масла Молочные заводы, но применимо ко всем отраслям промышленности ППНМ, производящим пищевые продукты, которые могут быть использованы для корма животных Молочные заводы, но применимо ко всем отраслям промышленности ППНМ, производящим пищевые продукты, которые могут быть использованы для корма животных Молочные заводы Молочные заводы Молочные заводы Переработка злаков Экстракция сахара из сахарной свеклы Экстракция сахара из сахарной свеклы Экстракция сахара Дистилляция мелассы П-ООС 17.02-03-2012 спирта из мелассы сахарной свеклы Обезвоженные гранулы дистиллятора растворимыми компонентами (DDGS) Восстановленные крепкие напитки Солод с Зерновые пленки и крупка солода, которые могут быть вмешаны в пивное зерно и отстой Концентрированная или высушенная барда, барда, отработанный осадок/отстой и барда Охлаждающая вода бродильных чанов, содержащая сырье и сброженные остатки Пивные дрожжи Твердые органические вещества, такие как сырье, остатки продуктов и пыль Твердые вещества и масла, извлеченные из разделенных потоков сточных вод Дистилляция кукурузы (маиса) Производство напитков Производство пива, лагера пророщенного искусственно зерна) Пивоваренное производство и виски (из высушенного Перегонные аппараты виски Дистилляторы виски Брожение Дегидратация Производство закусочных пищевых продуктов Справочная литература [1, CIAA, 2002 г., 10, Агентство по охране окружающей среды Англии и Уэльса, 2000 г., 13, Агентство по охране окружающей среды Англии и Уэльса, 2000 г., 31, VITO, и другие, 2001 г., 65, Германия, 2002 г., 84, Европейская крахмальная ассоциация, 2001 г., 134, AWARENET, 2002 г., 141, FEDIOL, 2002 г., 161, Союз немецких маслозаводов, 2003 г.] 7.1.7.8 Разделение водных потоков для оптимизации повторного использования и обработки Описание На предприятии по производству ППНМ обычно имеются четыре типа водных потоков, т.е. вода, непосредственно связанная с использованием в технологическом процессе, хозяйственно-бытовые сточные воды, незагрязненная вода и поверхностные сточные воды. Можно спроектировать систему для разделения воды, чтобы она собирала эти водные потоки и разделяла их, в соответствии с их характеристиками, например, их загрязняющей нагрузкой. Если это осуществимо и не будет оказывать влияния на безопасность пищевых продуктов, потоки незагрязненной воды можно использовать повторно для конкретных технологических процессов, например, мойка, очистка, пополнение воды для бытовых систем, для последовательного повторного использования, и исключительно для самого процесса. Незагрязненная вода, которую не предоставляется возможным использовать повторно, может сбрасываться без очистки, что освобождает коммунальные очистные сооружения сточных вод от ненужной нагрузки. Загрязненные сточные воды можно отделять и подвергать соответствующей очистке в соответствии с ее характеристиками. После очистки большие объемы таких очищенных стоков можно либо направлять на повторный цикл после соответствующей очистки, либо сбрасывать непосредственно в коммунальные очистные сооружения сточных вод без очистки или перед сбросом смешивать с очищенными сточными водами. В некоторых случаях из технологической воды могут быть извлечены материалы для использования в процессе или для других целей, таких как в корм животным (см. Разделы 7.1.7.6 и 7.1.7.7). Экологические эффекты от внедрения метода Уменьшение загрязнения воды за счет содержания чистой воды отдельно от грязной воды и, следовательно, также уменьшение потребления энергии, связанное 275 П-ООС 17.02-03-2012 с очисткой сточных вод, потому что не все сточные воды подвергаются каждой очистке. Повторное использование воды уменьшает потребление воды и, следовательно, как правило, приводит к уменьшению сбросов. Ее также можно использовать для рекуперации тепла. Эксплуатационные данные Возможности повторного использования воды включают: - использование воды, которая не была загрязнена в процессе, там, где требуется качество непитьевой воды; - на молочных заводах можно использовать повторно воду для охлаждения, конденсаты, образующиеся во время операций выпаривания и сушки, растворённые вещества в исходном растворе процессов мембранного разделения и воду для очистки; - на предприятиях, перерабатывающих фрукты и овощи, вода используется повторно, или напрямую в типовых операциях, или косвенно, в качестве источника, например, тепла или холода; - последовательное повторное использование воды, при возможности, для двух или более процессов или операций перед тем, как она будет удалена, например, используя технологическую воду клейковины на этапах отделения протеина для промывки проростков и волокон, в замочных процессах в переработке кукурузного крахмала или используя конденсат испарителя для экстракции сахара из сахарной свеклы; - рециркуляция в пределах типового процесса или группы процессов без очистки; - рециркуляция с очисткой; - конденсаты, образованные во время испарения, могут быть использованы в процессе повторно, в зависимости от их качества, например, содержания органических и/или неорганических веществ и взвешенных твердых частиц. Паровой конденсат можно использовать в качестве питательной воды для бойлера. Это приводит к восстановлению значительного количества тепла, а также к экономии в использовании химических веществ для обработки питательной воды бойлера. В случае повторного использования конденсата, это может быть оптимизировано путем максимизации возврата конденсата и недопущения потерь мгновенно испаряющегося пара из возврата конденсата; - вода, которая не была в контакте с продукцией, такая как охлаждающая вода из холодильных систем, некоторый конденсат и вода обратного осмоса, которая была немного загрязнена, может быть использована для очистки менее чувствительных участков, например, мойка дворов и складов открытого хранения или для подготовки очищающих растворов. Сообщается, что повторное использование охлаждающей воды для других целей может быть невозможно, если она содержит биоциды. Применимость Некоторые возможности повторного использования воды имеются на существующих предприятиях по производству ППНМ. Разделение сточных вод может применяться на новых и значительно измененных существующих предприятиях-производителях ППНМ. На новых предприятиях система разделения сточных вод может быть спроектирована так, чтобы происходило разделение различных типов сточных вод. На существующих предприятиях это может быть невозможно в силу привлечения больших затрат и физических или инженерных ограничений. Экономические показатели Для разделения сточных вод необходимы большие капитальные расходы, однако, они могут быть компенсированы уменьшением текущих расходов из-за меньшей потребности в очистке сточных вод на самом предприятии, на коммунальных очистных сооружениях сточных вод или и там, и там. Разделение 276 П-ООС 17.02-03-2012 малых изолированных потоков может быть неэкономично. Снижение затрат, связанных с потреблением воды и, в некоторых случаях, с уменьшением потребления энергии. Движущая сила внедрения Уменьшение долгосрочных расходов на очистку сточных вод. Более того, разделив потоки малой загрязненности, очистное сооружение может быть уменьшено в размере. Уменьшенное потребление воды и энергии. Примеры предприятий Используется в переработке фруктов и овощей, на молочных заводах, сахарных заводах, на предприятиях, осуществляющих производство напитков и пива. Метод также используется, по меньшей мере, на одном предприятии по производству закусочных продуктов в Соединенном Королевстве (см. Раздел 7.1.7.6). Справочная литература [13, Агентство по охране окружающей среды Англии и Уэльса, 2000 г., 42, Северный совет министров, и другие, 2001 г., 52, «Envirowise» (Соединенное Королевство), 2000 г., 75, Итальянский вклад, 2002 г., 94, Агентство по охране окружающей среды Англии и Уэльса, 2002 г., 134, AWARENET, 2002 г.] 7.1.7.9 Минимизация времени нагрева и охлаждения Описание Можно оптимизировать время нагрева и охлаждения для минимизации потребления энергии. Это можно сделать разными способами, например, за счет использования предварительной обработки, остановки операции сразу, как только будет достигнут требуемый эффект, и выбора оборудования, которое может достигать требуемого эффекта при минимальном потреблении энергии. Экологические эффекты от внедрения метода Уменьшение потребления энергии. Эксплуатационные данные Примерами предварительных обработок, минимизирующих время нагрева, являются вымачивание овощных семян, таких как чечевица (см. Раздел 5.5.5.1), и сушка картофеля перед жаркой в приготовлении картофельных чипсов (см. Раздел 7.2.3.8.1). Остановка операции при достижении требуемого эффекта включает неприготовление ингредиентов в течение более длительного времени, чем это необходимо, например, при выпечке хлеба или кипячении сусла в пивоварении (см. Раздел 7.7.9.6), или неохлаждение пищевых продуктов до более низких температур, чем требуется для переработки или для хранения (см. Раздел 7.2.15.1). Примеры минимизации времени нагревания за счет выбора оборудования включают прямой нагрев во время выпечки (см. Раздел 5.5.6.4) и использование сушилок с псевдоожиженным слоем (см. Раздел 5.5.8.2.3), например, для обжаривания кофе (см. Раздел 5.5.6.5). Применимость Применяется для операций нагрева и охлаждения. Движущая сила внедрения Уменьшение потребления энергии и связанных с этим затрат. 7.1.7.10 Оптимизация процедур пуска и остановки и других специальных эксплуатационных ситуаций Описание Процедуры пуска и остановки и другие специальные эксплуатационные ситуации могут быть оптимизированы. Например, за счет минимизации количества пусков и остановок можно минимизировать образование отработавших газов из продувочных 277 П-ООС 17.02-03-2012 отверстий или предварительный нагрев оборудования. Можно избежать пиков выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух, связанных с пуском и остановкой оборудования и, следовательно, уменьшить такие выбросы на тонну сырья. Это также применяется к эксплуатации оборудования для снижения загрязнения окружающей среды. Экологические эффекты от внедрения метода В зависимости от применения можно уменьшить потребление энергии, образование отходов, выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух и сброс сточных вод. Эксплуатационные данные В уменьшении выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух, например, термические окислители отработавшего газа не работают эффективно до тех пор, пока не достигнут температур горения загрязняющих веществ, для разрушения которых они используются, поэтому их необходимо запускать до того, как они действительно требуются (см. Разделы7.4.3.11.1 и 7.4.3.11.3). Движущая сила внедрения Уменьшение уровней потребления и выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух. Справочная литература [65, Германия, 2002 г.] 7.1.7.11 Хорошая организация производства и управления предприятием Описание Применение на предприятии системы по поддержанию чистоты и порядка может улучшить общую результативность деятельности по охране окружающей среды. Если материалы и оборудование находятся в их положенном месте, легче обеспечить соблюдение сроков годности материалов, и образуется меньше отходов. Также легче осуществлять очистки установок и уменьшить риск инвазий насекомыми, грызунами и птицами. Можно активно минимизировать проливы и утечки и незамедлительно собирать просыпавшиеся материалы сухими. Экологические эффекты от внедрения метода Уменьшение образования отходов, уменьшение загрязнения сточных вод в результате влажных очисток, уменьшение образования неприятных запахов и выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух и уменьшение риска инвазий насекомыми, грызунами и птицами. Применимость Применяется ко всем предприятиям, производящим продукты питания, напитки и молоко. Экономические показатели Избежание расходов на борьбу с неприятными запахами, утилизацию отходов и очистку сточных вод. Движущая сила внедрения Уменьшение образования отходов и повышение безопасности (предотвращение несчастных случаев в результате подскальзывания и спотыкания). 7.1.7.12 Управление перемещением транспортных средств на территории предприятия Описание Контролируя время въездов и выездов транспортных средств на/из предприятия, а также места и время их передвижения по территории предприятия, можно уменьшить излучения шума за пределами предприятия в чувствительное время, 278 П-ООС 17.02-03-2012 например, ночью, когда жители расположенных неподалеку от предприятия населенных пунктов спят. Это может быть еще больше оптимизировано за счет выбора малошумных транспортных средств, хорошего технического обслуживания и текущего ремонта и дорожных покрытий с низкой передачей шума. Экологические эффекты от внедрения метода Уменьшение уровня шума в ночное время. Воздействие на различные среды Увеличение уровня шума и выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух в дневное время. Эксплуатационные данные Для некоторых процессов производства ППНМ, которые работают круглосуточно, важность получения сырья свежим для его быстрой переработки может ограничивать возможности поставки сырья только в дневное время. Это ограничение может применяться, например, к переработке фруктов и овощей во время сбора и заготовки, например, томатов и зеленого горошка, осуществляемой в течение 24 часов в день для обеспечения необходимой зрелости и хороших вкусовых качеств. Могут быть сложности с ограничением времени доставки на работу и домой персонала, работающего посменно, чтобы не допустить шума в ночное время, мешающего жителям отдыхать в соседних населенных пунктах. Уровни шума измерялись на выступающем в качестве примера крупном пивоваренном заводе, работающем по рабочим дням круглосуточно. Уровни шума, излучаемого пивоваренным заводом, измерялись в установленных местах, расположенных ближе всего к выявленному шуму. Кроме этого, производились расчеты уровней шума в местах, расположенных ближе всего к выявленному шуму, причиной которого являлись транспортные средства, курсировавшие по дорогам на пивоваренный завод и с завода, доставлявшие сырье, например, солод, и вывозившие продукцию, побочные продукты и отходы, например, пиво в бутылках и банках, дрожжи и остатки пивоваренного производства; а также на территории предприятия, например, вилочные погрузчики и автомобили. Движение автотранспорта на завод и с завода ограничено дневными часами. Рассматривалось шесть участков территории, на которых был выявлен шум. За исключением одного участка, на котором были расположены здания склада и цеха, участки территории не были застроены. Измерения уровня шума, приписываемого пивоваренному заводу, на самых ближних участках выявления шума показаны в Таблице 7.9. Источниками шума являлись вентиляторы и компрессоры, а также кратковременные шумы из продувочных вентилей. Таблица 7.9 - Измерения уровня шума (среднее значение трех независимых измерений) на германском пивоваренном заводе Место измерения* 1 (расстояние 100 м) 2 (расстояние 110 м) LAFm (дБ(А)) 43,3 48,0 LAF95 (дБ(А)) 42,0 46,5 3 (расстояние 75 м) 49,7 48,0 4 (расстояние 120 м) 48,6 46,0 5 (расстояние 110 м) 45,8 44,5 Источник шума Вентиляторы системы сточных вод Вентиляторы системы CIP, вентиляторы на крыше Вентиляторы системы CIP, вентиляторы на крыше Вентиляторы системы CIP, компрессорный агрегат Компрессорный агрегат 279 П-ООС 17.02-03-2012 6 (расстояние 110 м) 46,9 45,5 Компрессорный агрегат LAFm = максимальный уровень шума, измеренный/считанный на измерителе интенсивности шума в течение рассматриваемого времени. LAF95 = уровень шума, измеренный в дБ(A), за пределами 95% рассматриваемого времени. *Период измерения равнялся 1,5 – 10 минутам. Значения являются средней величиной 3 измерений. Измерения, приведенные в Таблице 7.10, показывают уровни шума, вычисленные для дневного времени и ночной работы, источниками которого являлся внутренний транспорт завода и транспорт, обеспечивающий доставки. Таблица 7.10 - Вычисленные частичные номинальные уровни шума для транспортировки материалов и процессов перегрузок Место 1 2 3 4 5 6 Частичный номинальный уровень – ночь (дБ(А)) 43,5 41,2 30,9 24,4 31,7 35,9 Частичный номинальный уровень – день (дБ(А)) 52,9 51,0 44,3 37,3 41,7 44,9 Номинальный уровень (дБ(А)) День 53,7 53,7 52,8 51,2 49,1 50,1 Ночь 46,4 49,0 49,7 48,6 46,0 47,2 При вычислении номинальных уровней шума в дневное время, значения в Таблице 7.9 были приняты на нерабочий период (06.00 ч – 07.00 ч и 20.00 ч – 22.00 ч) на значение 2.4 дБ(A). Измеренные значения на всех шести площадках были намного ниже значения, указанного в местном руководстве по уровню шума в дневное время, и также соответствовали значениям местного руководства по уровню шума выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух в ночное время. Концентрация перемещений транспортных средств в дневное время может иметь смешанные последствия для охраны труда и техники безопасности. В дневное время лучше видимость, но может быть больше персонала на производственном объекте, и вместе с дополнительной концентрацией транспортных средств, управление движением транспортных средств и отделение транспортных средств от персонала может иметь очень высокий приоритет. Могут быть последствия и вне производственного объекта в плане пробок на дороге из-за ограниченного времени приема и отправки с любого другого производственного объекта. Применимость Применяется практически на всех предприятиях-производителях ППНМ. Движущая сила внедрения Избежание жалоб об уровнях шума за пределами производственного объекта. Примеры предприятий По меньшей мере, один пивоваренный завод в Германии. Справочная литература [65, Германия, 2002 г.] 280 П-ООС 17.02-03-2012 7.1.8 Методы производственного контроля Преимущества улучшенного производственного контроля включают в себя повышение пользующейся спросом продукции, улучшение ее качества и уменьшение количества отходов. Улучшение производственного контроля за поступающим сырьем и материалами, рабочими условиями процесса, погрузкой-разгрузкой, хранением и образованием сточных вод может минимизировать отходы за счет уменьшения количества продукции с отклонениями от технических требований, проливов, потерь из-за сливов в стоки, переполнения сосудов, использования воды и других потерь. Чтобы улучшить производственный контроль, важно установить, на какой стадии процесса образуются отходы, какова причина их образования и какие улучшения могут быть сделаны для уменьшения отходов. Например, установка реле уровня, поплавкового клапана или расходомера может исключить образование отходов в результате переливов. Степень технических очисток и частота калибровок всех этих устройств будет различной, в зависимости от их конструктивного исполнения и частоты и условий их использования. Крайне важно, чтобы оборудование для текущего контроля за процессом разрабатывалось, устанавливалось и эксплуатировалось так, чтобы оно не оказывало отрицательного влияния на санитарно-гигиенические условия в производственном процессе и не являлось причиной потери продукции и образования отходов. Более подробная информация о текущем контроле находится в «Справочном документе по общим принципам текущего контроля» [96, EC, 2003 г.]. 7.1.8.1 Контроль температуры путем измерения с помощью специальных приборов и коррекции Описание Образование отходов сырья и сточных вод может быть уменьшено за счет контроля температуры, например, в контейнерах для хранения, в сосудах для технологической обработки и на линиях переноса/транспортировки. Среди возможных выгод от этого можно перечислить уменьшение порчи материалов, уменьшение выпуска продукции, не удовлетворяющей техническим требованиям, и уменьшение биологического загрязнения. Применение датчиков температуры может иногда быть оптимизировано за счет их двухцелевого использования, например, для текущего контроля температуры продукции и температуры очистки. Экологические эффекты от внедрения метода Уменьшение потребления энергии и уменьшение образования отходов. Потенциальное уменьшение потребления воды, если вода или пар используются для нагрева. Эксплуатационные данные Сообщалось, что на молочных заводах температуру молока во время термообработки можно поддерживать путем контроля расхода пара или горячей воды. На кондитерских фабриках датчики температуры можно использовать для минимизации перепадов температуры во время перевозки продукции, тем самым минимизируя ее порчу. В мясопереработке температуру ванн для размораживания замороженного мяса можно поддерживать, контролируя расход воды. В примере с мясоперерабатывающей компанией установка термопар для контроля температуры позволила ей снизить затраты на водоснабжение почти на 10%. Термопары на впуске воды в холодильную и промывочную системы и на выпуске воды из них подают ее в автоматический регулирующий клапан, который оптимизирует расход. Система контроля значительно уменьшила использование 281 П-ООС 17.02-03-2012 воды, энергии и образование сточных вод за счет поддержания расхода, достаточного для обеспечения санитарно-гигиенических требований процесса. Компания, сбраживающая мелассы для производства спиртных напитков, установила улучшенный контроль температуры в бродильном чане, который постоянно превышал заданную температуру на 5°C. Результатом стало повышение выхода годной продукции и уменьшение отходов на 15%. Применимость Применяется на предприятиях, которые используют нагревательные процессы и/или хранят или перевозят продукцию при критических температурах или в пределах критических температур. Экономические показатели В примере с использованием термопар компания сообщила об экономии 13000 английских фунтов стерлингов в год при начальных инвестициях 3000 английских фунтов стерлингов с периодом окупаемости 12 недель (2000 г.). экономия может быть получена благодаря повышению производственных выходов и уменьшению образования отходов. Движущая сила внедрения Минимизация порчи продукции, повышение производственных выходов и уменьшение потребления воды. Примеры предприятий Применяется на молочных заводах, предприятиях по производству кондитерских изделий, как минимум, один мясоперерабатывающий комбинат в Соединенном Королевстве и, по меньшей мере, одно предприятие по сбраживанию меласс в Соединенном Королевстве. Справочная литература [18, «Envirowise (Соединенное Королевство) & Entec UK Ltd», 1999 г.] 7.1.8.2 Контроль расхода или уровня за счет измерения давления Описание Давление или вакуум могут применяться в нескольких операциях, например, в фильтровании, сушке, брожении, автоклавной обработке. Контроль давления с помощью датчиков давления можно применять для непрямого контроля других параметров, например, расхода или уровня. Датчики давления используются на линиях переноса/транспортировки для контроля давления скорости работы насоса и скорости потока, и для минимизации отходов, образуемых материалами, поврежденными срезающими усилиями или силами трения. Систему дифференциального давления можно использовать для мониторинга уровней в резервуарах-хранилищах или в реакционных резервуарах для минимизации потерь материалов в результате переливов или вынужденных простоев из-за отсутствия сырья. Систему дифференциального давления можно использовать для мониторинга перепадов давления на фильтрах, для контроля за циклами очисток и оптимизации работы, снижая за счет этого количество отходов. Датчики давления, используемые в секторе ППНМ, как правило, должны быть герметичными со специально обработанными поверхностями для обеспечения соответствия санитарно-гигиеническим требованиям. Экологические эффекты от внедрения метода Минимизация отходов. Эксплуатационные данные В примере с предприятием по изготовлению соков, продукт фильтруется для удаления мякоти фруктов перед розливом в бутылки. Очистка фильтров разбрызгиванием воды начиналась по датчику времени через равные интервалы. Компания признала, что в результате этого фильтры очищались чаще, чем это было 282 П-ООС 17.02-03-2012 необходимо. На трех фильтровальных установках были установлены датчики дифференциального давления, и теперь цикл очистки начинается по сигналу этих датчиков. Этот сигнал выдается датчиками при достижении заданного давления на фильтрах. В результате потребление воды для очистки фильтров упало на 30%. В примере с молочным заводом, измерение давления используется для мониторинга и контроля скоростей потока в трубах с помощью средств контроля, установленных на насосе, для недопущения повреждения продукции из-за трения. В примере с пивоваренным заводом, измерение давления используется для мониторинга и контроля давления воды для распыления воды на солод в майшфильтрах, т.е. для барботажа. Применимость Применяется на установках, через которые протекают или перекачиваются жидкости, в секторе производства напитков и молока. Экономические показатели Как сообщил производитель соков, в результате уменьшения потребления воды для очистки фильтров была получена экономия 8000 английских фунтов стерлингов в год расходов на потребление воды и очистку сточных вод. Затраты на модификации составили 6000 английских фунтов стерлингов в год, так что срок окупаемости составил 9 месяцев. Примеры предприятий Предприятие по производству фруктовых соков и пивоваренный завод в Соединенном Королевстве. Справочная литература [18, «Envirowise (Соединенное Королевство) & Entec UK Ltd», 1999 г.] 7.1.8.3 Измерение уровня Описание Существует две основные категории датчиков уровня: датчики, определяющие уровень, и датчики, измеряющие уровень. Датчики, определяющие уровень, указывают, имеется ли жидкость в заданной точке сосуда (обычно высокая или низкая точка). Большинство применений связано с визуальным индикатором, визуальным или звуковым сигналом или двухпозиционным регулированием потоков в резервуар или из него. Датчики, измеряющие уровень, позволяют вести непрерывный мониторинг фактических уровней жидкости со связанным с ним контролем переменных, например, увеличение или уменьшение подачи насоса. Экологические эффекты от внедрения метода Уменьшение потребления очищающих материалов и воды; уменьшение образования сточных вод и уменьшение риска загрязнения почвы, поверхностных и грунтовых вод. Эксплуатационные данные Рассматривавшийся в качестве примера пивоваренный завод использует ёмкостный датчик уровня для определения границы раздела между дрожжами и пивом. После этого пиво направляется в хранилище. Дрожжи могут быть восстановлены и использованы в качестве корма для животных (см. Раздел 7.7.9.3). В пивоварении каждый 1% сусла, отправляемый в стоки, прибавляет около 5% к ХПК (ХПК) сточных вод. Этого можно избежать за счет использования датчиков уровня для предотвращения переполнения технологических резервуаров с очень высокими уровнями ХПК. Пример крупной овощеперерабатывающей компании показывает, что она получила экономию за счет уменьшения затрат на воду, очистку сточных вод и уменьшения часов работы оператора, связанной с установкой датчиков уровня на резервуары, подающие воду в систему желобов/лотков, транспортирующих овощи. 283 П-ООС 17.02-03-2012 Ранее оператор регулировал датчики контроля воды вручную, в результате чего имели место переливы воды из резервуаров, когда оператор был занят в другом месте. Этот вопрос был решен за счет установки недорогого простого поплавкового клапана. Теперь этот клапан контролирует потоки воды в резервуары, освободив оператора для работы в другом месте. Применимость Широко применяется в секторе ППНМ, например, в местах хранения жидкостей или их реакции в резервуарах или чанах, либо во время производства или процессов очисток. Таблица 7.11 показывает некоторые примеры использования датчиков уровня для уменьшения отходов материалов и образования сточных вод. Таблица 7.11 - Примеры использования датчиков уровня в переработке ППНМ Установка Резервуары-хранилища или реакционные чаны Резервуары-хранилища Причина для контроля Предотвращение переполнения и потерь материалов или воды. Обеспечение информации для контроля запасов. Минимизация отходов из-за устаревших запасов или производственных потерь из-за отсутствия материалов. Чаны с автоматическими Минимизация отходов из-за потерь при переносе или средствами контроля переноса неточных рецептур партий. Жидкие пищевые Для мониторинга уровня в резервуарах-хранилищах материалы для недопущения переполнения и потерь в стоках. Наличие безразборной В качестве реле уровня при очистке резервуаров для мойки оптимизации количества используемой воды/детергентов оборудования/стерилизации и для защиты от проливов. Экономические показатели На рассматривавшемся в качестве примера пивоваренном заводе, затраты на технологические модификации составили 9500 английских фунтов стерлингов (1999 г.), но полученное в результате уменьшение потерь пива и снижение затрат на очистку сточных вод на сумму 800000 английских фунтов стерлингов в год, показало, что срок окупаемости составил 5 дней. Рассматривавшееся в качестве примера овощеперерабатывающее предприятие сэкономило более 15000 английских фунтов стерлингов в год за счет снижения затрат на воду, очистку сточных вод и времени оператора. Срок окупаемости составил несколько месяцев. Движущая сила внедрения Дорогостоящая потеря продукции. Примеры предприятий Широко применяется в секторе ППНМ. Справочная литература [1, CIAA, 2002 г., 11, Агентство по охране окружающей среды Англии и Уэльса, 2000 г., 13, Агентство по охране окружающей среды Англии и Уэльса, 2000 г., 18, «Envirowise (Соединенное Королевство) & Entec UK Ltd», 1999 г.] 7.1.8.4 Измерение и контроль расхода Описание Методы измерения и контроля расхода могут снизить потери в отходы материалов и образование сточных вод в переработке ППНМ. Применение измерения и контроля расхода на линиях переноса/транспортировки обеспечивает точное добавление материалов в резервуары-хранилища и технологические резервуары и наполнение упаковки, минимизируя тем самым избыточное 284 П-ООС 17.02-03-2012 использование материалов и образование продукции, не соответствующей техническим требованиям. Расходомеры без внутреннего измерительного элемента, например, электромагнитные измерительные приборы в особенности подходят для использования в гигиенических областях применения. Для уменьшения загрязнения, расходомеры должны быть надежными (робастными) и легко очищаемыми. В процессах, в которых жидкости могут загустевать/затвердевать при низких температурах, может требоваться отслеживание их температуры, чтобы жидкость не загустела внутри оборудования или вокруг него. Существуют различные типы расходомеров, например, ротаметры, расходомеры с принудительным наполнением, электромагнитные расходомеры, ультразвуковые измерители времени прохождения и измерители вихреобразования. Каждый тип имеет конкретные требования к установке этих приборов, чтобы обеспечить точность измерения. В CIP-системах измерение расхода может контролировать и оптимизировать использование воды, тем самым минимизируя образование сточных вод. Важную роль играет контроль чистых и продувочных границ раздела, так как они вносят значительный «вклад» в потери. Использование устройств контроля за расходом или проводимостью помогает точно определять, например, границу раздела вода/молоко для минимизации потерь в стоки количества сырого молока. Для контроля границ раздела можно также использовать внутреннюю чистку скребками (см. Раздел 7.3.3). Экологические эффекты от внедрения метода Уменьшение отходов материалов, продукции и воды и снижение образования сточных вод. Эксплуатационные данные При переработке рубленого мяса может быть минимизирован поток воды в колбасные шприцы и аналогичное оборудование. Подача воды автоматически прекращается, когда оборудование не используется во время перерывов или остановок производства. В рассматриваемой в качестве примера переработке молочных продуктов 3000 3 м сырого молока в неделю, 0.2% отходов молока, было сэкономлено, благодаря оптимизации границы раздела вода/молоко за счет использования расходомеров и резистивиметров. Содержание ХПК в конечных сточных водах предприятия уменьшилось с 3100 мг/л до 2500 мг/л. В овощеперерабатывающей компании были установлены ручные клапанырегуляторы потока/расхода на водоподаче в конвейерную систему. Это позволило операторам выполнить чувствительные регулировки потока воды. Кроме этого, можно легко повторить конкретную настройку клапана и скорости расхода воды. Производитель кондитерских изделий обнаружил наличие значительного расхождения в весе шоколадной глазури на своей продукции. Было принято ряд мер для улучшения контроля за добавлением шоколада. Эти меры включали в себя установку электромагнитного расходомера и регулирующего клапана для точного контроля скорости подачи шоколада. Потребление шоколада было уменьшено на 10 т/год. Компания, производящая готовые пищевые продукты, установила расходомер с принудительным наполнением, чтобы проследить количество воды, используемой в отсеке для очистки оборудования. Через несколько недель мониторинга стало понятно, что потребление воды значительно отличалось и что оно не было связано с уровнями производства. После проведения бесед с работающими в той зоне операторами были внедрены улучшенные процедуры очистки. За этим сразу последовало немедленное уменьшение использования воды на 80 м3 в неделю. 285 П-ООС 17.02-03-2012 Сообщается, что в производстве напитков можно измерять объем жидкости, наливаемой в контейнеры, вместо того, чтобы наполнять их по принципу «сколько войдет». Применимость Широко применяется в секторе ППНМ. Примеры общей применимости измерения и контроля расхода показаны в Таблице 7.12. Таблица 7.12 - Примеры использования контроля расхода в секторе ППНМ Оборудовани Условие/деятельность Причина для контроля е Линии переноса Подача пара Системы очистки Точное добавление Минимизация чрезмерного материалов в реакционные использования материалов и сосуды производства продукции, не удовлетворяющей спецификации Поддержание Минимизация отходов из-за правильных рабочих недогретых или перегретых температур материалов и продуктов Использование воды Оптимизация использования и минимизация образования сточных вод Некоторые типичные области применения измерения расхода показаны в Таблице 7.13. Таблица 7.13 - Типичные области применения измерения расхода в секторе ППНМ Продукт/деятельно Применение сть Безалкогольные напитки Сыпучие материалы Измерение и регулирование с обратной связью расхода при добавлении сырья Например, определение потока картофеля фри в барабан с вкусовыми приправами для обеспечения правильного соотношения вкусовых приправ. Сухое молоко Измерение расхода для точного отмеривания ингредиентов в процесс в соответствии с рецептурой. Безразборная Измерение расхода для обеспечения постоянного мойка оборудования объема воды, выдаваемого на каждой стадии очистки. (CIP) Экономические показатели На выступающем в качестве примера молочном заводе, экономия на сыром молоке и сточных водах составила 88640 английских фунтов стерлингов в год. В вышеприведенном примере с переработкой овощей, с помощью установленных на оптимальный расход клапанов компания получила экономию около 18000 английских фунтов стерлингов в год в плане затрат на воду и очистку сточных вод. Срок окупаемости составил 3 месяца. В кондитерской компании внедрение модификаций стоило 7500 английских фунтов стерлингов, но экономия в результате уменьшения потребления шоколада составила 15000 английских фунтов стерлингов в год, при сроке окупаемости 6 месяцев. Улучшенное управление использованием воды в компании по изготовлению готовых продуктов дало экономию 3000 английских фунтов стерлингов в год в плане 286 П-ООС 17.02-03-2012 затрат на воду и очистку сточных вод, при сроке окупаемости 10 недель и при уплаченных 600 английских фунтов стерлингов на установку измерительного прибора. Движущая сила внедрения Уменьшение отходов материалов и воды и связанная с этим экономия расходов. Уменьшение дополнительных количеств и, как следствие, экономия расходов. Примеры предприятий Измерение и контроль расхода широко применяется в секторе ППНМ. Справочная литература [11, Агентство по охране окружающей среды Англии и Уэльса, 2000 г., 18, «Envirowise (Соединенное Королевство) & Entec UK Ltd», 1999 г., 41, Северный совет министров, 2001 г.] 7.1.8.5 Аналитическое измерение Для минимизации отходов производства и проверки качества материалов обычно в процессе производства осуществляется контроль pH, проводимости и мутности ряда жидкостей. 7.1.8.5.1 Измерение pH Описание pH метры измеряют кислотность или щелочность жидкости. Показатель pH важен во многих областях применения, например, контроль качества молока; текущий контроль созревания сливок и сыра; процессы брожения; производство детского питания и очистка воды и сточных вод. Зонды могут закрепляться в технологической линии перманентно или погружаться в резервуары вручную. Имеются различные приборы: от простых приборов и трансмиттеров до приборов с возможностью самодиагностики, оповещающих операторов о неисправностях оборудования, техническое обслуживание и калибровку которых можно выполнять без извлечения. Экологические эффекты от внедрения метода Уменьшение потребления кислот и щелочей и последующего образования сточных вод. Уменьшение отходов технологических материалов вследствие неправильного их смешивания во время переработки и очистки. Эксплуатационные данные Чтобы избежать ложных показаний, скорость жидкости не должна превышать 2 м/с, а электрод должен быть всегда сначала «смоченным», чтобы он хорошо функционировал. Выступающая в качестве примера кондитерская компания использует pH метр для контроля дозировки каустика в потоке сточных вод. Наряду с обеспечением соответствия компании принятым ею на себя обязательствам по сбросам, контроль pH помогает минимизировать потенциал для дорогостоящей кислотной и щелочной коррозии в системе отвода сточных вод. Применимость Применяется ко всем предприятиям, производящим продукты питания, напитки и молоко, на которых кислотные и/или щелочные материалы добавляются в технологический процесс, очистку или в потоки сточных вод. Примеры использования измерения pH в секторе ППНМ показаны в Таблице 7.14. Типичные применения измерения pH в секторе ППНМ показаны в Таблице 7.15. Таблица 7.14 - Примеры использования измерения pH в секторе ППНМ 287 П-ООС 17.02-03-2012 Деятельность Контроль добавления кислот или щелочей в реакционные сосуды Текущий контроль потоков сточных вод для использования в смешивании и нейтрализации перед сбросом Причина для контроля Минимизация отходов в результате передозировки и производства продукции, не соответствующей спецификации Минимизация использования свежего каустика или кислоты для очистки сточных вод Таблица 7.15 - Типичные применения измерения pH в секторе ППНМ Сектор/деятельность Применение Производство молочных pH-анализ поставок молока для продуктов минимизации потерь из-за смешивания неподходящего молока с другими сырьевыми материалами Производство джемов pH-измерение для определения правильной точки желирования Движущая сила внедрения Уменьшение потребления кислот и щелочей, например, в безразборной мойке оборудования, и уменьшение образования отходов. Примеры предприятий Производство молочных продуктов и джемов и очистка сточных вод. Справочная литература [11, Агентство по охране окружающей среды Англии и Уэльса, 2000 г., 18, «Envirowise (Соединенное Королевство) & Entec UK Ltd», 1999 г.] 7.1.8.5.2 Измерение проводимости Описание Измерения проводимости используются для определения чистоты воды или концентрации кислоты или щелочи, т.е., путем определения суммы ионных компонентов воды. Для измерения проводимости используются два типа датчиков: электродные элементы и индуктивные датчики. Электродные элементы – это датчики контактного типа, которые работают, пропуская технологическую жидкость между двумя электродными пластинами. Они являются очень точными. Области применения включают мониторинг технологической воды для повторного использования, тем самым минимизируя образование сточных вод и мониторинг бойлерной воды для минимизации образования осадков на горячих поверхностях. Проводимость можно также измерять с помощью индуктивных датчиков. Эти неконтактные датчики используют две электромагнитные катушки вокруг технологической жидкости и подходят для гигиенических применений. Индуктивные датчики имеют больший диапазон, чем электродные элементы. Экологические эффекты от внедрения метода Уменьшение использования воды и детергента и уменьшение количества сточных вод. Эксплуатационные данные 288 П-ООС 17.02-03-2012 Хотя поток жидкости несущественен, он обеспечивает эффект самоочистки. Следует избегать воздушных карманов. Оборудование должно быть способным компенсировать изменение проводимости жидкости с изменением температуры. См. также Раздел 7.1.8.4. На выступающем в качестве примера молочном заводе (пример A) цикл безразборной мойки оборудования (CIP) состоит из промывки водой для смыва остаточного продукта, очистки с использованием кислотного или каустического детергента в течение заданного периода, с последующим ополаскиванием водой. Ранее контроль этих стадий осуществлялся отдельными таймерами для ограничения количества используемого детергента. Ряд линий и резервуаров очищается каждой установкой CIP, так что циклы очистки неодинаковы. Поэтому выдержки времени открытия и закрытия спускного клапана были компромиссом. Это привело к сбросам значительных количеств детергента в виде сточных вод. Были введены измерения проводимости для контроля добавления кислотных или щелочных очищающих растворов и для определения возможности восстановления очищающих растворов и/или воды. Это означало: когда мог быть восстановлен детергент и/или вода, и правильное ли количество детергента использовалось. Все существующие установки CIP были модернизированы зондами для измерения проводимости, и они были включены в спецификацию для всех новых установок. Система работает за счет помещения зонда для измерения проводимости в главный трубопровод, идущий от технологического оборудования, вблизи от впускного отверстия резервуара детергента. Зонд ведет текущий контроль концентрации детергента/воды, проходящей через трубопровод во время цикла очистки. Очистка с помощью детергента инициируется таймером, и детергент постепенно заменяет промывную воду в системе, которая сливается для очистки сточных вод. Сразу после обнаружения заданной концентрации детергента зонд для измерения проводимости дает сигнал датчику на закрытие спускного клапана. После этого поток направляется обратно в резервуар для детергента и циркулирует через систему вместо сброса в сточные воды. Затем таймер инициирует стадию промывки; детергент рециркулирует обратно в резервуар для детергента до тех пор, пока не произойдет разбавление и не будет снова достигнута заданная концентрация детергента. В этой точке сигнал от зонда для измерения проводимости открывает спускной клапан, и промывная вода спускается для очистки сточных вод до тех пор, пока зонд не обнаружит снова чистую воду. Затем спускной клапан закрывается, и чистая вода отводится в резервуар для воды. Зонд для измерения проводимости также обеспечивает поддержание заданной крепости детергента в течение всего процесса очистки. Требуется минимальное внимание оператора. Каждый зонд для измерения проводимости в некоторой степени очищается во время безразборной очистки технологического оборудования. Ежедневное использование детергента контролируется расходомером на каждой установке CIP. При увеличении использования детергента, это означает, что зонд нуждается в дальнейшей очистке, т.е., 10-минутном задании, выполняемом операторами. Дополнительная очистка зонда обычно требуется каждые 4 - 6 недель. Молочный завод объявил о примерно 15% экономии детергента для каждой CIP установки, уменьшении количеств воды и детергента, сбрасываемых для очистки сточных вод, уменьшении времени простоя оборудования и оптимизированном количестве детергента, используемого для каждого цикла очистки. На другом молочном заводе (пример B), измерители проводимости были установлены, чтобы помочь уменьшить использование детергента. 289 П-ООС 17.02-03-2012 Зонд для измерения проводимости определяет, имеется ли в трубопроводе вода или детергент и, если имеется детергент, он перенаправляет поток в резервуар для восстановления детергента. Результатом этого было рециклирование промывочной воды, уменьшение использования детергента и последующее уменьшение ХПК в сточных водах. Применимость Широко применяется в секторе ППНМ в переработке и очистке. Примеры использования измерения проводимости в секторе ППНМ показаны в Таблице 7.16. Типичные применения измерения проводимости в секторе ППНМ показаны в Таблице 7.17. Таблица 7.16- Примеры использования измерения проводимости в секторе ППНМ Деятельность Причина для контроля Текущий контроль уровней Минимизация использования свежей воды и растворенных солей перед образования сточных вод повторным использованием воды Текущий контроль воды со Минимизация производства продукции плохого скважины качества (которая становится отходом) из-за использования неподходящей технологической воды Таблица 7.17 - Типичные применения измерения проводимости в секторе ППНМ Сектор/деятельность Применение Безразборная мойка Текущий контроль проводимости для контроля оборудования клапанов установки, исходя из различий между видами продукции, например, между пивом и водой или каустиком и кислотой Розлив в бутылки Текущий контроль проводимости использования (общий) каустика в растворах для очистки бутылок Мониторинг продукции Повсеместно в промышленности производства (индуктивные датчики) напитков и молока Экономические показатели Сообщается о полученной экономии детергента молочным заводом в примере A на сумму 13000 английских фунтов стерлингов в год при сроке окупаемости 16 месяцев. Молочный завод примера B заявил об экономии на сумму 10000 английских фунтов стерлингов в год и о сроке окупаемости инвестиций 4 месяца. Движущая сила внедрения Уменьшение использования детергентов. Примеры предприятий Многочисленные предприятия по производству напитков и молока и те предприятия, которые используют CIP. Справочная литература [11, Агентство по охране окружающей среды Англии и Уэльса, 2000 г., 18, «Envirowise (Соединенное Королевство) & Entec UK Ltd», 1999 г.] 7.1.8.5.3 Измерение мутности Описание Устройства для измерения мутности за счет рассеянного света используют метод световой диффузии для измерения света, рассеиваемого под прямым углом частицами или пузырьками в жидкости. Данный метод используется для измерения 290 П-ООС 17.02-03-2012 мутности, от низкой до средней, включая измерение мутности в дистиллированной воде. Если сложно установить измеритель мутности непосредственно в технологическую линию, можно использовать пробоотборник. Это помогает улучшить гигиену. Измерители мутности, вызванной взвешенными твёрдыми частицами, работают по методу поглощения света, который измеряет количество света, пропускаемого через вещество в технологической жидкости. Они используются для измерения мутностей от средних до высоких уровней. Экологические эффекты от внедрения метода Уменьшение потерь материалов во время переработки, увеличение повторного использования воды и уменьшение образования сточных вод. Эксплуатационные данные Предпочтительно устанавливать измерители мутности в вертикальных трубах с направленным вверх потоком, чтобы при этом оптическое устройство было обращено к направлению потока для максимальной самоочистки. Во избежание неправильных измерений в результате всплывающих или оседающих остатков/кусочков, на горизонтальных трубах измерители устанавливаются сбоку, а не сверху или снизу, во избежание их засорения этими остатками. Скорость движения жидкости не должна превышать 2 м/с во избежание ложных считываний. Для минимизации отклонения луча, следует избегать пузырьков газа и дегазации. В сообщаемом процессе производства пищевых продуктов некоторое количество продуктов терялось в стоках во время стадий сепарации, что приводило к нарушению взятого на себя компанией обязательства по сбросам воды. Установка гигиенического измерителя мутности и расходомера позволила снизить потери продуктов в стоках, увеличить выход годной продукции и получить финансовую экономию. На том же молочном заводе, о котором говорится в примере A в Разделе 7.1.8.5.2, сыворотка, побочный продукт сыроделия, концентрируется на испарительной стадии перед тем, как ее высушить в распылительной сушке, чтобы получить порошок сыворотки. Испарители подвергаются регулярным безразборным очисткам, в которые входит смыв остатков концентрированной сыворотки перед очисткой с использованием детергента, т.е., предварительная промывка. Значительное количество сыворотки терялось в стоках, когда испаритель снимался линии для CIP. Зонд для измерения мутности был установлен на конце линии налива в резервуар концентрата как часть системы автоматического восстановления. Зонд определяет наличие смесей вода/сыворотка и направляет эту информацию обратно в систему управления. После этого возврат концентрированной сыворотки в резервуар хранения сыворотки контролируется плотномером, в то время как измеряющий мутность зонд контролирует возврат смеси вода/сыворотка в отдельный резервуар. Впоследствии смесь смешивается с сырой сывороткой для повторной переработки. Когда значение мутности находится между конкретными заданными точками, означающими наличие сыворотки, поток автоматически перенаправляется в резервуар восстановления через открывшиеся клапаны. Когда начинается цикл очистки с помощью детергента, сигнал зонда не принимается во внимание для гарантирования невозможности отведения кислотных или щелочных детергентов в чан с сывороткой. Исключается загрязнение восстановленной сыворотки, и только чистый или водосодержащий детергент сбрасывается для очистки сточных вод. Процесс восстановления сыворотки показан на рисунке 7.9. 291 П-ООС 17.02-03-2012 Рисунок 7.9 - Восстановление сыворотки с помощью измерения мутности Сообщается, что со времени начала работы системы восстановления сыворотки в 1996 году, никаких проблем не возникало. Когда система была установлена впервые, было организовано обучение для операторов, чтобы объяснить им, как эксплуатировать новую систему, и ее преимущества. По сообщениям, эксплуатационные расходы являются незначительными, а зонд для измерения мутности не требует большого технического обслуживания. Очистка зонда производится на месте во время очистки главного испарителя. Плановое техническое обслуживание проводится один раз в год. Сообщавшиеся выгоды включают в себя экономию издержек, повышение выхода годной продукции, меньшие потери сыворотки в стоках и меньшие затраты на очистку на станции очистки сточных вод. Применимость Применяется там, где можно увеличить выход годной продукции за счет восстановления из технологической воды, и для повторного использования воды. Примеры использования измерения мутности в секторе НДТМ показаны в Таблице 7.18. Таблица 7.18 - Примеры использования измерения мутности в секторе НДТМ Деятельность Причина для контроля Мониторинг качества Минимизация сточных вод, образованных не технологической воды соответствующей техническим условиям технологической водой или продуктами Мониторинг систем Оптимизация повторного использования очищенной безразборной мойки воды, тем самым минимизируя образование сточных оборудования вод Типичным применением измерения мутности в секторе ППНМ является мониторинг потоков производственных отходов для определения жизнеспособности для возврата обратно в процесс. Экономические показатели 292 П-ООС 17.02-03-2012 Производящая пищевые продукты компания заявила о приведенном ниже снижении расходов на очистку сточных вод и экономии более 100000 английских фунтов стерлингов в год. Использующийся в примере А молочный завод сообщил об экономии расходов около 16000 английских фунтов стерлингов в год и о сроке окупаемости 8 месяцев на общие капитальные затраты и затраты на монтаж. Движущая сила внедрения Уменьшение потерь продукции. Примеры предприятий По меньшей мере, один сыродельческий завод и еще одно неспециализированное предприятие-производитель пищевых продуктов в Соединенном Королевстве. Справочная литература [11, Агентство по охране окружающей среды Англии и Уэльса, 2000 г., 18, «Envirowise (Соединенное Королевство) & Entec UK Ltd», 1999 г.] 7.1.8.6 Использование автоматических средств контроля начала/прекращения подачи воды Описание Датчики, такие как фотоэлементы, могут быть установлены для обнаружения присутствия материалов и для подачи воды только тогда, когда она нужна. Источники подачи воды могут быть автоматически выключены на время отсутствия продуктов на производственной линии и во время всех производственных остановок. Экологические эффекты от внедрения метода Уменьшение потребления воды, уменьшение объемов воды, требующей очистки и на время регулирования давления, уменьшение биологического вещества и загрязнения. Эксплуатационные данные Должное внимание при выборе, установке и техническом обслуживании фотоэлементов может обеспечить их надежность, а их правильное расположение обеспечивает мойку продуктов до требуемой степени и не более. Использование данного метода предполагает применение воды к каждому обнаруженному продукту, и метод не делает различий между чистыми и грязными продуктами. Применимость Применяется там, где требуется периодическая подача воды. Движущая сила внедрения Уменьшение затрат на воду. Справочная литература [1, CIAA, 2002 г.] 7.1.8.7 Использование устройств контроля Описание Клапаны являются наиболее широко применяющимися устройствами контроля, и они широко используются в ручных и автоматических системах контроля. Клапаны часто используются для изменения скорости потока для контроля различных параметров процесса, например, можно измерять температуру шоколада и, при необходимости, регулировать ее за счет контролирования скоростей потока нагревающей или охлаждающей воды. Примеры включают регуляторы расхода и соленоидные клапаны; доступны и другие виды. 293 П-ООС 17.02-03-2012 Регуляторы расхода используются для обеспечения постоянного потока на заданной скорости. Поток через регулятор может регулироваться в пределах ограниченного диапазона, но эти устройства рассчитаны на нечастые регулировки. Соленоидные клапаны – это двухпозиционные устройства, в которых соленоид используется для открытия или закрытия клапана после получения управляющего сигнала. Экологические эффекты от внедрения метода Уменьшение потребления воды и связанного с этим потребления энергии. Эксплуатационные данные Пример производящей пищевые продукты компании установил, что избыточное потребление воды ее вакуумными насосами имело место из-за более высокой скорости потока, чем это было необходимо для воды, использующейся в качестве гидравлического затвора. Хотя максимальная скорость потока сервисной жидкости должна была составлять 2,7 м3/ч, фактическая скорость потока была почти 11,5 м3/ч, т.е., более чем в четыре раза превышала расчетное требование. Установка клапанов для обеспечения правильной скорости потока на каждом вакуумном насосе кольцевой водопроводной сети уменьшило использование воды примерно на 60000 м3/год, что соответствует 7,5% потребления предприятием воды. Снизились затраты на воду и очистку сточных вод, уменьшилось потребление энергии и уменьшился износ вакуумных насосов. На используемой в качестве примера компании, перерабатывающей куриное мясо, было установлено избыточное потребление воды. Были установлены регуляторы расхода для регулирования подачи воды на конкретные процессы со скоростью, которая нужна для процесса, тем самым получив экономию на потреблении воды. Используемая в качестве примера рыбоперерабатывающая компания установила соленоидную систему на подаче воды в систему предварительной мойки. Раньше вода текла постоянно, являясь причиной переливов и увлечения остатков продукта в сточные воды. Соленоид обеспечил выключение подачи воды, когда ленточный конвейер не работал. В результате этого использование воды в данном процессе снизилось на 40%. Применимость Регуляторы расхода широко применяются там, где нужен постоянный поток на заданной скорости. Соленоидные клапаны применяются во всем секторе ППНМ и часто используются для контроля подачи воды. Экономические показатели Внедрение клапанов постоянного потока на производящих пищевые продукты предприятиях привело к снижению затрат на 70000 английских фунтов стерлингов в год при сроке окупаемости инвестиций менее одного месяца. На предприятии по переработке куриного мяса установка регуляторов потока стоила менее 1000 английских фунтов стерлингов, а полученная в результате их установки экономия на воде составила более 10000 английских фунтов стерлингов в год. На рыбоперерабатывающем предприятии снижение потребления воды на 40% сэкономило 2500 английских фунтов стерлингов в год при сроке окупаемости 5 недель. Движущая сила внедрения Уменьшение потребления воды и связанных с ним затрат. Примеры предприятий Широко применяется в секторе НДТМ. Справочная литература 294 П-ООС 17.02-03-2012 [11, Агентство по охране окружающей среды Англии и Уэльса, 2000 г., 18, «Envirowise (Соединенное Королевство) & Entec UK Ltd», 1999 г.] 7.1.8.8 Использование водоструйных сопел Описание Водоструйные сопла широко используются в секторе ППНМ, например, для мойки, а иногда для размораживания продуктов, а также для очистки оборудования во время переработки (см. Раздел 7.3.7.1). Минимизация потребления воды и загрязнения сточных вод может быть получена за счет правильного позиционирования и направления сопел. Использование датчиков, срабатывающих на присутствие, и, самое главное, их установка только там, где это требуется, может обеспечить потребление воды только по мере необходимости в ней. Демонтаж сопел в местах использования воды для направления пищевых продуктов, и их замена механическими устройствами может уменьшить потребление воды, и увлечение частиц пищевых продуктов в воду, которая затем подлежит очистке на станции очистки сточных вод. Кроме того, потребление воды можно оптимизировать за счет мониторинга и поддержания давления воды водоструйных сопел. Давление воды можно отрегулировать в соответствии с типовой операцией, требующей самого высокого давления, и установить соответствующие регуляторы давления на всех остальных типовых операциях, для которых требуется вода. Экологические эффекты от внедрения метода Уменьшение потребления воды и образование сточных вод. Уменьшение загрязнения сточных вод, например, за счет уменьшения времени контакта пищевых продуктов с водой. Эксплуатационные данные При переработке венских сосисок, после копчения следует охлаждение. Это обычно выполняется охлаждением сосисок поливкой в камере копчения или на специально предназначенном участке. Часто для этой цели используется большое количество воды, если используются оросительные трубопроводы. Как правило, потребление воды составляет около 3,5 м3/т. Как сообщается, вместо оросительных трубопроводов используются экономичные сопла и контроль с помощью таймера. Чтобы избежать ненужных отходов, сопла необходимо правильно ориентировать и направить так, чтобы вся вода орошала сосиски. При выполнении охлаждения в специально предназначенных для этого камерах, сосиски можно опрыскивать мелкокапельной водой. После завершения охлаждения подача воды прекращается, и в камеру подается воздух. В результате этого вода испаряется с поверхности сосисок. По мере высыхания поверхности начинается новый цикл распыления воды и сушки. Результат метода – существенная экономия воды. Сопла также используются во время вакуумной упаковки сосисок. Машина упаковывания в вакууме использует охлаждающую воду, в количестве примерно 0,2 м3 на тонну сосисок. Настройка количества воды и правильное расположение сопел минимизирует потребление воды. Еще одна возможная альтернатива заключается в сборе и повторном использовании воды для охлаждения. Сообщается об уменьшении потребления воды в рыбном секторе примерно до 0,13 – 0,2 м3 на тонну сырья. В филетировании белой рыбы потребление воды может быть снижено вплоть до 90% за счет установки сопел и распыления воды в течение одной или двух секунд через каждые три секунды. В сортировке сельд и макрели можно достичь 50 – 65% уменьшение потребления воды, отрегулировав размеры сопел так, чтобы они распыляли только нужное количество воды. 295 П-ООС 17.02-03-2012 Сообщается, что в обесшкуривании и разделке рыбы уменьшение количества и размера распылительных сопел может дать экономию воды около 75%. В филетировании рыбы сообщается об уменьшении потребления воды на 60 - 75% за счет использования следующих средств, сочетающих плановое использование сопел и других методов: - снятие ненужных водоструйных сопел; - использование водоструйных сопел вместо водопроводных труб для мойки продукта; - использование механических устройств вместо водоструйных сопел для перемещения рыбы с операции обрезания хвостов; - замена сопел для мойки движущихся колес на стадии филетирования механическими скребками; - замена существующих сопел соплами с меньшим потреблением воды; - использование пульсирующих водоструйных сопел, т.е., с попеременным открытием и закрытием подачи воды с помощью автоматического клапана; - замена сбросного стока сетчатыми конвейерами и закрытие сопел в сбросном стоке. Отходы будут отделяться от технологической воды непосредственно у машины филетирования, сокращая время контакта и уменьшая увлечение, например, жира (см. Раздел 7.7.2.6); - использование датчиков, срабатывающих на присутствие, для контроля времени работы сопел; - использование сухой транспортировки внутренностей и жира (см. Раздел 7.7.2.6); - удаление кожи и жира с барабана шкуросъёмной машины вакуумом (см. Раздел 7.7.2.4). Филе рыбы можно срезать с ее скелета двумя наборами вращающихся ножей. Может потребоваться охлаждение ножей водой из сопел, которые также можно использовать для смыва мяса и чешуи рыбы, хотя это можно делать механическим способом. Применимость Применяется во всем секторе ППНМ. В рыбном секторе сопла используются в удалении чешуи, обесшкуривании, разделке, потрошении и филетировании. В мясном секторе они используются в переработке сосисок. В пивоварении они используются для очистки бочек и бутылок. Примеры предприятий Используется в селедочной промышленности Дании (см. Раздел 7.7.2.9.1). Справочная литература [28, Северный совет министров, 1997, 41, Северный совет министров, 2001 г., 134, AWARENET, 2002 г.] 7.1.9 Выбор материалов 7.1.9.1 Выбор сырья ППНМ, минимизирующего образование твердых отходов, выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух и сбросы Описание Часть практически всех используемых сырьевых и вспомогательных материалов перейдут в категорию отходов или сточных вод. Вспомогательные материалы – это материалы, используемые в переработке сырья и не входящие в состав готовой продукции, например, очищающие материалы. Большинство сырьевых материалов, используемых в секторе ППНМ, является натуральными, и они обычно содержат большое количество органического вещества, поэтому их влияние на местную земную и водную окружающую среду может быть значительным. 296 П-ООС 17.02-03-2012 На практике возможность использования различного сырья часто ограничивается материалами, указанными в рецептурах, и зачастую имеется всего несколько альтернатив или же ни одной. Некоторые секторы пытаются использовать сырье, при переработке которого образуется меньше побочных продуктов или отходов. Выбор свежих материалов и материалов, соответствующих стандартам качества, предъявляемым к переработке на предприятии, до того, как материалы поступят на предприятие, может минимизировать количество отходов, подлежащих удалению, например, переспелые фрукты и овощи или начавшая портиться рыба, которые не подходят для переработки. Здесь может помочь заключение договоров с поставщиком о, например, времени сбора урожая, производстве урожая и переработке урожая. Можно заключать дополнительные соглашения об использовании пестицидов, например, о прекращении их использования задолго до сбора урожая для минимизации загрязнения сточных вод в результате мойки фруктов и овощей. Экологические эффекты от внедрения метода Уменьшение отходов сырья, загрязнения сточных вод и неприятных запахов. Эксплуатационные данные Можно согласовать с поставщиком спецификацию на сырье, и возвращать поставленное на предприятие-производитель ППНМ сырье, не соответствующее спецификации, поставщику. Это может максимизировать использование сырья в конечном продукте и, следовательно, минимизировать образование отходов или использование в продаваемых по более низкой цене побочных продуктах, таких как корм для животных. Это может быть достигнуто за счет контроля качества со стороны поставщика, а также производителя, проводящего проверки качества на перерабатывающих ППНМ предприятиях. Например, это постоянно практикуется на молочных заводах. Молоко доставляется на предприятие в молоковозах, и персонал предприятия визуально проверяет молоко, проверяет его на запах и проводит лабораторные проверки. Если молоко не соответствует требуемому стандарту, предприятие его не принимает. Применимость Применяется ко всем предприятиям, производящим продукты питания, напитки и молоко. Движущая сила внедрения Максимизация выхода годной продукции и минимизация затрат на утилизацию отходов. Справочная литература [31, VITO, и другие, 2001 г.] 7.1.9.2 Выбор используемых вспомогательных материалов В процессах пищевой промышленности также используются химические вещества (например, в каустическом снятии кожуры, гидрогенизации растительного масла, коагуляции, ощелачивании, нейтрализации). Для некоторых веществ, использующихся в процессах пищевой промышленности, существует оценка рисков в странах Европейского союза, составленная в рамках Постановления о существующих веществах (793/93/EEC). Эти оценки рисков включают риски для окружающей среды и здоровья людей. Что касается веществ, которым не была дана оценка в рамках Постановления 793/93/EEC, то необходимо вести сбор информации об опасностях и рисках из других источников для обеспечения минимизации рисков и выборе как можно меньше опасных альтернатив, где это возможно [199, Финляндия, 2003 г.]. Примером является стратегия оценки рисков и управления ими, разработанная для Германии [154, Ахлерс Дж. и другие, 2002 г.]. 297 П-ООС 17.02-03-2012 Можно использовать заменители канцерогенных, мутагенных или тератогенных материалов. 7.1.9.3 Избежание использования веществ, истощающих озоновый слой, таких как галогенсодержащие хладагенты Описание Хладагенты широко используются в секторе ППНМ в операциях охлаждения, замораживания и шоковой заморозки. Взаимодействие галогенсодержащих хладагентов с озоном в воздухе послужило причиной прогрессивного запрета на размещение на рынке и использование веществ, истощающих озоновый слой, а также продуктов и оборудования, содержащего данные вещества [202, EC, 2000 г.]. В настоящее время имеется предложение для разработки Постановления Европейского парламента и Совета по определенным фторированным парниковым газам [246, EC, 2003 г.]. Эти соединения были заменены другими хладагентами, такими как аммиак и гликоль или, в некоторых случаях, охлажденной водой. Экологические эффекты от внедрения метода Уменьшение риска истощения озонового слоя и глобального потепления. Воздействие на различные среды Риск утечек аммиака и гликоля, которые могут стать причиной проблем со здоровьем и безопасностью. Эксплуатационные данные Использование веществ, истощающих озоновый слой, можно предотвратить или минимизировать [65, Германия, 2002 г.] посредством: - использования заменителей таких веществ; - использования веществ, истощающих озоновый слой, в замкнутых системах; - помещения систем в здания; - герметизации частей систем; - создания частичного вакуума в инкапсулированном пространстве и предотвращения утечек в системах; - сбора веществ во время обработки отходов; - использования оптимизированных методов очистки отработавших газов; - надлежащего управления восстановленными веществами и отходами. Движущая сила внедрения Законодательство. 7.2 Методы, применяемые в ряде секторов ППНМ 7.2.1 Получение материалов, погрузочно-разгрузочные работы и хранение 7.2.1.1 Выключение двигателя и рефрижераторного устройства транспортного средства во время погрузки/разгрузки и при парковке Описание Работающие двигатели и рефрижераторные устройства транспортных средств могут стать причиной шумового воздействия. Этого можно избежать, выключая их во время погрузки, разгрузки и на припаркованных транспортных средствах. В случае необходимости поддержания условий хранения в охлажденном или замороженном состоянии в транспортном средстве, это можно сделать, подключив необходимые системы к источнику питания предприятия. Экологические эффекты от внедрения метода Уменьшение уровня шума. Применимость 298 П-ООС 17.02-03-2012 Применяется во время загрузки и выгрузки транспортных средств, независимо от того, используется рефрижераторная установка или нет. Движущая сила внедрения Уменьшение уровня шума. Справочная литература [31, VITO, и другие, 2001 г.] 7.2.2 Размораживание 7.2.2.1 Размораживание с использованием рециркуляции и перемешивания воздухом Описание Используемая для размораживания вода рециркулирует по замкнутой системе и используется повторно. Воздух используется для перемешивания воды во время размораживания. Для регулирования количества воды, которая вводится в резервуар, можно установить датчики-реле уровня жидкости. В случае мелких и больших креветок можно использовать отфильтрованную воду для очистки от кожицы. Экологические эффекты от внедрения метода Уменьшение потребления воды. Уменьшение объема и загрязнения сточных вод. Воздействие на различные среды Потребление энергии. Эксплуатационные данные По имеющимся сведениям, в рыбном секторе потребление воды снижается с 5 до 2 м3/т сырой рыбы по сравнению размораживанием под проточной водой. Применимость Применимо в мясном секторе и рыбном секторе для скумбриевых, мелких и больших креветок. Справочная литература [134, AWARENET, 2002 г., 182, Германия, 2003 г.] 7.2.2.2 Размораживание в емкостях, наполненных теплой водой с воздушными пузырьками на дне Описание Размораживание происходит в емкостях, наполненных теплой водой при температуре 30 – 35 ºC, при этом внизу образуются воздушные пузырьки. Для регулирования количества воды, которая вводится в резервуар, можно установить датчики-реле уровня жидкости. Поток воды также воздействует на температуру. В случае мелких и больших креветок можно использовать отфильтрованную воду для очистки от кожицы. Экологические эффекты от внедрения метода Уменьшение потребления воды. Уменьшение объема и загрязнения сточных вод. Воздействие на различные среды Потребление энергии. Эксплуатационные данные Уменьшение количества воды до 60 % по сравнению с размораживанием под проточной водой достигнуто на предприятии по переработке рыбы в Дании. Потребление воды снизилось с 5 м3/т сырой рыбы до 1,8 – 2,2 м3/т. Применимость Применимо в мясном секторе и рыбном секторе для сиговых, мелких и больших креветок. Экономические показатели 299 П-ООС 17.02-03-2012 На примере предприятия в Дании стоимость оборудования мощностью 18 т/д сырой рыбы, что соответствует 3600 т/год сырой рыбы, оценивалась примерно в 300000 датских крон. Снижение затрат на потреблении воды составило 10800 датских крон. Движущая сила внедрения Снижение затрат на потреблении воды. Примеры предприятий Используется по меньшей мере на одном предприятии по переработке рыбы в Дании. Справочная литература [28, Совет министров северных стран, 1997 г., 134, AWARENET, 2002 г.] 7.2.2.3 Размораживание орошением Описание Размораживание выполняется посредством орошения пищевых продуктов водой. Экологические эффекты от внедрения метода Уменьшение потребления воды. Уменьшение объема и загрязнения сточных вод. Воздействие на различные среды Поверхность пищевых продуктов может высыхать, а ненасыщенные жиры, например, в случае свинины, могут окисляться. Эксплуатационные данные По сравнению с размораживанием посредством погружения в проточную воду данный технический метод потребляет меньше воды, но требует больше времени и вовлечения большей площади поверхности. Применимость Применимо в мясном и рыбном секторах. Справочная литература [134, AWARENET, 2002 г.] 7.2.2.4 Размораживание нагретым воздухом, на 100 % насыщенным водой Описание Размораживание выполняется при воздействии на пищевые продукты горячим или теплым воздухом, на 100 % насыщенным водой. Экологические эффекты от внедрения метода Уменьшение потребления воды. Уменьшение объема и загрязнения сточных вод. Воздействие на различные среды Энергия затрачивается на образование воздушных пузырьков. Эксплуатационные данные По сравнению с размораживанием посредством погружения в проточную воду данный технический метод потребляет меньше воды, но требует больше времени и вовлечения большей площади поверхности. Использование горячего воздуха может вызвать быстрый рост микроорганизмов в поверхностном слое размороженного продукта и препятствует повторному поглощению талой воды. Это приводит к ухудшению товарного вида продукта и часто к расточительной с точки зрения питательной ценности потери массы при стекании. Более того, поверхность пищевых продуктов может высыхать, а ненасыщенные жиры, например, в случае свинины, могут окисляться. Потребление энергии является более высоким по сравнению с другими техническими методами размораживания в связи с использованием горячего воздуха. Когда для размораживания блоков замороженной рыбы семейства сиговых используется теплый влажный воздух, он может вызывать проблемы, связанные с 300 П-ООС 17.02-03-2012 поддержанием качества конечного продукта, поскольку рыба по краю замороженного блока размораживается быстрее, чем рыба в середине блока. По имеющимся данным сухое размораживание неблагоприятно сказывается на качестве мелких и больших креветок. Применимость Применимо в мясном и рыбном секторах. Примеры предприятий Широко используется при переработке сиговых в северных странах. Справочная литература [28, Совет министров северных стран, 1997 г., 134, AWARENET, 2002 г.] 7.2.2.5 Размораживание на воздухе Описание Размораживание проводится в холодильном помещении при регулируемой температуре в течение 18 – 24 часов. Экологические эффекты от внедрения метода Уменьшение потребления воды и образования сточных вод. Воздействие на различные среды Энергия затрачивается на поддержание регулируемой температуры в холодильном помещении. Эксплуатационные данные По имеющимся данным, когда мясо размораживают в емкостях, наполненных водой, сок мяса экстрагируется, а белки распадаются. Как сообщается, размораживание мяса в климатической камере при температуре 0 °C лучше с точки зрения качества мяса, требует больше времени и вовлечения большей площади поверхности. Поверхность мяса может высыхать, а ненасыщенные жиры в свинине могут окисляться. Потери могут возникать из-за стекания сока мяса. Применимость Применимо при переработке мяса. Справочная литература [254, Дания, 2005 г.] 7.2.3 Центрифугирование/сепарация 7.2.3.1 Минимизация объемов образования отходов при использовании центробежного сепаратора Описание Как частота сброса, так и объем сбрасываемых центрифугами отходов обычно указываются производителями оборудования. Если такая информация имеется, можно проверить действительную производительность относительно технического паспорта. При эксплуатации оборудования в пределах его заявленной мощности можно уменьшить количество фазы, сбрасываемой в качестве отходов, и увеличить фазу, которая удерживает продукт, сохраняя при этом качество и гигиенические стандарты. Этого можно добиться при поддержании тесного сотрудничества со специалистами по обеспечению качества. Экологические эффекты от внедрения метода Уменьшение образования отходов из сырьевого материала. Эксплуатационные данные Как сообщается, на молочных заводах 1 % поставляемого сырого молока утилизируется в отходы, из них 0,1 % - во время переработки молока, а основная часть теряется в виде выбросов при центрифугировании. Применимость Применимо для всех центробежных сепараторов. 301 П-ООС 17.02-03-2012 Движущая сила внедрения Уменьшение потерь сырьевого материала и увеличение выхода продукции. Справочная литература [11, Агентство по охране окружающей среды Англии и Уэльса, 2000 г.] 7.2.4 Брожение 7.2.4.1 Извлечение и очистка двуокиси углерода от примесей Описание CO2, который образуется в ходе технологического процесса брожения, можно собрать, очистить, сжать, высушить, очистить от примесей и сжижить. Затем его можно использовать. CO2, выделяемые во время брожения, подается на установку для извлечения. Извлекаемый CO2 содержит все летучие соединения, которые присутствовали или образовались во время брожения, в том числе кислород, сивушные масла и соединения карбонила и серы с очень низким порогом запаха, например, сероводород. По этой причине CO2 необходимо очистить от примесей до такой степени, которая необходима для использования по назначению. Технологический процесс очистки от примесей или кондиционирования включает отделение пены, очистку газов водой для уменьшения количества серных соединений, сушку, удаление запаха посредством активированного угля, удаление кислорода и сжатие до жидкого состояния в целях его хранения. Затем его можно по мере необходимости забирать из складского резервуара, повторно испарять и использовать в производстве. Экологические эффекты от внедрения метода Уменьшение выбросов CO2 на уровне предприятия. Уменьшение потребления ископаемого топлива и энергии для производства CO2, особенно для использования на предприятии. Воздействие на различные среды Потребление энергии. Эксплуатационные данные В секторе пивоварения уменьшение выбросов CO2 при такой системе составляет около 2 кг/гл (20 кг/м3) произведенного пива. Из технологического процесса брожения можно извлечь необработанный CO2 с 20 – 1000 мг/кг (ppm) примесей. Уровень кислорода в сжиженном CO2 можно снизить с начального значения в диапазоне от 40 до 1000 мг/кг до значения чистоты на выходе в 5 мг/кг. Это достигается посредством “системы удаления кислорода”. На рисунке 7.10 показана последовательность технологических операций в системе кондиционирования CO2. 302 П-ООС 17.02-03-2012 Рисунок 7.10 - Технологическая схема систему кондиционирования CO2 на крупном пивоваренном предприятии Использование воды для охлаждения в замкнутой системе при охлаждении воздушных компрессоров и компрессоров CO2 предотвращает потери воды и минимизирует объемы сточных вод. Решение о закупке CO2, произведенного в другом секторе в качестве сопутствующего продукта, может основываться на качестве продукта. Применимость Применимо на пивоваренных, винных, спиртоводочных заводах и для производства сидра. Существуют следующие возможности использования извлеченного CO2, различные для разных секторов: - нейтрализация сточных вод при минимальной очистке от примесей – все секторы, использующие технологический процесс брожения; - карбонизация напитков - пивоварение, производство игристых вин, сидра, безалкогольных напитков и минеральной воды; - в качестве носителя для розлива напитков, например, пива, сидра и газированных безалкогольных напитков; - для противодавления в фильтровальных установках; резервуары и бутыли, например, с пивом, сидром и газированными безалкогольными напитками. Экономические показатели Компании, производящие промышленный газ, могут поставлять CO2, который в действительности является сопутствующим продуктом из других секторов, по более низкой цене, чем себестоимость его производства на самом предприятии. Движущая сила внедрения Возможность избежать выбросов CO2 и избежать необходимости закупать CO2 у третьих лиц. Использование CO2, извлеченного непосредственно на предприятии, позволяет избегать риска загрязнения, проблем со вкусом и запахом при использовании источников за пределами предприятия. Примеры предприятий Используется в секторе пивоварения. Справочная литература [65, Германия, 2002 г., 159, CIAA-CEFS, 2003 г., 182, Германия, 2003 г., 199, Финляндия, 2003 г.] 7.2.5 Копчение Копчение – это технологический процесс приготовления, консервирования или придания аромата пищевым продуктам посредством воздействия на них дымом. Существует два вида копчения. Горячее копчение, как правило, проводится при 303 П-ООС 17.02-03-2012 температуре 65 – 120 ºC и может использоваться для получения полностью приготовленных пищевых продуктов. Для горячего копчения используется дым, образующийся при горении или тлении дерева. Холодное копчение, как правило, проводится при температуре 30 – 55 ºC и обычно используется для консервирования или придания аромата пищевым продуктам. Для холодного копчения используется дым, образующийся при тлении дерева, конденсат дыма (мокрое копчение), дым при трении и перегретый пар. Различные методы, используемые для образования дыма, описаны в разделах с 7.2.5.1 по 7.2.5.5. Содержание ЛОС в дыме в значительной мере зависит от метода образования дыма. Метод влияет на выбросы и, таким образом, на необходимость очистки воздуха. Тип выбранного дыма определяет получаемый в результате аромат. Выбросы из коптильных печей обрабатываются посредством прокаливания. Потребление энергии можно снизить при использовании катализатора прокаливания и рекуперации тепла. Отложения смолы образуются на палках для копчения и в коптильной камере. Палки очищают в постоянно перемещающемся барабане, что обеспечивает жесткое трение палок друг о друга для удаления отложений. Затем удаляют смолу посредством регулируемой подачи воды, а не проточной водой. Отложения смолы в печах или чанах собирают и обрабатывают как химические отходы, не через КОССВ. Коптильные рамы часто очищают вручную с помощью аппарата для очистки под давлением. Используется моечная камера, в которой собирается и рециркулирует вода, содержащая детергенты. Сливаемая вода может автоматически передаваться на КОССВ при последнем промывании. В качестве альтернативы можно использовать моечный туннель, при этом вода со второго этапа повторно используется при начальном промывании. В таблице 7.19 показано воздействие различных методов образования дыма на окружающую среду. Таблица 7.19 - Воздействие различных методов образования дыма на окружающую среду Отложение смолы Горение дерева Выбросы в Очистка атмосферный воздуха воздух Высокое Необходима содержание ЛОС Тление дерева До 200 химических Необходима компонентов Высокое содержание Жидкий дым Дым трении В значительной Значительно мере уменьшены, уменьшена например, запах/ЛОС при Уменьшены Не требуется Перегретый пар Уменьшены Уменьшена 7.2.5.1 Дым от горения дерева Описание 304 Высокое содержание Отложения отсутствуют Уменьшены Уменьшены Очистка (потребление воды/загрязнение сточных вод) Из-за очистки потребляется вода, и образуются сточные воды Из-за очистки потребляется вода, и образуются сточные воды Уменьшена Уменьшены, детергенты требуются Уменьшена мощные не П-ООС 17.02-03-2012 Оборудование для образования дыма при горении дерева состоит из камеры с дымообразователем. При наиболее простых операциях продукты подвешивают на рейки в камере, на полу которой разведен костер из древесных опилок или стружки. Такой костер необходимо притушивать таким образом, чтобы максимизировать образование дыма и предотвращать образование пламени. Температура продукта повышается примерно до 30 ºC. Время копчения может составлять до 48 часов. Воздействие на различные среды Отработанный воздух с большим содержанием ЛОС. В коптильной камере в большом количестве образуются отложения смолы. Эксплуатационные данные По имеющимся данным, при горении древесных опилок образуется дым с высоким содержанием ЛОС. Используется открытая или полуоткрытая система, для которой необходима подача воздуха, т.е. используется добавочное количество воздуха, при этом требуется предварительно очищать выбросы загряэняющих веществ в атмосферный воздух. Когда в дымообразователе используется древесная стружка, обычно количество подаваемого воздуха больше, и, следовательно, температура выше. Образуется больше соединений смолы, поэтому возрастает необходимость в очистке. В таком случае, как правило, также требуется очистка дыма. По результатам исследований в Норвегии программа управления для технологического процесса копчения была изменена с целью учета потребности в дыме. При этом работа дымообразователя прекращается до завершения технологического процесса копчения. Что сокращает потребление древесной стружки с 8,9 до 3,6 кг на тонну колбас, не оказывая влияния на качество продукта. Применимость Применимо при переработке рыбы и мяса. Справочная литература [41, Совет министров северных стран, 2001 г.] 7.2.5.2 Дым от тления дерева Описание Дым от тления дерева состоит из двух фаз, т.е. диспергированная жидкая фаза, например, капли, и парообразная фаза. Жидкая фаза содержит частицы сажи, которые не считаются существенными для процесса копчения. Парообразная фаза имеет большее значение для придания аромата. Копчение может проводиться при двух уровнях температуры, т.е. при температуре окружающей среды, до 30 ºC, и при повышенной температуре, между 50 и 90 ºC. Тепла от тления дерева недостаточно для повышения температуры до уровня между 50 и 90 ºC, поэтому поставляется дополнительно тепло посредством пара или теплообменника. Продолжительность копчения зависит от продукта. Для некоторых продуктов требуется предварительная сушка или сушка или дозревание между этапами копчения. Для регулирования сушки продукта используется кондиционированный воздух, на температуру и влажность которого оказывает воздействие тепло посредством паропровода или электронагреватели. Время нахождения продукта в камере варьируется в диапазоне от нескольких часов до нескольких дней. Продолжительность копчения продукта может варьироваться в диапазоне от 15 минут до 4 часов на фазу. Воздействие на различные среды Парообразная фаза содержит до 200 химических компонентов, не все из которых были идентифицированы. Среди них ряд органических кислот, альдегидов, кетонов, спиртов и полициклических углеводородов. В коптильной камере образуются отложения смолы. 305 П-ООС 17.02-03-2012 Эксплуатационные данные По имеющимся данным дымообразователь может представлять собой небольшой духовой шкаф, в котором стружка от твердой древесины или древесные опилки подаются на основание из уже тлеющего дерева или на электроподогреваемую решетку. Через духовой шкаф выдувается воздух, который переносит дым в коптильную камеру, где и находится продукт. Дым, поступающий в камеру, выпускается в атмосферный воздух или частично рециркулирует. В более сложных системах оборудование может также включать блок кондиционирования воздуха, например, для вентиляции, охлаждения, нагрева или увлажнения воздуха. В более старых типах печей для холодного копчения опилки часто сжигают непосредственно на полу. Применимость Применимо при переработке рыбы и морепродуктов, мяса, сыра, а также фруктов и овощей. Справочная литература [41, Совет министров северных стран, 2001 г.] 7.2.5.3 Жидкий дым Описание Жидкий дым образуется посредством конденсации дыма, с последующей фракционной перегонкой для уменьшения содержания смолистых веществ и других загрязняющих веществ. Получаемый раствор разбавляется водой и распыляется на продукт. В некоторых случаях его добавляют в рассол для посола/вяления и вводится в продукт в целях придания аромата. Преимущество заключается в том, что аромат дыма достигается без копчения и, таким образом, в значительной мере можно избежать образования таких компонентов дыма, которые, вероятно, оказывают вредное воздействие на здоровье. Поскольку выбросы дыма отсутствуют, необходимость в очистке выбросов в значительной мере уменьшается. Экологические эффекты от внедрения метода Уменьшение выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух, например, запаха/ЛОС. При таком методе копчения смола не образуется. Эксплуатационные данные При копчении/варке венских сосисок, согласно проведенным в Дании измерениям, образуются выбросы в 2 – 3 миллиона единиц измерения запаха на партию из печи с использованием скруббера и выбросы порядка 100000 единиц измерения запаха из печи, в которой использовался жидкий дым (неопубликованные результаты, Датский научно-исследовательский институт мяса (DMRI)). Поэтому можно предположить, что при использовании жидкого запаха можно устранить запах. Тем не менее, необходимо подчеркнуть, что аромат дыма, получаемый при использовании жидкого дыма, отличается от аромата, достигаемого традиционным копчением; этот факт не всегда приемлем для потребителей из-за вкуса или запаха. Поэтому выбор в пользу жидкого дыма для переработанных мясных продуктов не всегда возможен. Применимость Применимо при переработке рыбы и морепродуктов, мяса, сыра, а также фруктов и овощей. Примеры предприятий Используется при переработке мяса, например, в производстве венских сосисок. Справочная литература [41, Совет министров северных стран, 2001 г.] 306 П-ООС 17.02-03-2012 7.2.5.4 Дым при трении Описание Дым образуется при трении между деревом и быстро вращающимся шероховатым валом, которое создает пиролиз. Дым является мягким и почти не содержит канцерогенных соединений. Технологический процесс можно выполнять в закрытой системе с рециркуляцией, так что использование камеры догорания или другой системы очистки дыма не требуется. Для данного метода необходимо более точное регулирование объема образующегося дыма посредством изменения давления между колесом или диском и деревом. Экологические эффекты от внедрения метода Уменьшение потребления энергии и воды. Уменьшение загрязнения сточных вод. Уменьшение образования смолы. Эксплуатационные данные По имеющимся данным энергосбережение часто составляет 50 % от потребления энергии. Отложения в коптильной камере в результате воздействия мягкого дыма составляют менее 10 % отложений, образуемых при использовании дыма от древесной стружки. Соответственно, очистка становится легче, а использования мощных детергентов удается избежать. В сточных водах присутствует меньше органических соединений, и экономия воды достигается благодаря более продолжительным интервалам между операциями по очистке. Применимость Применимо при переработке рыбы и морепродуктов, мяса, сыра, а также фруктов и овощей. Примеры предприятий Используется при переработке рыбы. Справочная литература [41, Совет министров северных стран, 2001 г.] 7.2.5.5 Дым от перегретого пара Описание Пиролиз древесной стружки/обрезков может проводиться также посредством подачи на древесную стружку перегретого пара, который передает дым и аромат на продукты. При этом уменьшается количество соединений в дыме, а добавочное количество подаваемого воздуха можно свести к минимуму. Поскольку избыточный пар можно конденсировать, то количество выбросов является низким. Очистка также становится легче благодаря более низкому уровню отложений смолы в коптильной камере. Экологические эффекты от внедрения метода Уменьшение выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух. Уменьшение образования смолы. Применимость Применимо при переработке рыбы и морепродуктов, мяса, сыра, а также фруктов и овощей. Справочная литература [41, Совет министров северных стран, 2001 г.] 7.2.6 Варка В рамках сектора ППНМ для варки существует несколько технических методов, которые описаны в разделах с 7.2.6.1 по 7.2.6.6. Такие технические методы также используются для варки, например, мяса и рыбы перед консервированием в металлических банках, бутылках и стеклянных банках (см. раздел 7.2.8). 7.2.6.1 Печи на водяной бане – варочная вода 307 П-ООС 17.02-03-2012 Описание Печи на водяной бане позволяют добиться наиболее равномерного нагрева. Тем не менее, погружение в горячую воду вызывает потерю массы и приводит к выделению белков и жиров в воду, верхний слой которой можно снять для извлечения побочных продуктов и предотвращения загрязнения ими сточных вод. При этом возрастает возможность повторного использования варочной воды. Повторное использование варочной воды можно увеличить посредством применения мембранных систем для очистки воды. Экологические эффекты от внедрения метода Уменьшение потребления воды. Уменьшение загрязнения сточных вод. Извлечение побочных продуктов из варочной воды. Воздействие на различные среды Для варки в печах на водяной банке необходимо большое количество воды и энергии. Эксплуатационные данные По имеющимся данным после варки рыбы в воду может выделяться приблизительно 3 – 4 г жира/кг жирной рыбы. Побочные продукты, например, жирные кислоты и ароматические вещества, извлекаются из варочной воды. При использовании печей на водяной бане для варки мяса перед консервированием в металлические банки образуются сточные воды, загрязненные жиром, белками и остатками мяса. Применимость Широко применимо в секторе ППНМ, например, для мяса, рыбы, моллюсков и овощей. Справочная литература [89, Статьи в Италии, 2001 г., 134, AWARENET, 2002 г.] 7.2.6.2 Печи на водяной бане – использование воды вместо рассола Описание Варка в воде вместо рассола уменьшает минерализацию сточных вод. Экологические эффекты от внедрения метода Уменьшение минерализации сточных вод. Эксплуатационные данные Для некоторых рецептов может потребоваться варка в рассоле. Применимость Широко применимо в секторе ППНМ, например, для мяса, рыбы, моллюсков и овощей. Справочная литература [134, AWARENET, 2002 г.] 7.2.6.3 Распылительная печь Описание Распылительные печи позволяют добиться хорошей равномерности нагрева и использования меньшего количества воды и энергии, чем в печах на водяной бане. Они действуют посредством одновременного теплового действия воды, направляемой через распылители, и насыщенного пара, который поднимается над нагреваемыми коллекторами накопления внизу печи. Экологические эффекты от внедрения метода Уменьшение потребления воды и энергии по сравнению с печами на водяной бане. Воздействие на различные среды Потребление энергии, например, для производства пара. 308 П-ООС 17.02-03-2012 Применимость Широко применимо в секторе ППНМ, например, для мяса, рыбы, моллюсков и овощей. Справочная литература [134, AWARENET, 2002 г.] 7.2.6.4 Паровая печь Описание Паровые печи похожи на распылительные печи, но в них отсутствует распылитель воды. Нагрев происходит благодаря пару, образующемуся из воды, нагреваемой в коллекторе накопления. Варка паром уменьшает потребление воды и образование и загрязнение сточных вод. Экологические эффекты от внедрения метода Уменьшение потребления воды. Уменьшение образования и загрязнения сточных вод. Воздействие на различные среды Потребление энергии, например, для производства пара. Эксплуатационные данные При использовании паровой печи для варки мяса перед консервированием в металлические банки образуются сточные воды, загрязненные жиром, белками и остатками пищевых продуктов. Применимость Широко применимо в секторе ППНМ, например, для мяса, рыбы, моллюсков и овощей. Справочная литература [89, Статьи в Италии, 2001 г., 134, AWARENET, 2002 г.] 7.2.6.5 Печь Описание Печи обработки горячим воздухом включают систему рециркуляции для горячего воздуха, полученного при прохождении через теплообменники, и парового сопла для регулирования поверхностной влажности пищевых продуктов. Печи обработки горячим воздухом более равномерно распределяют тепло, чем другие печи, поэтому время и температуру варки можно снизить, тем самым сокращая потребление энергии. Экологические эффекты от внедрения метода Уменьшение потребления воды и энергии. Применимость Широко применимо в секторе ППНМ, например, для мяса, рыбы и овощей. Справочная литература [134, AWARENET, 2002 г.] 7.2.6.6 Микроволновая печь Описание В микроволновой печи пищевые продукты нагреваются при прохождении микроволн через них. Образуемое в результате тепло внутри пищевых продуктов способствуют их быстрой варке. Экологические эффекты от внедрения метода Уменьшение потребления воды и энергии. Применимость Широко применимо в секторе ППНМ, например, для мяса, рыбы, моллюсков и овощей. 309 П-ООС 17.02-03-2012 Справочная литература [134, AWARENET, 2002 г., 231, Издательство Оксфордского университета, 2002 г.] 7.2.7 Жарение 7.2.7.1 Рециркулирующие и отработавшие выхлопные газы Описание Выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух зависят от рабочей температуры жарения, например, высокая температура жарения в 180 – 200 °C приведет к более быстрому образованию продуктов распада масла, чем в случае жарения при более низких температурах. Воздух над обжарочным аппаратом экстрагируется и удаляется. Такой отработанный воздух содержит ЛОС и может привести к возникновению жалоб на запах. Извлечение масла и тепла и рециркуляция выхлопных газов в горелке минимизирует такие выбросы. Экологические эффекты от внедрения метода Уменьшение выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух, в том числе запаха. Извлечение масла. Извлечение энергии. Очистка выхлопных газов. Эксплуатационные данные Например, при регулировании технологического процесса жарения чипсов, обеспечение того, что технологический процесс жарения оканчивается, когда конечное содержание влаги находится в критическом интервале в от 1 до 2 %, приводит к минимизации выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух. Более того, в целях энергосбережения в вытяжном шкафу обжарочного аппарата устанавливаются теплообменники. На рисунке 7.11 изображена система извлечения тепла и масла, применяемая на обжарочных аппаратах. Рисунок 7.11 - Извлечение тепла и масла: теплообменники, установленные в вытяжном шкафу обжарочного аппарата Применимость 310 П-ООС 17.02-03-2012 Применимо в рыбном секторе, мясном секторе и секторе домашней птицы, а также секторе по жарению картофеля. Справочная литература [85, Агентство по охране окружающей среды Англии и Уэльса, 2000 г.] 7.2.8 банках Консервирование в металлических банках, бутылках и стеклянных 7.2.8.1 Избегание варки перед консервированием в металлические банки, бутылки и стеклянные банки, если пищевой продукт можно сварить во время стерилизации Описание Перед консервированием в металлические банки, бутылки и стеклянные банки пищевые продукты можно сварить до помещения их в упаковочную емкость. Для такой предварительной варки используются печи на водяной бане, распылительные печи, паровые печи, печи обработки горячим воздухом и микроволновые печи (см. разделы с 7.2.6 по 7.2.6.6). Предварительной варки можно избежать, если пищевой продукт можно сварить впоследствии, во время стерилизации (см. разделы 7.2.8.4 и 7.2.8.5). Экологические эффекты от внедрения метода Уменьшение потребления воды и энергии. Уменьшение образования и загрязнения сточных вод. Эксплуатационные данные В рыбном секторе рыбу среднего и крупного размера, например, варят перед консервированием в металлические банки. Мелкую рыбу, как сардины, консервируют в металлические банки целиком и затем варят в металлических банках во время стерилизации. Обстоятельства, в которых предварительной варки можно избежать и она осуществляется на этапе стерилизации, зависят от таких факторов, как размер кусков пищевых продуктов; размер металлических банок, бутылок или стеклянных банок; рецепт; обеспечение качества продукта и продолжительность времени стерилизации. Применимость Широко применимо в секторе ППНМ, для пищевых продуктов, предназначенных для консервирования в отварном виде. Справочная литература [134, AWARENET, 2002 г.] 7.2.8.2 Автоматическое наполнение, включающее переработку проливов Описание В случае пищевых продуктов, которые консервируются в жидкой форме, для заправки пряностями могут использоваться автоматические системы наполнения, включающего переработку пролитых жидкостей, такие как соус, рассол или масло, в системе с замкнутым циклом. Экологические эффекты от внедрения метода Если горячую воду можно использовать повторно, потребление воды и энергии уменьшается. Уменьшение загрязнения сточных вод. Эксплуатационные данные При консервировании рыбы в металлические банки, такие банки наполняются рассолом, соусом или маслом. Жидкости для заправки пряностями могут проливаться, вызывая загрязняющую нагрузку сточных вод и приводя к неполному использованию технологических материалов, если они не извлекаются. Загрязнение 311 П-ООС 17.02-03-2012 воды, например, в стерилизационном аппарате, из-за пролива материала по стенкам банок снижает возможность повторного использования такой воды. Применимость Широко применимо, например, при консервировании мяса, рыбы, ракообразных, моллюсков и овощей в металлические банки, бутылки и стеклянные банки. Движущая сила внедрения Уменьшение потребления воды и экономии на очистке сточных вод. Справочная литература [134, AWARENET, 2002 г.] 7.2.8.3 Извлечение плавающего масла при промывании наполненных металлических банок, бутылок и стеклянных банок Описание Наполненные металлические банки, бутылки и стеклянные банки промываются водой и детергентами для полного удаления жидкости, пролитой во время наполнения, например, соусов, рассолов или масла. Используемое количество воды зависит от того, каким образом перемещались металлические банки, бутылки и стеклянные банки. Из промывочной ванны можно извлечь плавающее масло, что увеличивает возможность повторного использования раствора воды и детергентов и уменьшает загрязнение сточных вод. Экологические эффекты от внедрения метода Уменьшение потребления воды и образования сточных вод. Применимость Применимо при очистке металлических банок, бутылок и стеклянных банок, наполненных растительным маслом, пищевыми продуктами, которые содержат жир или масло или которые консервируются в металлических банках в масле. Движущая сила внедрения Уменьшение потребления воды и экономия на очистке сточных вод. Справочная литература [134, AWARENET, 2002 г.] 7.2.8.4 Стерилизация партиями после наполнения металлических банок, бутылок и стеклянных банок Описание Наполненные и закрытые металлические банки, бутылки и стеклянные банки помещаются в корзины стерилизационного аппарата, например, автоклав, работающий партиями, и нагреваются до установленной температуры столько времени, сколько необходимо для обеспечения надлежащей стерилизации и консервирования продукта. Некоторые пищевые продукты также могут свариться во время этого технологического процесса. После стерилизации металлические банки, бутылки и стеклянные банки охлаждаются до 25 – 35 ºC хлорированной водой. Экологические эффекты от внедрения метода Уменьшение потребления воды и образования сточных вод. Воздействие на различные среды Сточные воды после стерилизации могут содержать некоторые следы масла, соусов и рассолов, если металлические банки не были предварительно очищены должным образом. Эксплуатационные данные Для минимизации использования воды используются автоклавы с оборудованием для хранения воды. Кроме того, вода рециркулирует для охлаждения металлических банок и повторно используется при операциях очистки, если ее больше нельзя использовать при стерилизации. 312 П-ООС 17.02-03-2012 Применимость Широко применимо в секторе ППНМ, например, при консервировании мяса, рыбы, ракообразных, моллюсков, овощей, молока, пива и масла. Справочная литература [134, AWARENET, 2002 г.] 7.2.8.5 Непрерывная стерилизация после наполнения металлических банок, бутылок и стеклянных банок Описание Стерилизационные аппараты непрерывного действия позволяют точно регулировать условия обработки и, таким образом, производить более однородные продукты. Они вызывают постепенные изменения давления внутри металлических банок, бутылок и стеклянных банок и, поэтому, уменьшают напряжение на швах по сравнению с оборудованием по обработке партий продукта. Стерилизационные аппараты непрерывного действия, например, варочные аппараты с охладителем, могут незначительно отличаться по конструкции и размеру и могут работать непрерывно. Некоторые модели могут вмещать до 25000 металлических банок, бутылок или стеклянных банок. При этом банки перемещаются по конвейеру через три секции туннеля, в которых поддерживается разное давление для предварительного нагрева, стерилизации и охлаждения. Во время предварительного нагрева и стерилизации пищевые продукты могут свариться. Экологические эффекты от внедрения метода Уменьшение потребления воды и энергии. Уменьшение образования сточных вод. Воздействие на различные среды Сточные воды после стерилизации могут содержать некоторые следы масла, соусов и рассолов, если металлические банки не были предварительно очищены должным образом. Эксплуатационные данные При использовании стерилизационного аппарата непрерывного действия, например, варочного аппарат с охладителем, вода непрерывно используется повторно и по мере необходимости вода добавляется для замещения минимальной потери при выпаривании, таким образом, регулируя количество потребляемой воды и энергии. Вода повторно используется для очистки, если ее больше нельзя использовать при стерилизации. Среди основных недостатков непрерывной стерилизации отмечают большой запас полуфабрикатов, который будет потерян при возникновении поломки и в некоторых случаях, могут возникать проблемы с коррозией металла и загрязнением термофильными бактериями, если не предприняты соответствующие профилактические меры. Применимость Широко применимо в секторе ППНМ, например, при консервировании мяса, рыбы, ракообразных, моллюсков, овощей, молока, пива и масла. Справочная литература [134, AWARENET, 2002 г., 232, Феллоуз П. Дж., ] 7.2.9 Выпаривание Сушка и выпаривание часто являются основными технологическими процессами, затрачивающими энергию в пределах сектора ППНМ. На некоторых существующих предприятиях применяются сложные комбинации разных технических методов для различных операций на отдельных установках. Выпаривание широко применяется 313 П-ООС 17.02-03-2012 для увеличения содержания твердых частиц в жидкостях. Иногда выпаривание выполняют в качестве предварительного этапа перед сушкой, что можно выполнять с помощью самых разнообразных технических методов. Теоретически для выпаривания воды требуется 0,611 кВт-ч/кг (2,2 МДж/кг). На практике показатели в значительной степени зависят от метода выпаривания и типа используемого сушильного аппарата и могут варьироваться в диапазоне 0,556 – 0,972 кВт-ч/кг (2,0 – 3,5 МДж/кг). Потребление энергии для сушки может быть меньше, если содержание сухого вещества в мокром материале выше. Этого можно добиться посредством предварительного выпаривания или при использовании специального оборудования для удаления воды, как, например, прессы или центрифуги. Паровые сушилки могут потреблять значительно меньше энергии, если они охватывают больше этапов (см. раздел 7.7.5.8). Иногда исходящие газы из топочного оборудования для генерирования тепла и электричества (см. раздел 7.2.13.1.1) используются для сушки продуктов, тем самым уменьшая потребление энергии. Испарители с падающей пленкой можно использовать для однократного и многоступенчатого выпаривания. Они представляют собой длинные, трубчатые конструкции, изготовленные из нержавеющей стали. Жидкость вводится вверху испарителя и в виде тонкой пленки стекает по внутренней поверхности нагреваемых труб или пластин, которые установлены в испаритель. Принцип выпаривания с падающей пленкой показан на рисунке 7.12. Рисунок 7.12 - Принцип выпаривания с падающей пленкой [39, Молочная ассоциация Германии, 2001 г.] Схема системы выпаривания приведена на рисунке 7.13. 314 П-ООС 17.02-03-2012 Рисунок 7.13 - Сгущение молока с использованием падающей пленки 7.2.9.1 Многоступенчатое выпаривание Описание Испарители могут работать однократно, или выпаривание может проходить в несколько этапов с использованием нескольких испарителей, работающих последовательно. Каждый испаритель рассматривается как определенное воздействие. В случае систем испарителей с многократным воздействием, продукт, образующийся от одного воздействия испарителя, поступает под следующее воздействие, а имеющий высокую температуру пар, который удаляется от одного воздействия испарителя, используется для нагрева продукта с более низкой температурой при следующем воздействии испарителя. Поверхности внутри испарителя нагреваются паром, который вводится в верхнюю часть испарителя. При этом для выпаривания водяных паров из жидкости на первом этапе используется свежий пар или исходящие газы из других операций, что является примером извлечения/повторного использования энергии. Выпаренная вода все еще содержит достаточно энергии, чтобы использовать ее в качестве источника тепла для следующего этапа и т.д. Вакуум применяется в цепи многократного воздействия для обеспечения выпаривания воды. Обрабатываемая жидкость проходит через ряд испарителей так, что она подвергается нескольким этапам выпаривания. Таким образом, одна часть пара, вводимая в первый испаритель, может удалить от трех до шести частей воды из жидкости. Экономия энергии увеличивается по мере увеличения количества этапов выпаривания. Последовательность может включать до семи этапов, но наиболее распространена схема от трех до пяти этапов. На последнем этапе при остужении с использованием воды для охлаждения может конденсироваться пар. Некоторые пары можно отвести от испарителей для использования в качестве источников тепла для других технологических процессов. Чтобы добиться дополнительной эффективности пара, водяные пары на выходе каждого из этапов выпаривания можно сжать (см. раздел 7.2.9.2) для увеличения их 315 П-ООС 17.02-03-2012 энергии перед использованием в качестве нагревающей среды для следующего испарителя. Экологические эффекты от внедрения метода Уменьшение потребления энергии, например, путем введения выпаренных водяных паров на следующий этап испарителя, в котором температура ниже, чем на предыдущем этапе. Эксплуатационные данные Поскольку тепло используется для последующего этапа выпаривания, многоступенчатые испарители экономят энергию. Для сравнения, однократное выпаривание не дает возможности извлекать тепло. Потребность в паре для однократных испарителей составляет от 1,2 до 1,4 т/т выпаренной воды. В таблице 7.20 приведено сравнение данных о потреблении энергии для испарителей с различным количеством этапов с использованием термической паровой повторной компрессии (TVR) (см. раздел 7.2.9.2.2). Дополнительной экономии энергии можно добиться при использовании механической паровой повторной компрессии (MVR) (см. раздел 7.2.9.2.1), что также видно из таблицы. Таблица 7.20 - Сравнение эффективности испарителей многократного воздействия в молочной промышленности Тип испарителя TVR 3 этапа TVR 4 этап TVR 5 этапов TVR 6 этапов TVR 7 этапов MVR, однократно Общее энергии (кВт-ч/кг воды) 0,140 0,110 0,084 0,073 0,060 0,015 потребление выпаренной По имеющимся сообщениям, в сахарном секторе сахарный сироп, образующийся в результате очистки от примесей, содержит 15 % сухого вещества, и для экстракции сахара необходимо увеличить такое содержание сухого вещества. Технологический процесс выпаривания позволяет увеличить содержание сухого вещества с 15 до более чем 68 %. Он основывается на принципе теплообмена между сахарным сиропом и паром, образующимся в бойлере. В случае многоступенчатого испарителя теплообмен происходит между сахарным сиропом и паром с низким давлением. При этом перерабатывается пар, полученный из сиропа после первого обмена теплом. На практике пар низкого давления из генератора конденсируется после прохождения теплообмена и возвращается в бойлер. При таком же обмене выпаривается часть воды из сахарного сиропа, а образующийся при этом пар оказывает второе тепловое воздействие, при котором выпаривается следующая часть воды. Подобным образом воздействия следуют один за другим. Операцию можно повторять в общей сложности до шести раз. Ослабевающий уровень давления и температуры при переходе от одного воздействия к другому дает возможность повторять операцию несколько раз при почти неизменном количестве энергии. Например, крупный молочный завод производит сухие продукты, свежие продукты полутвердые сыры и масло. Общее количество перерабатываемого молока в 2000 г. составило примерно 321000 литров, а общее количество 316 П-ООС 17.02-03-2012 произведенной сухого молока и сухой сыворотки составило около 19000 тонн. На данном молочном заводе используются как однократный испаритель, так и испаритель с падающей пленкой, включающий 5 этапов. Однократный испаритель характеризуется приемной способностью в 30000 л/ч и использует MVR для предварительного концентрирования и термической паровой повторной компрессией для концентрирования. Испаритель в 5 этапов характеризуется приемной способностью в 22000 л/ч и использует термическую паровую повторную компрессию для предварительного концентрирования и концентрирования. Как сообщается, при использовании испарителя в 5 этапов экономится энергия. Применимость Применимо в сахарной промышленности; при переработке крахмала; при концентрации томатного, яблочного и цитрусового соков; и при сгущении молока и сыворотка. Справочная литература [39, Молочная ассоциация Германии), 2001 г., 61, Европейский комитет производителей сахара (CEFS), 2001 г., 65, Германия, 2002 г.] 7.2.9.2 Сжатие/повторная компрессия пара Посредством сжатия иссходящих паров можно значительно сократить потребность в энергии для технологического процесса концентрирования в секторе ППНМ. Например, при варке сусла на пивоваренных заводах, когда раствор концентрируется посредством конденсации, выделяется водяной пар. Тепло, поставляемое для выпаривания воды и концентрирования раствора, можно извлечь посредством конденсации выделяющегося пара. Среди распространенных типов используемых компрессоров выделяются роторные компрессоры, винтовые компрессоры, центробежные турбокомпрессоры и воздуходувные аппараты. Чтобы обеспечить удержание тепла конденсации в паре, который будет использоваться для подачи дополнительного тепла в технологическом процессе концентрирования, конденсация пара должно проходить при температуре выше точки кипения. Чтобы повысить температуру конденсации, пар сжимают на 0,1 – 0,5 бар (0,1 – 0,5 гПа). Затем для возвращения тепла конденсации из сжатого пара на установку для концентрирования используется теплообменник. Помимо энергии, необходимой для работы компрессора, дополнительная подача энергии не требуется. Соотношение извлеченной энергии и подаваемой энергии, т.е. показатель производительности может даже составлять 40. В дополнение к экономии энергии и снижению энергозатрат еще одна важная причина для конденсации паров – это уменьшение выделения запаха. Обоснованность внедрения технологических методов сжатия пара в значительной мере зависит от инвестиционных расходов и окупаемости по причине более низких эксплуатационных затрат. На это решение также могут повлиять отличающиеся и изменяющиеся энергозатраты в разных странах. В некоторых секторах эксплуатация носит сезонный характер, например, 50 дней для помидоров и, поэтому, продолжительность работы также является важным фактором. 7.2.9.2.1 Механическая паровая повторная компрессия Описание Выпаренный пар сжимают посредством механического компрессора и затем повторно используют в качестве источника тепла. Скрытое тепло превышает входную мощность компрессора, и коэффициент полезного действия (КПД) является высоким. В случае MVR сжимают весь пар, поэтому достигается высокая степень извлечения тепла. Система приводится в действие электричеством, но для достижения высоких температур ей необходимо устройство для доведения, 317 П-ООС 17.02-03-2012 нагреваемое паром. Используются два типа компрессоров, т.е. вентилятор и высокоскоростная турбина. На практике вентилятор является наиболее широко используемым типом компрессора, поскольку он характеризуется лучшей энергетической эффективностью. Принцип работы механическая паровая повторная компрессия показан на рисунке 7.14. Рисунок 7.14 - Принцип испарителя механической паровой повторной компрессии Экологические эффекты от внедрения метода Уменьшение выделения запаха. Уменьшение потребления энергии по сравнению с TVR (см. раздел 7.2.9.2.2). Уменьшение необходимости в очистке благодаря меньшему скоплению сгоревшего продукта. Воздействие на различные среды Электричество необходимо для питания компрессора пара. Механическая паровая повторная компрессия создает шум, поэтому необходима звукоизоляция. Эксплуатационные данные По имеющимся данным, потребление энергии испарителем с механической паровой повторной компрессией составляет приблизительно 10 кВт-ч/т выпаренной воды, при незначительном потреблении пара. Поскольку повторно сжимается весь пар, а не какая-то его часть, что происходит в случае испарителей с термической паровой повторной компрессией, достигается более высокая степень извлечения тепла. Кроме того, нужна более низкая температура выпаривания, что приводит к меньшему выгоранию продукта. В таблице 7.20 показано, что можно получить большей экономии энергии при использовании механической паровой повторной компрессии по сравнению с термической паровой повторной компрессией. Например, на молочном заводе в Японии усовершенствовали технологический процесс для сухого молока и установили испаритель с механической паровой повторной компрессии, работающий в 4 этапа, для замены существующего испарителя с термической паровой повторной компрессией, работающего в 4 этапа. После принятия системы механической паровой повторной компрессии было необходимо поддерживать проектную испаряющую способность, а также предотвращать выгорание молока и загрязнение поверхности теплопроводящих труб в испарители. Установили испаритель с падающей пленкой и автоматическая система контроля для регулирования рабочих параметров, например, скорости потока, температуры и давления. Механическая паровая повторная компрессия успешно работает, при этом тщательные осмотр проводится каждые два года. Было 318 П-ООС 17.02-03-2012 достигнуто снижение эксплуатационных расходов до 75 %, в основном в результате уменьшения потребления пара. На рисунке 7.15 изображен новый испаритель с MVR, работающий в 4 этапа. Рисунок 7.15 - Графическое представление системы испарителя молока с механической паровой повторной компрессией, работающей в 4 этапа Основываясь на примере молочного завод в Финляндии, система механической паровой повторной компрессией собирает весь пар из испарителя и сжимает его с использованием механической энергии перед его возвращением в испаритель. Тепловая энергия не подается, за исключением пара, необходимого для пуска системы. Электричество требуется только для работы испарителя. На данном предприятии механическая паровая повторная компрессия может выпарить 100 – 125 кг воды, используя 1 кВт энергии. Основываясь на примере пивоваренного завода в Германии, система конденсации пара отводит пары кипящей жидкости, образующиеся в технологическом процессе варки сусла, из вихревого чана и сжимает их в механическую паровую повторную компрессию. Сжатые пары повторно используются в качестве нагревающей среды для технологического процесса кипячения. Преимущества конденсации паров включают уменьшение потерь тепла и воды, улучшения в балансе горячей воды для операции и уменьшение выделения запаха. По сообщениям приблизительно 1/3 электроэнергии, потребляемой варочным цехом, уходит на приведение в действие системы компрессора пара. Применимость Применимо при производстве сахара; переработке крахмала; концентрации томатного, яблочного и цитрусового сока; пивоварении и при сгущении молока и сыворотки. Большинство новых испарителей оборудовано системой механической паровой повторной компрессией. Экономические показатели Поскольку системы механической паровой повторной компрессии приводятся в действие электричеством, а не паром, эксплуатационные расходы значительно 319 П-ООС 17.02-03-2012 меньше, чем для термической паровой повторной компрессии. Например, эксплуатационные расходы на испаритель механической паровой повторной компрессии, работающий в 3 этапа, составляют примерно половину расходов на традиционный испаритель с термической паровой повторной компрессией, работающий в 7 этапов. Разница в эксплуатационных затратах на термическую паровую повторную компрессию и механическую паровую повторную компрессию возрастает с увеличением мощности испарителя, как показано на рисунке 7.16. Рисунок 7.16 - Сравнение эксплуатационных расходов на испарители с термической паровой повторной компрессией и механической паровой повторной компрессией На примере молочного завода в Японии стоимость нового испарителя с механической паровой повторной компрессией составила 1,5 миллиона евро по сравнению с 1,3 миллионами евро за новый испаритель с термической паровой повторной компрессией. При скорости выпаривания в 30 т/ч эксплуатационные расходы на испаритель с механической паровой повторной компрессией составили 175000 евро за год по сравнению с предшествующими эксплуатационными расходами в 680000 евро за год для испарителя с термической паровой повторной компрессией, т.е. экономия составила около 75 %. Примеры предприятий Молочные заводы в Японии и Финляндии и крупный пивоваренный завод в Германии. Справочная литература [39, Молочная ассоциация Германии, 2001 г., 42, Совет министров северных стран, и др., 2001 г., 65, Германия, 2002 г., 70, UNEP, и др., 2000 г., 128, CADDET Энергетическая эффективность, 1992 г.] 7.2.9.2.2 Термическая паровая повторная компрессия Описание 320 П-ООС 17.02-03-2012 Термическая паровая повторная компрессия использует компрессоры с вдуванием пара для сжатия пара. Компрессоры с вдуванием пара могут иметь закрепленные или регулируемые инжекторные насадки. В качестве тепловой энергии, необходимой для сжатия, используется острый пар из бойлера. Острый пар проходит через инжекторную насадку и дросселируется до уровня давления получаемого водяного пара. Водяной па захватывается за счет разницы скоростей. Водяной пар и острый пар смешиваются в смесительной камере. Изменение отверстия диффузора для потока определяет давление, при котором смешанный пар покидает компрессор с вдуванием пара. Экологические эффекты от внедрения метода Уменьшение выделения запаха. Воздействие на различные среды Потребление энергии выше, чем MVR. Эксплуатационные данные При сравнении с механической паровой повторной компрессией преимущества, которыми обладает термическая паровая повторная компрессия, заключаются в отсутствии движущихся частей и более высокой надежности при эксплуатации. По сообщениям TVR обеспечивает длительные производственные циклы и снижение частоты очистки. Применимость Применимо при производстве сахара; переработке крахмала; концентрации томатного, яблочного и цитрусового соков; пивоварении и при сгущении молока и сыворотки. Экономические показатели Более низкая закупочная стоимость, но более высокие эксплуатационные расходы, чем для механической паровой повторной компрессии. Справочная литература [39, Молочная ассоциация Германии, 2001 г., 65, Германия, 2002 г., 128, CADDET Энергетическая эффективность, 1992 г.] 7.2.10 Охлаждение Дальнейшая информация по охлаждению приведена в документе «Охлаждение, Справочник по наилучшим доступным техническим методам» [67, ЕК, 2001 г.]. 7.2.10.1 Использование пластинчатого теплообменника для предварительного охлаждения ледяной воды аммиаком Описание Ледяная вода используется в качестве охлаждающей среды, например, для охлаждения молока и овощей. Количество энергии, потребляемой на производство ледяной воды, можно снизить при установке пластинчатого теплообменника для предварительного охлаждения возвращенной ледяной воды аммиаком перед конечным охлаждением в аккумулирующим резервуаром ледяной воды с испарительным змеевиком. В основе лежит тот факт, что температура выпаривания аммиака выше на пластинчатом охладителе, чем когда используется испарительный змеевик, т.е. -1,5 ºC вместо -11,5 ºC. Экологические эффекты от внедрения метода Уменьшение потребления энергии. Воздействие на различные среды Использование аммиака связано с угрозами безопасности. Утечек можно избежать при правильной конструкции, эксплуатации и обслуживании. Эксплуатационные данные 321 П-ООС 17.02-03-2012 По сообщениям производительность существующей системы ледяной воды можно увеличить без дополнительного увеличения производительности компрессора посредством установки пластинчатого охладителя для предварительного охлаждения возвращенной ледяной воды. Например, на молочном заводе такая система предварительного охлаждения позволяет экономить почти 20 % электричества при установке в дополнение к существующей системе ледяной воды. Применимость Система охлаждения широко применяется на новых предприятиях, но она также может применяться на существующих предприятиях. Экономические показатели Цена зависит от существующей системы ледяной воды и от производительности. Например, для молочного завода инвестиционные расходы по оценкам составляют приблизительно 50000 евро, включая пластинчатый охладитель, насос, клапаны, регуляторы, трубопровод и установку. Движущая сила внедрения Уменьшение потребления электроэнергии и/или увеличение охлаждающей способности, без дополнительного инвестирования в новый резервуар для ледяной воды. Примеры предприятий Молочный завод в Швеции. Справочная литература [42, Совет министров северных стран, и др., 2001 г.] 7.2.10.2 Использование холодной воды предварительного охлаждения ледяной водой из реки или озера для Описание Ледяная вода используется в качестве охлаждающей среды, например, для охлаждения молока и овощей. Для предварительного охлаждения ледяной водой можно использовать холодную воду из реки или озера. Экологические эффекты от внедрения метода Потребление электроэнергии до некоторой степени уменьшается, в зависимости от температуры речной воды. Воздействие на различные среды Энергия необходима для подачи воды насосом в охлаждающую башню. Речная вода возвращается без загрязнений, но ее температура становится незначительно выше. Эксплуатационные данные Например, на молочном заводе холодная речная вода подается насосом в охлаждающую башню, где теплая вода из закрытой системы ледяной воды предварительно охлаждается перед конечным охлаждением в резервуаре ледяной воды. Речная вода затем выводится обратно в реку. Система экономит энергию на охлаждение, соответствующую снижению температуры на 7 – 10 ºC. Применимость Применимо на предприятиях, расположенных возле реки с холодной водой. Экономические показатели Система требует наличия трубопровода от реки к предприятию и в обратном направлении, а также эффективной системы насосов и складского резервуара. На примере молочного завода имеются данные об инвестиционных расходах приблизительно в 230000 евро и экономии приблизительно в 23000 евро в год. Движущая сила внедрения 322 П-ООС 17.02-03-2012 Снижение затрат энергии. Примеры предприятий Молочный завод в Швеции. Справочная литература [42, Совет министров северных стран, и др., 2001 г.] 7.2.10.3 Охлаждение по замкнутому циклу Описание Вода используется для охлаждения, например, пастеризатора или бродильного аппарата. Вода рециркулирует по охлаждающей башне или охладителю, подсоединенному к центральной холодильной установке, т.е. она предварительно охлаждается и возвращается на оборудование уже охлажденной. Если существует необходимость в предотвращении роста водорослей или бактериального роста, в рециркулирующую воду можно добавлять химические вещества. В остальных случаях воду для охлаждения можно повторно использовать в целях очистки. Экологические эффекты от внедрения метода Уменьшение потребления воды и уменьшение очистки сточных вод. Воздействие на различные среды Энергия может затрачиваться на охлаждение воды для системы охлаждения. Некоторое количество тепла можно извлечь. Эксплуатационные данные По имеющимся данным охлаждение по замкнутому циклу может сэкономить 80 % потребления воды по сравнению с открытой системой. Это может быть важно в тех регионах, где вода труднодоступна. Использование прямоточной воды для охлаждения, которая не вступает в контакт с материалами ППНМ, не повлечет за собой загрязнения, воду можно сбрасывать непосредственно в водоприемник, тем не менее, вода будет содержать тепловую нагрузку. Прямоточное прохождение незагрязненной воды для охлаждения через КОССВ увеличивает потребление энергии и становится причиной разбавления, не уменьшая общую нагрузку, поэтому непосредственное сбрасывание предпочтительно. В рециркулирующих системах охлаждающих башен вода для охлаждения постоянно рециркулирует по охлаждающей башне. Тем не менее, прохождение воды по охлаждающей башне характеризуется высоким уровнем растворенного кислорода, что может вызывать коррозию внутри системы, а испарение воды в башне может вызывать скопление взвешенных твердых частиц. Для рециркулирующей воды может потребоваться очистка для предотвращения коррозии, а часть воды необходимо периодически сбрасывать для предотвращения скопления чрезмерного количества растворенных твердых частиц. Также необходимо принять меры предосторожности для контроля условия роста бактерий Legionella, которые через распыления из охлаждающих башен могут стать источником легионеллеза. Системы с замкнутым циклом минимизируют коррозию, а растворенные твердые частицы не накапливаются. В случае более крупного источника воды, такого как крупная полноводная река, воздействие на различные среды, связанное с охлаждением по замкнутому циклу, может быть более значительным. Если необходимый объем воды можно взять из реки и река может принять тепловую нагрузку без значительного вреда, оказываемого на водную флору и фауну, или без создания препятствий другим пользователям поверхностных вод, а вода при этом не загрязняется, то прямоточное охлаждение может представлять собой лучший вариант с точки зрения охраны окружающей среды. В случае прямоточной воды для охлаждения для ее подачи насосом от источника и с предприятия также требуется энергия. Если меры для 323 П-ООС 17.02-03-2012 предотвращения утечек из охлаждаемой системы не предпринимаются, то возможен сброс загрязненных сточных вод. На примере пивоваренного завода производительностью в 500000 гл/год система охлаждения по замкнутому циклу была введена для туннеля в целях замещения открытой системы охлаждения, использующей пресную воду. По оценкам уменьшение потребления воды составило 50000 м3/год. Как сообщается, для охлаждения бродильного аппарата охлаждение по замкнутому циклу с использованием охладителя и рециркуляционного насоса способствует улучшенному охлаждению. При производстве сахара вода для охлаждения используется на предприятия для электрогенерирующих турбин. Как правило, вода для охлаждения будет забираться из реки и проходить через турбину перед ее сбросом обратно в реку. Применимость Применимо на молочных, пивоваренных заводах, при производстве безалкогольных напитков и производстве сахара и сахарной свеклы. Экономические показатели В случае бродильного аппарата сообщают о средних возможных затратах, но о кратком периоде окупаемости. Для вышеуказанного примера пивоваренного завода инвестиционные расходы на установку охлаждающей башни и другого необходимого оборудования составили 45000 долларов США (до 1996 г.), а период окупаемости составил приблизительно один год. Движущая сила внедрения Уменьшение потребления воды и последующее уменьшение сточных вод, а также связанная с этим экономика финансовых средств. Справочная литература [13, Агентство по охране окружающей среды Англии и Уэльса, 2000 г., 23, «Envirowise (UK) and Dames & Moore Ltd», 1998 г., 59, «Danbrew Ltd.», 1996 г., 222, CIAA-Federalimentare, 2003 г., 223, Италия М. Фрей, 2003 г.] 7.2.11 Шоковая заморозка Информацию о связанных с замораживанием технических методов, см. раздел 7.2.15. 7.2.11.1 Энергетическая эффективность при глубокой заморозке Основной экономии энергии можно добиться при охлаждении и шоковой заморозке. Экономия возможна при точной регулировке рабочих параметров, таких как температура испарения, скорость конвейерной ленты и мощность воздуходувного аппарата в морозильном туннеле. Эти параметры зависят от перерабатываемого продукта и объема производства. Потребление энергии в электрических системах в морозильном туннеле можно удерживать на максимально низком уровне при использовании преобразователей частоты (см. раздел 7.2.13.9) в воздуходувных аппаратах, распределительном конвейере и при установке высокоэффективного энергосберегающего освещения. 7.2.11.2 Понижение давления конденсации Описание Эффективность или КПД морозильного аппарата во многом определяется давлением испарителя и давлением конденсации. Понижение давления 324 П-ООС 17.02-03-2012 конденсации увеличивает КПД и уменьшает потребление электричества. Давление конденсации удерживается на максимально низком уровне посредством использования достаточного количества узлов конденсации. Экологические эффекты от внедрения метода Уменьшение потребления энергии. Применимость Применимо при глубокой заморозке и замораживании пищевых продуктов в упаковке и без упаковки. Справочная литература [31, VITO, и др., 2001 г., 32, Ван Баэл Дж., 1998 г.] 7.2.11.3 Понижение температуры конденсации Описание Понижение температуры конденсации увеличивает КПД и уменьшает потребление электроэнергии. Такого понижения можно достигнуть посредством установки змеевиков конденсатора соответствующей емкости так, чтобы даже летом, в разгар сезона для овощного сектора, можно было добиться достаточно низких температур конденсации. Низких температур можно добиться, если содержать конденсаторы в чистоте и заменять те, которые подверглись сильной коррозии. Засорившиеся конденсаторы становятся причиной увеличения температуры конденсации, при этом также снижается охлаждающая способность, поэтому возможно, что необходимая температура не будет достигнута. Обеспечение того, что поступающий в конденсаторы воздух является как можно более холодным, способствует понижению температуры конденсации. Чем теплее воздух на входе в конденсатор, тем выше температура конденсации. Такое влияние можно минимизировать посредством помещения конденсатора в тень, при необходимости предотвращая рециркуляцию теплого воздуха, удаляя преграды на пути потока воздуха и проведения шоковой заморозки ночью. Экологические эффекты от внедрения метода Уменьшение потребления энергии. Эксплуатационные данные Понижение температуры конденсации на 1 ºC увеличивает КПД на 2 %. Понижение температуры конденсации на 5 ºC приводит к уменьшению потребления электроэнергии на 10 %. Применимость Применимо при глубокой заморозке и замораживании пищевых продуктов в упаковке и без упаковки. Справочная литература [32, Ван Баэл Дж., 1998 г., 69, Агентство по охране окружающей среды Англии и Уэльса, 2001 г.] 7.2.11.4 Повышение температуры испарения Описание Повышение температуры испарения улучшает энергетическую эффективность. Для этой цели можно проводить одновременную оптимизацию различных морозильных туннелей, как показано на рисунке 7.17. Такую оптимизацию необходимо выполнять заново после каждой остановки туннеля, переработки отличающегося продукта и установки другой скорости потока. Экологические эффекты от внедрения метода 325 П-ООС 17.02-03-2012 Уменьшение потребления энергии. Эксплуатационные данные По сообщениям, если температура испарения повышается на 1 ºC, КПД увеличивается на 4 %, а хладопроизводительность увеличивается на 6 %. Проводимое фламандцами исследование о потреблении энергии во время шоковой заморозки овощей в морозильном туннелей показало, что основной экономии можно достигнуть при регулировании температуры испарения, продолжительности нахождения овощей в морозильном туннеле, скорости потока воздуха относительно скорости потока овощей и типа овощей. Данное исследование показало, что не всегда нужно устанавливать температуру испарения на наиболее низком уровне, т.е. -40 ºC, для хорошего качества заморозки. Более того, очень важно контролировать температуру продукта после его прохождения через морозильный туннель. Низкие температуры, т.е. <-18 ºC, необязательны, поскольку овощи, в конечном счете, будут храниться в замкнутом пространстве при температуре -18 ºC. Высокие температуры, т.е. >-16ºC, приводят к понижению качества заморозки. В худшем случае вся замороженная масса может слипнуться при хранении в ящиках. Выводы из исследования обобщаются на рисунке 7.17. Рисунок 7.17 - Оптимизация морозильных туннелей при производстве овощей глубокой заморозки Согласно рисунку 7.17: 1) Температура испарителя в морозильном аппарате устанавливается на 326 П-ООС 17.02-03-2012 наиболее низком уровне, например, -40 ºC. 2) Скорость потока воздуха вентиляторов устанавливается на максимальном допустимом уровне, не вызывающем потери продукта. Если клапаны регулирования воздуха полностью или регулятор скорости вращения установлен на максимальной частоте, часть продукта сдувается из массы. Затем клапаны прикрываются либо уменьшается частоту. 3) При регулировании скорости конвейерной ленты, обратно пропорционально времени нахождения продуктов на ленте, принимаются меры к обеспечению того, что толщина слоя не является слишком малой, что всегда приводит к формированию избирательных воздушных каналов в массе овощей, а это означает, что остальная масса получит мало воздушных потоков. Толщина слоя также не должна быть слишком большой, поскольку это приведет к препятствиям для заморозки нижних слоев. По мере увеличения скачков давления на массу овощей, скорость воздуха падает при понижении удаления тепла. 4) Температура продукта измеряется в каждом морозильном туннеле. Для выполнения измерения изолированная емкость наполняется продуктом. Считывание показаний выполняется, как только температура стабилизируется. Незамедлительно после заморозки температура снаружи ниже, чем температура в центре. 5) Если температура продукта ниже -18 ºC для каждого из туннелей, то устанавливают более высокую температуру испарения. Действие повторяют до тех пор, пока температура продукта в одном из морозильных туннелей не станет равной -18 ºC. Если в одном из туннелей температура продукта на самом низком уровне испарителя выше -18 ºC, то понижают скорость потока овощей в туннеле. 6) В других морозильных туннелях скорость потока воздуха понижается, если достигнута температура продукта в -18 ºC. Применимость Применимо при глубокой заморозке пищевых продуктов в упаковке и без упаковки. Справочная литература [31, VITO, и др., 2001 г., 32, Ван Баэл Дж., 1998 г.] 7.2.11.5 Использование высокопроизводительных двигателей для привода вентиляторов Описание В морозильном туннеле устанавливаются двигатели для привода вентиляторов. Поэтому электроэнергия, поставляемая на двигатели, должна рассредоточиваться по морозильному аппарату. Выбор высокопроизводительных двигателей для привода вентиляторов приводит не только к непосредственной экономии электроэнергии, например, уменьшение его потребления вентиляторами, но также к косвенной экономии, например, посредством снижения холодильной нагрузки на холодильную установку. Экологические эффекты от внедрения метода Уменьшение потребления энергии. Применимость Применимо при глубокой заморозке пищевых продуктов в упаковке и без упаковки. Справочная литература [31, VITO, и др., 2001 г., 32, Ван Баэл Дж., 1998 г.] 327 П-ООС 17.02-03-2012 7.2.11.6 Снижение мощности вентилятора во время кратких остановок производства Описание При шоковой заморозке пищевых продуктов регулярно возникают проблемы с их подачей в морозильный аппарат на этапе переработке или при переключении с одного продукта на другой. Тем не менее, в такие периоды важно поддерживать достаточно низкую температуру внутри пустого морозильного туннеля. Для этого необходимо, чтобы вентиляторы продолжали работать, но скорость потока воздуха можно уменьшить. С этой целью двигатели с регулируемой скоростью вращения можно переключить на максимально низкую возможную частоту. Кроме того, несколько вентиляторов можно выключить. Все это уменьшает потребление энергии вентиляторами и холодильной установки. Экологические эффекты от внедрения метода Уменьшение потребления энергии. Эксплуатационные данные Уменьшение мощности вентилятора на 1 кВтe приводит к общей экономии в 1,4 – 1,6 кВтe. Применимость Применимо при глубокой заморозке пищевых продуктов в упаковке и без упаковки. Справочная литература [31, VITO, и др., 2001 г., 32, Ван Баэл Дж., 1998 г.] 7.2.11.7 Работа без автоматического размораживания во время кратких остановок производства Описание При шоковой заморозке пищевых продуктов регулярно возникают проблемы с их подачей в морозильный аппарат на этапе переработке или при переключении с одного продукта на другой. Тем не менее, в такие периоды важно поддерживать достаточно низкую температуру внутри пустого морозильного туннеля. Чтобы уменьшить потребление энергии в такие периоды, можно выключить автоматическое размораживание испарителей, поскольку в пустом морозильном туннеле перемещение влаги или воды незначительно или отсутствует, например, вода перемещается только с пищевыми продуктами на входе и выходе. Это позволит избежать повторного охлаждения испарителя после размораживания. Экологические эффекты от внедрения метода Уменьшение потребления энергии. Эксплуатационные данные Например, испаритель весит приблизительно 2 тонны и изготовлен из стали. На повторно охлаждение подобной массы с 15 до - 35 ºC затрачивается около 13,33 кВт-ч (48 МДж) энергии для замораживания. Таким образом, выключение автоматического размораживания во время кратких остановок производства приводит к экономии на потреблении энергии компрессором, т.е. возможна экономия от 5 до 9 кВт-чe на испаритель, который не подвергается размораживанию. Применимость Применимо при глубокой заморозке пищевых продуктов в упаковке и без упаковки. Справочная литература [31, VITO, и др., 2001 г., 32, Ван Баэл Дж., 1998 г.] 328 П-ООС 17.02-03-2012 7.2.12 Упаковка и наполнение В целях данного документа выполняется минимизация отходов упаковки, связанных с производственным процессом. В рамках сектора ППНМ используется самая разнообразная упаковка, поскольку продукты должны быть упакованы соответствующим образом для поставщика и потребителя, для гигиены, для передачи информации, для привлечения покупателя и для защиты, а также для отображения торговой марки и представления четкого изображения, в условиях жесткой конкуренции на рынке [47, «Envirowise (UK) and Aspinwall & Co.», 1999 г.]. Упаковка включает как упаковывание навалом, так и штучную упаковку. Необходимо соблюдать принципы гигиены, например, следовать принципам Критических контрольных точек анализа безопасности (HACCP). В Соединенном Королевстве сектор ППНМ потребляет более 50 % всей упаковки за год (4 - 5 миллионов тонн в год). Такая упаковка оценивается приблизительно в 4000 миллионов фунтов стерлингов только за сырьевые материалы. В среднем, на упаковку приходится 13 % производственных затрат сектора в Соединенном Королевстве [47, «Envirowise (UK) and Aspinwall & Co.», 1999 г.]. 7.2.12.1 Выбор упаковочных материалов Описание Анализ жизненного цикла упаковки выходит за пределы применения данного документа. Можно выбирать упаковочные материалы для минимизации воздействия на окружающую среду. Чтобы свести отходы к минимуму, нужно учитывать вес и объем каждого материала вместе с его переработанной частью; также нужно учитывать возможность повторного использования, переработки и утилизации упаковки. Часто требуется замена одного материала другим, например, пригодной для переработки термоусадочной упаковкой можно заменить потребность в гофролотках и термоусадочной упаковке. Выбор упаковочного материала может повлиять на возможность его повторного использования как в пределах предприятия, так и за его пределами, например, после повторного наполнения на предприятии поставщика. Можно выбирать легко перерабатываемые материалы; стараться не использовать композиционные материалы; маркировать упаковку для указания использованных материалов и уменьшать взаимное загрязнение материалов, например, бумажные этикетки в пластиковых защитных конвертах. Для этого требуется сотрудничество между производителем или поставщиком упаковки на предприятии ППНМ и, в большинстве случаев, следующими потребителями, особенно если это предприятия розничной торговли. Предприятия общественного питания могут с большей готовностью принимать доставку навалом и не требуют привлекательной упаковки. Выбор упаковочных материалов должен основываться на основополагающих требованиях статьи 9 и приложения II Директивы 94/62/EC об упаковке и отходах упаковки [213, ЕК, 1994 г.]. Требования включают минимизацию использования ядовитых и других опасных веществ и материалов относительно их наличия в выбросах, пепле или фильтрате при упаковывании или в остатках, если они, в конечном счете, сжигаются или передаются на полигон для захоронения. Переработка упаковки может привести к выбросам загрязняющих веществ в атмосферный воздух, вызванными материалами конструкции, а также остатками продукта, содержащимися в них. Определены допустимые предельные уровни кадмия, ртути, свинца и гексавалентного хрома. Необходимо учитывать пригодность 329 П-ООС 17.02-03-2012 для извлечения посредством переработки материла и/или закладывания в компост, т.е. возможность биологического разложения упаковки, и/или извлечения энергии, т.е. ее теплотворная способность. Директива 94/62/EC определяет дополнительные подробности. На опорожнение, сбор, сортировку, сепарацию и переработке, необходимых для дальнейшего повторного использования извлеченных материалов, оказывает влияние используемый материал и комбинация материалов. Например, природные материалы, такие как древесина, древесное волокно, хлопковое волокно, целлюлоза и джут, которые не подвергались химической модификации, можно принять в качестве биологически разлагаемых без дополнительных испытаний. Экологические эффекты от внедрения метода Снижение потребления невозобновляемых материалов и уменьшение образования отходов. Воздействие на различные среды Упаковка, предназначенная для повторного использования, часто является более тяжелой, чем аналогичная упаковка для одноразовой упаковки, поэтому для ее перемещения и транспортировки может потребоваться дополнительная энергия. Упаковку, которая может соприкасаться с продуктом, необходимо очищать перед ее повторным использованием, при этом потребляется вода и очищающие средства и образуются сточные воды. Применимость Применимо на всех предприятиях ППНМ. Экономические показатели Уменьшение затрат на утилизацию отходов. Движущая сила внедрения Законодательство, в частности Директива 94/62/EC. Справочная литература [64, Агентство по охране окружающей среды Англии и Уэльса, 2001 г., 213, ЕК, 1994 г.] 7.2.12.2 Оптимизация конструирования упаковки Описание Анализ жизненного цикла упаковки выходит за пределы применения данного документа. Предотвращение загрязнения в отношении отходов упаковки достигается при использовании иерархии минимизации отходов, иначе говоря, посредством не использования упаковки; уменьшения упаковки; повторного использования упаковки; и посредством переработки упаковки. Можно использовать оптимальное количество первичной и вторичной упаковки с учетом размера, формы, массы продукта, требований к распределению и выбранного упаковочного материала. Можно выбирать упаковку для соответствия определенной цели, минимизации количества используемого упаковочного материала, максимизации количества продукта на поддон и оптимизации складского хранения. При этом необходимо следить за непрерывностью упаковки для обеспечения необходимой степени защиты продукта и не увеличивать риск образования отходов продукта. Выбор упаковочных материалов должен основываться на основополагающих требования статьи 9 и приложения II Директивы 94/62/EC об упаковке и отходах упаковки [213, ЕК, 1994 г.]. Один из путей к соблюдению директивы – это работа по гармонизированным стандартам, таким как EN 13428 Упаковка – Специальные требования к производству и составу – предотвращение посредством сокращения 330 П-ООС 17.02-03-2012 объема отходов (при работе по данному стандарту в действительности достигается соответствие третьему абзацу приложения II(1) Директивы) и EN 13432 Упаковка – Требования к упаковке, извлекаемой посредством компостирования и биологического разложения – Схема испытаний и критерии оценки для окончательной приемки упаковки. На момент написания данного документа дополнительные гармонизированные стандарты находились в стадии подготовки. Экологические эффекты от внедрения метода Снижение потребления материалов для упаковки и уменьшение отходов как на предприятии, так и в месте распаковки. Эксплуатационные данные Кондитерская компания вложила инвестиции в новую оберточную машину, которая позволила устранить внутреннее наматывание на группы крупных пачек печенья. В результате использование пропилена было уменьшено на 100 т/год. Компания по производству корма для животных уменьшила размеры сторон своих гофролотков для перемещения, что не сказалось на их прочности. Такое действие уменьшило образование отходов и привело к уменьшению использования гофрированного картона и чернил в 49 %. На фабрике по производству консервов и арахисового масла исследование упаковочной линии выявило, что статическое электричество, образующееся в связи с пленочным рукавом, влияло на работу автоматизированного рукавного станка, производящего защитную упаковку. При увеличении толщины пленки на 20 мкм, скорость станка можно было поддерживать на уровне 250 стеклянных банок в минуту, а количество остановок в работе уменьшилось на 40 %. Экономия только на отходах пленки равнялась 25000 фунтов стерлингов/год. Применимость Широко применимо. Экономические показатели Кондитерская компания сообщила о периоде окупаемости менее 2 лет. Компания по производству корма для животных сообщила о ежегодной экономии в 100000 фунтов стерлингов. Движущая сила внедрения Уменьшение использования упаковки. Примеры предприятий Производитель печенья и производитель кормов для животных. Справочная литература [11, Агентство по охране окружающей среды Англии и Уэльса, 2000 г., 31, VITO, и др., 2001 г.] 7.2.12.3 Разделение упаковочных материалов для оптимизации использования, повторного использования, извлечения, переработки и утилизации Описание Поставщики сырьевых материалов, добавок и химических средств очистки могут забирать свои пустые емкости, изготовленные, например, из пластика, дерева или металла, для переработки, хотя это может быть легче сделать оператору на предприятии или поставщику, если они обеспечат возможность использования наибольшей по размеру возможной емкости. Кроме того, использованные упаковочные материалы при их отделении от других материалом, можно направить на переработку, если их невозможно повторно использовать. Разделение отходов упаковки может создавать возможность для переработки отходов и уменьшения объемов отходов, направляемых на утилизацию. Их даже 331 П-ООС 17.02-03-2012 можно продать. Данный технологический процесс может сводиться к таким простым операциям, как распределение, например, бумаги, древесины, пластика и пищевых продуктов в отдельные контейнеры. В качестве альтернативы он может включать более сложный технологический процесс, такой как вымачивание, способствующий отделению упаковки от продукта. Например, защитную пластиковую пленку вокруг бутылок, поставляемую на линии розлива в бутылки, можно собрать, спрессовать в брикеты и направить на переработку. Экологические эффекты от внедрения метода Предотвращение образования отходов и облегчение переработки как упаковки, так и материалов ППНМ. Воздействие на различные среды Если пустые емкости идут в переработку без очистки, воздействие на различные среды не оценивается. Емкости, которые непосредственно соприкасаются с пищевыми продуктами, должны соответствовать необходимым гигиеническим стандартам, поэтому их необходимо очистить перед повторным использованием. При этом могут возникать выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух, могут использоваться химические вещества, образовываться сточные воды и потребляться энергия. Транспортировка от пользователя к поставщику связана с затратами на охрану окружающей среды. Эксплуатационные данные Производитель сладостей разработал на предприятии станок для разделения отходов продукта на выходе линии от его упаковки, что делает возможным прессование и переработку упаковки из пластика и картона, а также смешивание твердых отходов продукта с жидкими пищевыми отходами и продажу в качестве корма для свиней. В результате уменьшалось количество отходов и снижались затраты на утилизацию отходов и очистку сточных вод. Бутылки, бочки, бочонки, пластиковые и металлические ящики, промежуточные емкости для насыпных продуктов, поддоны, барабаны, пластиковые коробки и пластиковые лотки можно использовать повторно. Картон, бумагу, пластик, стекло и металлы можно переработать. Такие упаковочные материалы можно собрать на том предприятии, где их опорожняют. Для повторного использования упаковки компаниям необходимо иметь соответствующие схемы, например, системы с замкнутым циклом, в которых обратная доставка способствует возвращению упаковки для повторного использования. По имеющимся данным обычно более эффективно при относительно малой протяженности перевозки. Использование системы слежения, например, с использованием штрих-кодов, могло бы способствовать управлению упаковкой для транспортировки. Применимость Применимо на всех новых и существующих предприятия ППНМ, использующих разнообразные упаковочные материалы. Экономические показатели Экономические данные отличаются для разных предприятий и зависят от условий, согласованных с поставщиком и/или оператора переработки. Снижаются затраты на утилизацию отходов. Движущая сила внедрения Схемы законодательства по предотвращению образования и переработке отходов. Уменьшение образования отходов и связанных с ним затрат на утилизацию. Примеры предприятий По меньшей мере, один производитель сладостей в Соединенном Королевстве. 332 П-ООС 17.02-03-2012 Справочная литература [11, Агентство по охране окружающей среды Англии и Уэльса, 2000 г., 31, VITO, и др., 2001 г.] 7.2.12.4 Оптимизация эффективности упаковочной линии Описание Плохая конструкция и работа упаковочных линий может привести к потере до 4 % продукта и упаковки многими компаниями. Чтобы улучшить эффективность и производительность, а также уменьшить образование отходов, технические условия для отдельных станков нужно точно указать, чтобы станки можно было эксплуатировать вместе, как часть общей эффективной конструкции. Важно поддерживать работу самого медленного станка производственной линии на уровне максимальной производительности. В идеале поток исходных продуктов на нем не должен прерываться. Эффективность упаковочной линии можно отслеживать, например, еженедельно посредством измерения ключевых показателей производительности, например, соотношение количества отходов и продукции. Оптимальные и действительные проектные значения упаковочного станка можно наносить на график, чтобы определить, действительно ли оборудование работает с оптимальной эффективностью. Другие значения также можно наносить на график, чтобы выявить надежность отдельных станков. Ключевые показатели производительности могут включать количество брака за смену или за сутки и время простоя. Экологические эффекты от внедрения метода Уменьшение общего количества отходов ППНМ и отходов упаковки. Воздействие на различные среды Обычно отсутствует, однако, в одном из примеров, приведенных ниже в разделе «Эксплуатационные данные», использовалась более толстая пленка, но экономия на отходах перевесила этот факт. Эксплуатационные данные На примере крупного пивоваренного завода, для борьбы с низкой эффективностью упаковочной линии были созданы команды по контролю производительности и определению проблемных участков. Получение основных сведений об упаковочной линии позволило принять меры по уменьшению неполадок и увеличению эффективности. Такое действие привело к сокращению эксплуатационных расходов и уменьшению образования отходов, снижение производственных затрат превысило 137000 фунтов стерлингов/год. Исследование на молочной заводе выявило, что сенсорные датчики упаковочной линии по скосу на верхушке бутылки находились слишком близко к наполнителю основания. По этой причине сенсорные датчики покрывались молочной пеной и не могли определить закупорку верхушки бутылки. При этом отбраковывалось до 20000 бутылок в неделю. Посредством изменения положения сенсорных датчиков компания смогла сэкономить 35000 фунтов стерлингов/год на расходах на утилизацию отходов в виде испорченных полиэтиленовых бутылок и дополнительно 5000 фунтов стерлингов/год на отходах молока и затратах на переработку, а также выгоду от увеличенного объема производства. Применимость Применимо ко всем предприятиям ППНМ, т.е. новым и существующим, на которых имеются автоматизированные наполнительные станки. Экономические показатели См. сообщения об экономии из примеров предприятий, выше, под заголовком «Эксплуатационные данные». 333 П-ООС 17.02-03-2012 Движущая сила внедрения Уменьшение отходов продукта и упаковки и связанные с ними снижение себестоимости. Примеры предприятий Широко применимо в секторе ППНМ и других секторах. Справочная литература [11, Агентство по охране окружающей среды Англии и Уэльса, 2000 г.] 7.2.12.5 Минимизация упаковочной линии отходов посредством оптимизации скорости Описание Можно оптимизировать производительность упаковочных линий и установить соответствующую скорость станка для обеспечения того, что продукт навешивается точными частями, соответствующими работе оборудования для термосклеивания. Экологические эффекты от внедрения метода Уменьшение отходов продукта и упаковки. Эксплуатационные данные Например, компания по производству конфет изучила производительность своей упаковочной линии и выявила, что несоответствующая скорость станка вызывала неточное навешивание продукта и неполадки в работе оборудования для термосклеивания. Простое регулирование скорости станка позволило сэкономить на продукте, упаковке, дополнительной обработке и утилизации отходов. Дополнительная выгода заключалась в увеличении производства и уменьшении отходов на 500 т/год. Применимость Применимо ко всем компаниям в секторе ППНМ, использующим формовочнофасовочно-укупорочные автоматы. Экономические показатели На примере компании была достигнута экономия свыше 120000 фунтов стерлингов/год. Другая финансовая выгода была связана с увеличением производства и уменьшением количества отходов, направляемых на полигон для захоронения. Движущие силы внедрения Улучшение эффективность производства. Примеры предприятий По меньшей мере, одна компания, производящая конфеты, в Соединенном Королевстве. Справочная литература [11, Агентство по охране окружающей среды Англии и Уэльса, 2000 г.] 7.2.12.6 Использование встроенных предотвращения переполнения упаковки контрольных весов для Описание Использование встроенных контрольных весов может уменьшить количество продукта, потерянного из-за переливов. Переполнение может привести к потере продукта из-за перелива и из-за выделения упаковываемого материала, который застревает в местах склеивания, загрязняя их, например, на формовочнофасовочно-укупорочных автоматах. В результате возможно появление проливов и брака продукции. Для контроля перелива и выявления необходимости настройки оборудования можно использовать технические методы, такие как статистический 334 П-ООС 17.02-03-2012 контроль процессов. Работа внимательного квалифицированного оператора, поддерживающего оптимальные установочные параметры на наполнительном станке, также способствует достижению этой цели. Экологические эффекты от внедрения метода Уменьшение образования отходов, если переполнение приводит к проливу или загрязнению мест склеивания упаковки. Эксплуатационные данные На новом станке, работающем при параметре наполнения в 400 г можно достигнуть стандартного отклонения в 0,5 г, т.е. 0,125 %. На более старых станках это значение может быть даже выше, например, между 0,15 % и 0,25 %. Применимость Применимо на всех предприятиях с автоматизированными наполнительными станками. Экономические показатели Денежные средства, сэкономленные при наполнении упаковки необходимым, а не избыточным количеством продукта и при уменьшении потерь из-за отбраковки проливов в отходы. Движущая сила внедрения Соответствие законодательству «О мерах и весах». Примеры предприятий Заводы, в том числе заводы ППНМ, с новыми наполнительными станками достигают минимального показателя переполнения в 0,125 %, а заводы со старыми станками могут достигнуть показателя переполнения в диапазоне между 0,15 % и 0,25 %. Справочная литература [11, Агентство по охране окружающей среды Англии и Уэльса, 2000 г., 198, FPME, 2003 г.] 7.2.13 Производство и потребление энергии 7.2.13.1 Комбинированное генерирование тепла и электрической энергии (CHP) – Европейский обзор Производство электроэнергии посредством комбинированного генерирования тепла и электрической энергии составляет 11 % от общего производства электроэнергии 15 странами-членами ЕС в 1998 г., что привело к экономии энергии на уровне, сопоставимом с ежегодным валовым потреблением энергии в Австрии и Греции. Предложение о Директиве, направленной на энергосбережение и борьбу с изменением климата посредством распространения комбинированного генерирования тепла и электрической энергии, было внесено Европейской Комиссией 23 июля 2002 г. [90, ЕК, 2002 г.]. Целью предлагаемой Директивы являлось побуждение государств-членов к распространению комбинированного генерирования тепла и электрической энергии через систематическое выявление и постепенное осуществление на национальном уровне возможностей высокой производительности комбинированного генерирования тепла и электрической энергии. Государства-члены должны были сообщать о достижениях на пути соответствия этим возможностям и о предпринятых в этой связи мерах. 7.2.13.1.1 энергии Комбинированное генерирование тепла и электрической Описание 335 П-ООС 17.02-03-2012 Комбинированное генерирование тепла и электрической энергии, также известное как когенерация – это технический метод, при котором тепло и электроэнергия производятся в одном едином технологическом процессе. Комбинированное генерирование тепла и электрической энергии на предприятии можно использовать в процессе производства пищевых продуктов, для которого потребление тепла и электроэнергии сбалансировано. Например, для производства сахара на каждом этапе технологического процесса требуется электрическая и тепловая энергия. Электроэнергия необходима для освещения, контроля производственного процесса и для привода оборудования в действие. Пар и горячая вода необходимы для технологического процесса нагрева сосудов и зданий. По мере увеличения размера молочного завода, растет количество тепловой и электрической энергии, необходимой для этапов выпаривания/сушки, что делает комбинированное генерирование тепла и электрической энергии обоснованной альтернативой. Экологические эффекты от внедрения метода Уменьшение потребления энергии и уменьшение выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух, например, NOx, CO2 и SO2. Эксплуатационные данные Энергетическая эффективность комбинированного генерирования тепла и электрической энергии может достигать 90 %. При этом оптимизируется использование ископаемого топлива и уменьшается образование CO2. Новые установки комбинированного генерирования тепла и электрической энергии экономят, по меньшей мере, 10 % топлива, которое в ином случае используется для отдельного производства тепла и электричества. Более того, при схемах CHP, работающих на газовом топливе, можно исключить выбросы SO 2, а NOx можно регулировать, чтобы соответствовать природоохранному законодательству. Современное оборудование комбинированного генерирования тепла и электрической энергии, вероятно, потребует меньше усилий для эксплуатации и обслуживания, чем многие старые бойлерные системы, поскольку оно оборудованы системами автоматического контроля и мониторинга. По имеющимся данным большую часть энергии, необходимой при производстве сахара, получают при сжигании газа, тяжелого топлива или угля в котельной, в котором топливо с помощью оборудования комбинированного генерирования тепла и электрической энергии превращается в пар и электроэнергию. В данном секторе показатель общего использования топлива на комбинированное генерирование тепла и электрической энергии превышает 70 % и, как правило, составляет свыше 80 %. Эффективность такого преобразования топлива в значительной мере превышает эффективность промышленных электростанций любой конструкции, пар из которой далее не используется, в том числе даже эффективность последнего поколения парогазовых турбин, эффективность которых составляет около 55 %. Производимое избыточное количество электроэнергии можно продать другим пользователям. В молочном секторе сообщают о том, что комбинированное генерирование тепла и электрической энергии является хорошим вариантом, поскольку для этапов выпаривания/сушки в больших количествах требуется электрическая и тепловая энергия. Например, комбинированное генерирование тепла и электрической энергии широко используется во время сушки сыворотки и молока, когда требуются высокие температуры и высокое давление пара, к примеру, 220 - 240 ºC и 32 – 34 бар. Также необходимо учитывать потери в системе труб, поэтому давление производимого пара должно быть как минимум 40 бар. Используется комбинированное генерирование тепла и электрической энергии на основе турбины с отработавшим паром. В таком типе оборудования комбинированного генерирования тепла и 336 П-ООС 17.02-03-2012 электрической энергии разница в давлении пара в турбине с отработавшим паром создает механическую энергию для приведения электрического генератора в движение. Перед сушкой сыворотки и молока необходимы более низкие температуры и давление пара. Такой пар низкого давления можно получить либо посредством снижения давления пара дроссельными вентилями, либо посредством комбинированного генерирования тепла и электрической энергии на основе турбины с отработавшим паром. Вариант с комбинированным генерированием тепла и электрической энергии является более эффективным с энергетической точки зрения, поскольку снижение давления пара дроссельными вентилями «разрушает» энергию. Если сушка на молочном заводе не выполняется, а необходимые температуры и давление пара значительно более низкие, использование турбины с отработавшим паром нецелесообразно, поскольку слишком низкое давление пара приводит к низкой эффективности. По имеющимся данным, в таких случаях более целесообразно использование блочных теплоэлектростанций с газовыми или дизельными двигателями или оборудования комбинированного генерирования тепла и электрической энергии с газовыми турбинами и последовательными утилизационными котлами. На рисунке 7.18 показаны диаграммы Сэнки, сопоставляющие энергетическую эффективность при традиционной газовой турбине с генератором и при оборудовании комбинированного генерирования тепла и электрической энергии на молочном заводе. 337 П-ООС 17.02-03-2012 Рисунок 7.18 - Сравнение энергетической традиционным газотурбинным генератором генерированием тепла и электрической энергии эффективности между и комбинированным На примере пивоваренного завода система комбинированного генерирования тепла и электрической энергии производит электрическую энергию, используя газотурбинный генератор 4000 кВтe. Пар высокого давления при 1,5 МПа производится из выхлопного газа из турбины с использованием утиль-котла 11 т/ч. Такой пар соединяется в паром высокого давления их существующих котлов и проходит в холодильную машину мощностью 734 кВтth, приводимую в действие турбиной с отработавшим паром. Выпускной пар из турбины с противодавлением, при понижении давления до 0,6 МПа, используется в качестве источника тепла, приводящего в действие аммиачную абсорбционную холодильную машину мощностью 1,93 кВтth, которая поставляет вторичный хладагент, например, рассол, используемый для охлаждения пива. Таким образом, каскадный эффект использования энергии пара сокращает потребность пивоваренного завода в электричестве в общей сложности на 820 кВт, 220 кВт на двигатель, приводимым в движение паровой турбиной, и 600 кВт на аммиачной адсорбционной холодильной установке. Если процесс протекает партиями, потребность в паре не является постоянной. В таком случае, если для производства энергии для охлаждения использовалась только холодильная установка, приводимая в движение паровой турбиной, ее полезность в значительной мере зависит от непостоянной потребности в паре. По имеющейся информации такую систему можно использовать на предприятиях по производству мороженого, поскольку они также потребляют значительно количество электроэнергии и энергии для охлаждения. На рисунке 7.19 показана технологическая схема такой системы комбинированного генерирования тепла и электрической энергии на пивоваренном заводе. 338 П-ООС 17.02-03-2012 Рисунок 7.19 - Технологическая схема системы комбинированного генерирования тепла и электрической энергии на пивоваренном заводе Описанная ранее система комбинированного генерирования тепла и электрической энергии уменьшает потребление энергии, например, электричества и топлива на 14 %, а потребность в электроэнергии на 40 % при пивоварении. Газовая турбина характеризуется номинальной выходной мощностью в 4200 кВт при температуре 0 ºC и сгоранием природного газа со слабым выделением CO2 в системе сжигания бедной топливной смеси с низким содержанием NOx. Сжигание бедной топливной смеси улучшает эффективность турбины на 2 – 4 % и уменьшает выбросы NOx до уровня менее 50 мд, что составляет половину такого значения выбросов при традиционной системе, когда для уменьшения выбросов NO x используется закачка воды или вдувание пара. Система уменьшила выбросы NO x при пивоварении на 14,8 % по сравнению с традиционной системой, а выбросы CO 2 уменьшились на 7,9 %. Также имеется информация, что газовые двигатели, использующие чистое топливо и характеризующиеся высокой тепловой эффективностью, подходят для маломасштабного оборудования комбинированного генерирования тепла и электрической энергии, т.е. 1000 кВт или меньше. Например, на пивоваренном заводе установили газовый двигатель мощностью 596 кВт с системой охлаждения, которая использует кипящую воду для извлечения пара. комбинированного 339 П-ООС 17.02-03-2012 генерирования тепла и электрической энергии была установлена на виброустойчивом фундаменте вместе с генератором мощностью 560 кВт в сочетании с паровым и водяным коллектором, который извлекает 1 кг/см 2 пара низкого давления непосредственно из воды для охлаждения двигателя. Отводящий газ от двигателя используется для производства 8 кг/см2 пара среднего давления посредством утилизационного котла и для предварительного нагрева подогревателем подаваемой в бойлер воды. Комбинированное генерирование тепла и электрической энергии оборудовано трехходовым каталитическим нейтрализатором для удаления NOx, глушителем шума и другими необходимыми системами контроля, и за его работой можно наблюдать из центрального пункта управления. Подтвержденные экологические преимущества включают образование энергии 541 кВт, низкий уровень выбросов NOx и низкий уровень шума. Эффективность производства энергии, эффективность извлечения тепла и общая эффективность комбинированного генерирования тепла и электрической энергии за 18000 рабочих часов составляет 31,3, 45,6 и 76,9 % соответственно. Произведенное комбинированное генерирование тепла и электрической энергии электричество восполнило 25 % закупаемой у поставщика электроэнергии, а пар также возместил 6 – 10 % оперативной потребности пивоваренного завода. Период окупаемости составляет в пределах 4 лет. Применимость Широко применимо. Применимость комбинированного генерирования тепла и электрической энергии в значительной мере зависит от нескольких технических аспектов. Хотя комбинированное генерирование тепла и электрической энергии – это надежный и продуманный в техническом плане метод, крайне важно принимать правильные решения в отношении конструкции. Основными факторами, которые необходимо учесть, являются модель потребления электроэнергии и тепла на предприятии и соотношение между потреблением электроэнергии и тепла. К дополнительным важным факторам относится то, работает ли предприятие непрерывно и имеются ли значительные отклонения в технологическом процессе. Простое практическое правило определения заключается в том, что на площадке должна быть одновременная потребность в тепле и электроэнергии, по крайней мере, на протяжении 4000 часов в год. Экономические показатели Решение о том, внедрять ли комбинированное генерирование тепла и электрической энергии, основанное на исследовании экономических аспектов, должно учитывать стоимость газа и электроэнергии. Соотношение относительно дорогого газа или другого топлива и дешевой электроэнергии ограничивает выбор комбинированного генерирования тепла и электрической энергии. Например, если цены на электроэнергию будут падать или цены на газ расти, финансовая прибыль от комбинированного генерирования тепла и электрической энергии будет снижаться. Такая ситуация возможна на свободном рынке энергоресурсов. Один из вариантов, который иногда применяется, заключается в проектировании установки комбинированного генерирования тепла и электрической энергии на основе потребления тепла, при котором избыточное количество электроэнергии продается в электрическую сеть общего пользования. Будет ли этот вариант привлекательным, во многом зависит от суммы, получаемой за продаваемое избыточное количество электроэнергии. Что касается финансирования установки комбинированного генерирования тепла и электрической энергии, существует тенденция, что компании сами ее не финансируют. Иногда создаются совместные предприятия с поставщиками энергии, а иногда установка комбинированного генерирования тепла и электрической энергии 340 П-ООС 17.02-03-2012 полностью финансируется третьими лицами. Контракт на поставку электроэнергии и тепла установкой CHP, как правило, заключается на 10-15 лет. Комбинированное генерирования тепла и электрической энергии в настоящее время может снизить общие счета предприятия за электроэнергию на 20 %. Например, для пивоваренного завода экономия на затратах на электроэнергию составила 16,2 %. Примеры предприятий Применимо на предприятиях по производству сахара, молочных, пивоваренных и спиртоводочных предприятиях. Справочная литература [9, Молочная ассоциация Германии), 1999 г., 39, Молочная ассоциация Германии, 2001 г., 61, Европейский комитет производителей сахара (CEFS), 2001 г., 69, Агентство по охране окружающей среды Англии и Уэльса, 2001 г., 90, ЕК, 2002 г., 92, CADDET Энергетическая эффективность, 2000 г.] 7.2.13.2 Эффективность теплового генератора Эффективность определяется как соотношение выделения и потребления энергии при технологическом процессе. Эффективность теплового генератора можно описать как соотношение энергии, поглощаемой жидкостью, которая перемещает тепло, и поступающей энергии топлива, рассчитанной по низшей теплотворной способности. Типичный метод расчета эффективности теплового генератора – это так называемы «косвенный метод». Этот метод основывается на традиционной оценке потерь посредством ощутимого испаряющегося тепла, неплотного сгорания и рассеивания тепла через стенки теплового генератора. Для оценки потерь из вытяжной трубы и потерь в результате неполного сгорания, как правило, необходимо измерить два из следующих параметров, т.е. O 2, CO2 и CO, и использовать их для расчета процентного соотношения потерь посредством треугольника горения Оствальда. Потери из-за рассеивания через стенки теплового генератора обычно являются постоянными с изменениями нагрузки, и их можно оценить посредством диаграммы, предоставленной производителями бойлеров. К средствам контроля, которые используются для отслеживания эффективности, относятся: - анализ выпаров и O2; - использование топлива и воздуха для горения; - давление, температура и производительность теплоносителя в нагревательной установке, например, диатермического масла, и жидкого носителя тепла к пользователям, например, пара или перегретой воды. 7.2.13.2.1 Улучшение эффективности теплового генератора Описание Косвенный метод измерения эффективности теплового генератора выявил оптимальные значения для анализа паров с нагревательной установки с диаметрическим маслом, работающей на метане, установленной на предприятии по производству макарон, которое производит более 300 т/день. Эти значения приведены в таблице 7.21. Таблица 7.21 - Оптимальные значения для анализа паров на предприятии по производству макарон 341 П-ООС 17.02-03-2012 O2 (процентное соотношение по объему в сухих парах) CO Газообразные NOx 3% <70 мг/м3 в нормальных условиях <250 мг/м3 в нормальных условиях Эффективность теплового генератора можно улучшить посредством уменьшения потерь или увеличения эффективности теплопередачи посредством теплоносителя. Чтобы уменьшить потери через пары, можно понизить температуру паров в вытяжной трубе, тем самым уменьшая потери в виде ощутимого тепла. Кроме того, избыток воздуха можно регулировать для соответствия нуждам, основываясь на потоке поступающего топлива, для уменьшения потерь в результате неполного сгорания. Экологические эффекты от внедрения метода Уменьшение потребления энергии и уменьшение выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух. Эксплуатационные данные На примере предприятия по производству макарон, чтобы уменьшить потери тепла через вытяжную трубу, т.е. что составило около 50 % общих потерь, была понижена температура паров в вытяжной трубе. Избыток воздуха регулировали, чтобы избежать неполного сгорания. На существующих предприятиях эффективность можно повысить с 85 до 90 % при снижении уровня выбросов CO2 с 5,5 до 6,5 %. На новых установках эффективность может быть выше 91 % при снижении уровня выбросов CO2 на более чем 7,6 %. Кроме того, при предварительном нагреве воздуха для горения посредством извлечения паров было достигнуто увеличение эффективности в 2 % на каждые 50 ºC понижения температуры паров. Температура предварительно нагретого воздуха, как правило, варьируется в диапазоне между 170 и 200 ºC. Для существующих нагревательных установок с правильным сгоранием можно достигнуть эффективности в 90 %. Для новых нагревательных установок, использующих диаметрическое масло, с извлечением паров, которые предварительно нагревают воздух для горения, можно добиться значений эффективности в 92 % в условиях экономичной нагрузки и в 91 % в условиях максимальной нагрузки. Применимость Применимо как к новым, так и к существующим предприятиям ППНМ. Экономические показатели Стоимость внедрения для существующих установок является низкой, но для новых установок стоимость высока. Примеры предприятий Макаронная промышленность в Италии. Справочная литература [150, Итальянский промышленный союз производителей макаронных изделий, 2002 г.] 7.2.13.3 Изоляция труб, сосудов и оборудования Описание Изоляция труб, сосудов и оборудования, например, духовых шкафов и морозильных аппаратов, может минимизировать потребление энергии. Изоляцию 342 П-ООС 17.02-03-2012 можно оптимизировать при выборе эффективных материалов покрытия с низким значением теплопроводности и большой толщиной и при использовании труб, сосудов и оборудования, которые были покрыты изоляцией перед установкой. Преимущество заводской изоляции заключается в том, что, например, опоры для труб монтируются снаружи изоляционного покрытия вместо их соединения напрямую, что уменьшает потерю тепла через узлы крепления. Недостаточная изоляция трубопровода может привести к перегреву близлежащих технологических участков, а также к риску ожоговых поражений. Экологические эффекты от внедрения метода Уменьшение потребления энергии и связанного с ним потребления топлива и выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух. Эксплуатационные данные Изоляция труб и резервуаров может уменьшить потерю тепла/холода на 82 – 86 %. Кроме того, 25 - 30 % тепла можно сэкономить при использовании труб с заводской изоляцией вместо труб с традиционной изоляцией. На молочных заводах для горячих и холодных продуктов используются операции хранения и подачи насосом. На примере нового молочного завода в Дании все трубы, разница температур которых, по меньшей мере, на 10 °C превышала температуру окружающей среды, оснастили 30-миллиметровой изоляцией. Резервуары покрыли 50-миллиметровой изоляцией. Трубы с заводской изоляцией использовались с покрытием из минеральной ваты, обернутым в металлические листы. Было изолировано более 9 км трубопровода и 53 резервуара. Рассчитанная экономия энергии составила 6361 MВт-ч/год энергии тепла и 2397 MВт-ч/год энергии холода, что равно 479 MВт-ч/год электроэнергии. На примере предприятия по производству макарон в Италии, была изучена энергия, распределенная по всему трубопроводу, и была улучшена изоляция. В трех случаях сопротивление при передаче тепла было увеличено с 0,22 до 0,396, 0,574 и 0,753 м2º.C/W, что привело к уменьшению выбросов CO2 в 44,4, 61,6 и 70,7 % соответственно. Применимость Применимо ко всем предприятиям ППНМ, будь то новые или существующие. Трубы с заводской изоляцией применимы на новых предприятиях и в случае замены трубопровода, сосудов и оборудования. Экономические показатели На примере нового молочного завода в Дании инвестиционные расходы составили около 1408000 евро при периоде окупаемости в 7,6 лет. Движущая сила внедрения Снижение затрат энергии. Примеры предприятий Широко применимо в секторе ППНМ и других секторах. Справочная литература [42, Совет министров северных стран, и др., 2001 г., 150, Итальянский промышленный союз производителей макаронных изделий, 2002 г.] 7.2.13.4 Тепловые насосы для извлечения тепла Описание Принцип работы теплового насоса основывается на передаче тепла от более низкой температуры к более высокой температуре с помощью электрической энергии. Например, извлечение тепла из теплой воды для охлаждения. Вода для охлаждения остужается, а тепло можно использовать для нагрева горячей воды. Экологические эффекты от внедрения метода 343 П-ООС 17.02-03-2012 Уменьшение потребления энергии, например, извлечение тепла. Воздействие на различные среды Тепловые насосы потребляют электричество. Эксплуатационные данные Имеется информация, что в 1997 г. более 16 компаний по производству пищевых продуктов в Австралии использовали свыше 30 тепловых сушильных аппаратов с тепловыми насосами для низкотемпературной сушки пищевых материалов. Сушильный аппарат с тепловым насосом состоит из традиционной сушильной камеры с системой циркуляции воздуха и обычных компонентов системы кондиционирования и охлаждения воздуха. Влага из воздуха для сушки удаляется при помощи испарителя, который представляет собой секцию охлаждения холодильного цикла, и повторно нагревается конденсатором теплового насоса. Энергетическая эффективность, выраженная посредством специальным коэффициентом отвода влаги, т.е. килограмм удаленной воды /киловатт-час использованной энергии, находится в диапазоне между 1 – 4, при среднем значении в 2,5 кг/кВт-ч. Сушилки с псевдосжиженным слоем (FBD) не подходят для липких материалов или материалов сложной формы. Две сушилки можно использовать последовательно. Воздух с удаленной влагой из теплового насоса направляется сначала на псевдоожиженный слой с полусухим продуктом. Затем поток воздуха проходит через сушильный шкаф. По имеющимся данным использование такого сочетания может улучшить энергетическую эффективность до 80 %. Применимость Требуется хороший источник тепла в сочетании с одновременной потребностью в тепле около источника. Экономические показатели Экономическая обоснованность зависит от стоимости топлива относительно стоимости электрической энергии. Движущая сила внедрения Снижение затрат на энергию и воду. Примеры предприятий Несколько компаний по производству пищевых продуктов в Австралии. Справочная литература [42, Совет министров северных стран, и др., 2001 г., 73, CADDET Национальная группа Соединенного Королевства, 1997 г.] 7.2.13.5 Извлечение тепла из систем охлаждения Описание Тепло можно извлечь из оборудования для охлаждения и из компрессоров. Извлечение тепла включает использование теплообменников и складских резервуаров для теплой воды. В зависимости от оборудования для охлаждения можно добиться температур в 50 – 60 ºC. Экологические эффекты от внедрения метода Уменьшение потребления энергии, например, извлечение тепла. Эксплуатационные данные Имеется информация, что извлеченное тепло можно использовать для нагрева водопроводной воды или вентиляции воздуха, размораживания продуктов глубокой заморозки или предварительного нагрева очищающих жидкостей или продукта. Установка системы извлечения тепла, которая включала как винтовой, так и поршневой компрессоры с охлаждающей способность в 3200 кВт, в холодильную установку на молочном заводе северной страны, привела к экономии энергии примерно в 1200000 кВт-ч/год. 344 П-ООС 17.02-03-2012 Применимость Широко применимо на новых предприятиях. Отсутствие свободного места может быть преградой для существующих предприятий. Технический метод является экономически обоснованным для предприятий, на которых продукты хранятся в условиях глубокой заморозки, поскольку при нормальных условиях холодильного хранения зимой не образуется достаточное количество тепла. Экономические показатели Уменьшение затрат энергии. Инвестиционные расходы на молочный завод в северной стране, как в вышеуказанном примере, составили около 160000 евро при периоде окупаемости в 6.3 лет. Примеры предприятий Молочный завод в северной стране. Справочная литература [42, Совет министров северных стран, и др., 2001 г.] 7.2.13.6 Выключайте оборудование, когда оно не используется Описание Многие из простых, незатратных или малозатратных мероприятий по энергосбережению могут выполняться отдельными работниками, например, выключение оборудования, такого как компрессоры и осветительное оборудование. Насосы и вентиляторы, приводящие к циркуляции холодного воздуха, охлажденной воды или раствора антифриза, образуют тепло, передавая большую часть энергии, которую они потребляют, на холодильную нагрузку, поэтому их выключение, когда они не используются, экономит энергию. То же самое относится к освещению в холодильной установке или холодильной камере, поскольку они расходуют большую часть энергии, которую они потребляют, на холодильную нагрузку. Время выключения может быть запланировано согласно установленной программе или расписанию. Можно контролировать условия для выявления, например, высокой или низкой температур, и выключения двигателей, когда они не используются. Нагрузка на двигатель может быть измерена с тем, чтобы двигатель выключался при работе на холостом ходу. Экологические эффекты от внедрения метода Уменьшение потребления энергии. Применимость Широко применимо в секторе ППНМ. Экономические показатели Снижение затрат энергии. Движущая сила внедрения Снижение затрат энергии. Справочная литература [69, Агентство по охране окружающей среды Англии и Уэльса, 2001 г.] 7.2.13.7 Уменьшение нагрузки на двигатели Описание Двигатели и приводы используются для работы многих механических систем в производственных процессах. Нагрузку на двигатели и приводы можно снизить посредством обеспечения регулярного обслуживания и соблюдения основных этапов эксплуатации, таких как смазка оборудования. Нагрузку на двигатели можно минимизировать,если: - работа станка, который приводится в действие двигателем является 345 П-ООС 17.02-03-2012 эффективной; - система выполняет полезную и необходимую работу; - трансмиссия между двигателем и приводным оборудованием является эффективной; - программы технического обслуживания приемлемы; - минимизированы потери, вызванные, к примеру, трубопроводом, канализацией и изоляцией; - система контроля является эффективной; Экологические эффекты от внедрения метода Уменьшение потребления энергии. Применимость Применимо при использовании двигателей. Экономические показатели Снижение затрат энергии. Движущая сила внедрения Снижение затрат энергии. Справочная литература [69, Агентство по охране окружающей среды Англии и Уэльса, 2001 г.] 7.2.13.8 Минимизация потерь, вызванных двигателем Описание Потери, вызванные двигателем, можно минимизировать: - при указании на использование высокопроизводительных двигателей, где это обосновано; - если двигатель заглох - при обеспечении надлежащего обращения и внимания во время технологического процесса ремонта с целью минимизации потерь энергии; - при избегании использования очень крупногабаритных двигателей; - при учете постоянного переподключения электропитания двигателя при соединении фаз звездой, в качестве незатратного способа уменьшения потерь, вызванных малой нагрузкой двигателей; - при проверке того, что асимметрия напряжений, низкой или высокое напряжение питания, нелинейное искажение или низкий коэффициент мощности не вызывают чрезмерных потерь. Экологические эффекты от внедрения метода Уменьшение потребления энергии. Применимость Применимо при использовании двигателей. Экономические показатели Снижение затрат энергии. Движущая сила внедрения Снижение затрат энергии. Справочная литература [69, Агентство по охране окружающей среды Англии и Уэльса, 2001 г.] 7.2.13.9 Преобразователи частоты для двигателей Описание Контроль скорости двигателя насоса посредством преобразователей частоты обеспечивает точную подгонку скорости рабочего колеса к необходимой производительности насоса, как потребление энергии и обработка жидкости. Экологические эффекты от внедрения метода 346 П-ООС 17.02-03-2012 Уменьшение потребления энергии. Эксплуатационные данные Уменьшение потребления энергии зависит от мощности и числа насосов и двигателей. Как правило, уменьшение на 10 % в производительности насоса соответствует уменьшению потребления энергии насосом на 28 %. На примере производителя растворимого кофе в Германии, последовательное внедрение преобразователей частоты для крупных электродвигателей настроить их таким образом, чтобы соответствовать требования производительности и избежать электрических пиковых нагрузок во время процесса запуска. На молочном заводе в Дании 203 двигателя были оснащены преобразователями частоты. Общая мощность двигателей составила 1216 кВт. Сметная стоимость инвестиций составила 311000 евро. Ожидаемая годовая экономия составляет 90000 евро (1325000 кВт-ч). Компания по производству продуктов из молочной сыворотки перерабатывает сыворотку на несколько сырьевых материалов для использования в фармацевтике и производстве пищевых продуктов. Один из продуктов – это лактоза, производство которой включает технологический процесс рафинирования, при котором «влажная» лактоза (9 % чистоты) растворяется в горячей воде в циклическом процессе. Влажная лактоза пропускается через сотрясательный лоток в смесительный сосуд, в котором она смешивается с горячей водой. Смесь подают насосом в буферный сосуд, где ее перемешивают, и оттуда смесь возвращают в смесительный сосуд. Таким образом, содержание лактозы в смеси постепенно возрастает. Спустя приблизительно 1 час смесь извлекается из смесительной установки для дальнейшей переработки. Уровень жидкости в смесительном сосуде ранее контролировался посредством регулирования потока воды/лактозы из буферных цистерн. Это достигалось посредством штуцерного крана на стороне подачи корпусного насоса, используемого для перемещения. У такой системы штуцеров было несколько недостатков, например, она балы неэффективна, поскольку вызывала излишнее рассеивание электроэнергии и излишний износ насоса. Такая система была заменена на систему регулирования скорости на двигателе, приводящем в действие насос. Это привело к экономии энергии в размере 12600 кВт-ч/год, что равно 1638 голландских гульденов (1994 г.), сокращению затрат на обслуживание в 10257 голландских гульденов/год (1994 г.) и периоду окупаемости в 0,3 года. На примере пивоваренного завода сжатый воздух (6 бар) производится шестью компрессорами винтового типа и семью поршневыми компрессорами. Одни компрессор винтового типа работает как станок с регулируемой частотой, и все компрессоры регулируются централизованно. Преимущество данной технологии заключается в том, что перепады давления в системе подачи не превышают +/- 0,05 бар. Давление в системе можно снизить на 0,2 бар. По имеющимся данным при устранении периодов холостой работы компрессора можно сберечь приблизительно 20 % электроэнергии. Расходы на техобслуживание можно снизить примерно на 15 %. Количественно определить соотношение затрат и выгоды, вытекающее из уменьшения давления в системе, не представляется возможным. Применимость Преобразователи частоты можно использовать со стандартными трехфазными двигателями. Для них существует возможность как ручного, так и автоматического регулирования скорости. Их можно применять на существующих и новых предприятиях для насосов, вентиляционного оборудования и транспортных систем. Сообщают, что двигатели с приводом с преобразователем частоты не должны превышать 60 % общего использования энергии на предприятии, потому что они 347 П-ООС 17.02-03-2012 могут оказывать неблагоприятное воздействие на электроснабжение и могут привести к техническим проблемам. Экономические показатели Цена преобразователя частоты мощностью 5,5 кВт составляет около 600 евро. Движущая сила внедрения Уменьшение потребления электроэнергии в сочетании с более щадящей обработкой продукта. Примеры предприятий Молочный завод в Дании, производитель сыворотки в Нидерландах, производитель растворимого кофе в Германии и пивоваренный завод в Германии. Справочная литература [42, Совет министров северных стран, и др., 2001 г., 65, Германия, 2002 г., 237, Caddet, 1999 г., 247, Молочная ассоциация Германии, 2003 г.] 7.2.13.10 Использование привода с переменной скоростью для уменьшения нагрузки на вентиляторы и насосы Описание В частности, сила тяги может значительно повлиять на потребление энергии в производственных процессах. Капитальные затраты на более производительный двигатель не превышают затрат на двигатель стандартного качества, но выигрыш в производительности на 2 – 3 % значительно продлевает срок службы двигателя. Кроме того, использование приводов с переменной скоростью для уменьшения нагрузки на вентиляторы и насосы – это гораздо более эффективный с точки зрения энергетики метод регулирования потока, чем дроссели, регуляторы тяги или системы рециркуляции. Экологические эффекты от внедрения метода Уменьшение потребления энергии. Применимость Применимо на всех предприятиях ППНМ, где используются вентиляторы и насосы. Экономические показатели Снижение затрат энергии. Движущая сила внедрения Снижение затрат энергии. Справочная литература [69, Агентство по охране окружающей среды Англии и Уэльса, 2001 г.] 7.2.14 Использование воды 7.2.14.1 Закачивание насосом только необходимого количества воды Описание При закачивании насосом только того количество воды, которое действительно требуется для производственного процесса достигается минимизация воздействия на уровень подземных вод и сбережение энергии. Воду можно при необходимости добывать так, чтобы избежать переполнения емкости и риска образования сточных вод посредством загрязнения или утечек. Экологические эффекты от внедрения метода Уменьшение потребления воды и энергии. Применимость 348 П-ООС 17.02-03-2012 Применимо в регионах, в которых добываются подземные воды. Движущая сила внедрения Местная нехватка подземных вод. Примеры предприятий Предприятия по переработке фруктов и овощей в Бельгии. Справочная литература [31, VITO, и др., 2001 г.] 7.2.15 Замораживание и кондиционирование воздуха (Информацию о смежных с шоковой заморозкой технических методах см. в разделе 7.2.11) 7.2.15.1 Оптимизация холодильного хранение кондиционирования воздуха и температур Описание Отказ от охлаждения камер с кондиционированием воздуха до температуры ниже необходимой уменьшает потребление энергии, не в ущерб качеству пищевых продуктов. В холодильных установках часто поддерживают более низкие температуры, чем необходимо, из-за возможности сбоев. При поддержании более низкой температуры холодильной установки, чем необходимо, возникновение сбоев более вероятно. Сообщают, что использование простых средств регулирования и установка правильных настроек может значительно способствовать тому, что работа холодильной установки будет максимально эффективной, например, при установке термостата для получения наилучшей энергетической эффективности установки не в ущерб надежности. Запись нормальных показаний приборов способствует раннему выявлению неправильного функционирования оборудования. Можно использовать автоматическую регулировку для выключения холодильной установки и/или освещения, когда они не используются. Освещение и двигатели в охлаждаемом пространстве не только используют электроэнергию, но, поскольку они производят тепло, они вносят свой вклад в энергию, требуемую для понижения температуры до необходимого уровня. Если в ситуациях, когда они не нужны, их можно удалить, а когда они не используются, их можно выключить, можно сберечь энергию. Экологические эффекты от внедрения метода Уменьшение потребления энергии. Применимость Применимо на всех предприятиях ППНМ, на которых имеется пространство с кондиционированием воздуха и холодильное оборудование. Движущая сила внедрения Снижение затрат энергии. Справочная литература [69, Агентство по охране окружающей среды Англии и Уэльса, 2001 г., 241, ETSU, 2000 г.] 7.2.15.2 Минимизация потерь при передаче и вентиляции из холодильных камер, холодильных установок и морозильных туннелей Описание Для уменьшения потерь при передаче и вентиляции в морозильном аппарате можно принять следующие меры: 349 П-ООС 17.02-03-2012 - двери и окна должны быть как можно плотнее закрыты; - установите быстрозакрывающиеся и эффективно изолированные двери между зонами, имеющими разные температуры; - ограничьте размер двери до минимума, необходимого для безопасного доступа; - поддерживайте надлежащую герметизацию вокруг дверных проемов. Нарост льда вокруг отверстий указывает на плохую герметизацию - не загружайте материалы в дверные проемы; - охладите зону перед холодильной камерой; - если дверь нужно использовать регулярно, установите полосовую завесу; - ограничьте вентиляцию путем установления коридора между пунктом загрузки/разгрузки транспортного средства и складским участком с эффективной герметизацией; - ограничьте движение воздуха при открытии дверей и люков; - применяйте соответствующую тепловую изоляцию и экранирование морозильных туннелей от окружающей среды; - проводите замораживание ночью, когда температура окружающей среды максимально низкая. Экологические эффекты от внедрения метода Уменьшение потребления энергии. В некоторых случаях также возможно уменьшение выделения запаха и уровня шума. Применимость Применимо при глубокой заморозке пищевых продуктов в упаковке и без упаковки, а также для камер с кондиционированием воздуха. Экономические показатели В 2001 г. поступали сообщения о том, что открытая дверь стоит 6 фунтов стерлингов/ч в случае холодильника для хранения замороженных продуктов и 3 фунта стерлингов/ч в случае холодильника для хранения охлажденных продуктов. Справочная литература [31, VITO, и др., 2001 г., 32, Ван Баэл Дж., 1998 г., 69, Агентство по охране окружающей среды Англии и Уэльса, 2001 г.] 7.2.15.3 Регулярное размораживание всей системы Описание Испарители, которые работают при температуре ниже 0 ºC, необходимо полностью размораживать до того, как лед начнет покрывать пластины. Размораживание может требоваться каждые несколько часов или каждые несколько дней. Когда испаритель покрывается льдом, температура испарения падает, увеличивая потребление энергии. Мощность также падает, и достижение необходимой температуры может не произойти. Если размораживающие элементы работают ненадлежащим образом, то нарастание инея на испарителе может усилиться. По этой причине важно также проверять, что испарители размораживаются правильно. В разделе 7.2.15.5 описано автоматическое размораживание охлаждающих испарителей. Экологические эффекты от внедрения метода Уменьшение потребления энергии. Эксплуатационные данные Падение температуры испарения на 1 ºC может увеличить эксплуатационные издержки на 2 – 4 %. Как сообщается, система размораживания по требованию, при которой размораживание начинается при необходимости, а не по таймеру, уменьшает потребление энергии на 30 % в некоторых областях применения. Применимость 350 П-ООС 17.02-03-2012 Применимо при глубокой заморозке и замораживании пищевых продуктов в упаковке и без упаковки. Справочная литература [31, VITO, и др., 2001 г., 32, Ван Баэл Дж., 1998 г.] 7.2.15.4 Оптимизация цикла размораживания Описание Для оптимизации цикла размораживания испарителей можно регулировать время между циклами размораживания. Если время между двумя циклами размораживания слишком продолжительное, то эффективность испарителя снижается, и давление из испарителя падает. Если время краткое, то значительное излишнее количество тепла образуется на складском участке. Экологические эффекты от внедрения метода Уменьшение потребления энергии. Применимость Применимо при глубокой заморозке пищевых продуктов в упаковке и без упаковки. Справочная литература [31, VITO, и др., 2001 г., 32, Ван Баэл Дж., 1998 г.] 7.2.15.5 Автоматическое размораживание охлаждающих испарителей при холодильном хранении Описание Слой инея, образующийся на поверхности испарителей, уменьшает их теплообменную производительность. Для размораживания и удаления такого слоя можно использовать теплый газ из компрессоров. Энергосбережение зависит от мощности/числа испарителей и времени работы обледеневших испарителей. Экологические эффекты от внедрения метода Уменьшение потребления энергии. Эксплуатационные данные На предприятии по производству мороженого пять испарителей, работающих в течение 3000 часов в год, со слоем льда в 0,87 мм, были оснащены автоматической системой размораживания. В результате стало возможным сэкономить приблизительно 100000 кВт-ч/год энергии. Плановые инвестиционные расходы составили 15000 евро при периоде окупаемости в 2,2 года. Применимость Широко используется на новых предприятиях и легко может быть применено к существующим операциям. Экономические показатели Снижение затрат энергии. Краткие периоды окупаемости. Примеры предприятий Предприятие по производству мороженого в северной стране. Справочная литература [42, Совет министров северных стран, и др., 2001 г.] 7.2.15.6 Использование бинарного льда в качестве охлаждающей жидкости (вторичный хладагент) Описание 351 П-ООС 17.02-03-2012 Бинарный лед можно использовать в качестве жидкого холодильного агента. Бинарный лед можно определить как «жидкий лед». Он включает кристаллы льда размером 10 – 100 мкм во взвешенном состоянии в воде, содержащей антифриз. Антифризом является либо соль на основе этанола, содержащая антикоррозийное вещество, либо, если бинарный лед предназначен для погружения пищевых продуктов, обычная соль (хлорид натрия). Для производства бинарного льда описаны две технологии. Первая технология, которая отражена на рисунке 7.20, подходит для бинарного льда малой или средней мощности, т.е. 100 – 1000 кВт. Числа в следующем тексте относятся к рисунку 7.20. Бинарный лед производится специальным испарителем, называемым генератором бинарного льда (1), который поставляется насосом (2) с жидкостью из сосуда для хранения бинарного льда (3). Традиционная холодильная установка (4) с малым зарядом хладагента соединятся с генератором бинарного льда. В качестве альтернативы для фторхлорпроизводных углеводородов можно использовать «природные» хладагенты, такие как вода (не для шоковой заморозки), воздух, двуокись углерода (все еще в стадии разработки), аммиак и углеводороды. Вспомогательный насос (5) поставляет бинарный лед с заданной концентрацией льда в главный питающий насос (6), из которого насосы (7) (необязательно) поставляют бинарный лед на блоки холодильной нагрузки (8). В случае «нулевой нагрузки», но в состоянии готовности бинарный лед продолжает циркуляцию во вторичную петлю (6) и (10), но проходит через клапан (9), который открывается, как только разъединяются блоки холодильной нагрузки. Возвратная труба (10) передает жидкий бинарный лед (с кристаллами льда или без них) обратно в сосуд для хранения (3). Рисунок 7.20 - Система бинарного льда с традиционной холодильной установкой Бинарный лед средней и большой мощности, т.е. 1000 кВт – 1 Мвт, также можно производить при технологическом процессе замораживания с использованием «»воды в качестве хладагента». Технология очень похожа на технологию, изображенную на рисунке 7.20, за исключением того, что традиционная холодильная 352 П-ООС 17.02-03-2012 установка (4) не нужна. Компрессор водяного пара и соответствующие вакуумные условия, для бинарного льда это обычно 500 Па (5 мбар), приводят к испарению воды в пустом сосуде (испарителе) и удалению из компрессора водяных пaров, которые в конечном счете конденсируются. Экологические эффекты от внедрения метода В сопоставимых условиях холодильный коэффициент для бинарного льда обычно лучше, чем для традиционных охлаждающих и морозильных установок, т.е. потребляется меньше энергии. Необходимы холодильные установки меньшего размера, поэтому требуется меньше материалов и, по имеющейся информации, поскольку они не обязательно должны обладать большой химической стойкостью, они могут быть более простыми и более пригодными для переработки. Поскольку не все предприятие заполнено потенциально вредными хладагентами, возможность и серьезность аварийных выбросов уменьшена. В отличие от других хладагентов бинарный лед, изготовленный из воды и спирта в нормальных условиях может сбрасываться с КОССВ при наличии разрешения со стороны разрешительного органа. По имеющимся данным, свойства быстрого изменения фазы кристаллов льда обеспечивают превосходный теплообмен. Поэтому либо размер поверхности может быть меньше, либо бинарный лед может быть «теплее», что приводит к снижению потребности в энергии и уменьшению замораживания поверхностного слоя. В результате потеря массы продукта меньше, а размораживание может даже не потребоваться для устройств охлаждения воздуха. По сообщениям охладители жидкости могут быть также на 20-50 % меньше. Эксплуатационные данные В таблице 7.22 сопоставляются объемы хладагентов – рассола и бинарного льда, которые необходимы для достижения снижения температуры на 3 ºC. Таблица 7.22 - Сравнение между объемами бинарного льда и рассола, которые необходимы для достижения снижения температуры на 3 ºC Процесс охлаждения Хладагент Охлажде ние Рассол Шоковая заморозка Сопоставимая охлаждающая способность для заданной массы для достижения снижения температуры на 3 ºC 1 Энергия, необходимая для охлаждения (Кдж/кг) 11 Бинарный лед с 10 % кристаллов льда Бинарный лед с 20 % кристаллов льда Рассол 3,0 33 6,0 66 1 11 Бинарный лед с 10 % кристаллов льда Бинарный лед с 20 % кристаллов льда 3,7 33 7,3 66 353 П-ООС 17.02-03-2012 Например, если в качестве хладагента используется рассол, то по сравнению с бинарным льдом для циркуляции требуется от четырех до семи раз больше хладагента. По имеющимся данным диаметр трубы может быть приблизительно на 50 % меньше, а мощность подачи насосом на 70 % ниже в случае бинарного льда по сравнению с рассолом. Также имеется информация, что установки с бинарным льдом обычно работают на протяжении 24 ч/день, поэтому необходимы только льдогенератор малого размера и хранилище малого объема. На примере скотобойни и предприятия по переработке туши убитого крупного рогатого ската и свиней охлаждались перед дальнейшей переработкой. Было установлено следующее оборудование с бинарным льдом общей установленной мощностью в 424 кВт, которое соответствует требованиям к холоду, указанным в таблице 7.23. Таблица 7.23 - Требования к холоду на установке с бинарным льдом Общая используемая площадь Число сотрудников Производство в неделю 3800 м2 40 500 голов крупного рогатого скота и 2000 свиней Хладагент аммиак Система бинарного льда торговое наименование Количество отдельных холодильных установок 2 Компрессоры «gram» (дожимной) Дополнительные возможности извлечение тепла Работа на охлаждение в день 5500 квт-ч/д Рабочие часы полной нагрузки (максимум) 13 ч/д Установленная хладопроизводительность 230 квт (льдогенераторы) Рабочие часы установки с бинарным льдом 24 ч/д (наиболее жаркий летний день) Работа хранилища бинарного льда 1600 квт-ч Объем хранилища бинарного льда 34 m3 Ингибитор коррозии жидкого бинарного льда торговое наименование Максимальная концентрация бинарного льда в >50 % льдохранилище Концентрация бинарного льда в трубопроводе 12 % Применимость Применимо на всех предприятиях ППНМ. Экономические показатели На вышеуказанном примере скотобойни и предприятия по переработке мяса срок эксплуатации составил 15 лет. По имеющейся информации при процентной ставке в 7 % и времени амортизации в 10 лет дополнительные непосредственные инвестиционные расходы можно было восстановить за 2,2 года, а годовые эксплуатационные издержки установки с бинарным льдом, в том числе амортизация, подлежат немедленному восстановлению. По оценкам период окупаемости составит от 10 до 15 лет для типичной скотобойни в Дании. По имеющимся данным установки с бинарным льдом обычно работают по тарифам для внепиковых нагрузок или в периоды общей низкой электрической нагрузки. Движущая сила внедрения 354 П-ООС 17.02-03-2012 Поэтапное исключение фторхлорпроизводных углеводородов, разрушающих озоновый слой согласно «Монреальский протокол» и ожидаемое принуждение к использованию гидрохлорфторуглеродов согласно «Киотскому протоколу». Примеры предприятий Применяется при переработке мяса, рыбы, в пивоварении и при холодильном хранении в Гермаии. Справочная литература [182, Германия, 2003 г.] 7.2.16 Производство и использование сжатого воздуха 7.2.16.1 Оптимизация настроек давления Описание Давление в компрессоре может быть установлено на необходимом максимальном уровне, а затем отрегулировано при каждом отдельном применении для минимизации расхода энергии на производство сжатого воздуха и уменьшения утечек. Для сфер применения, в которых необходимо высокое давление или более продолжительные часы работы, чем в большинстве сфер применения, в которых используется сжатый воздух, установка специализированного компрессора может быть более эффективной с энергетической и экономической точек зрения. Экологические эффекты от внедрения метода Уменьшение потребления энергии и сниженный уровень шума, если крупные компрессоры работают на протяжении более кратких переводов. Применимость Применимо в случаях нескольких вариантов использования сжатого воздуха на одном предприятии. Движущая сила внедрения Уменьшение потребления энергии и связанных с ним затрат. Примеры предприятий Широко применимо. Справочная литература [69, Агентство по охране окружающей среды Англии и Уэльса, 2001 г.] 7.2.16.2 Оптимизация температуры воздуха на входе Описание Компрессоры работают более эффективно при использовании холодного воздуха. Это обычно достигается при заборе воздуха извне здания, что можно проверить посредством измерения температуре на входе сушилки, которая не должна превышать 35 °C при полной нагрузке на компрессор. Температура в сушильном помещении должна находиться в пределах 5 °C от температуры внешней окружающей среды. Если температура в помещении слишком высокая, это приводит к понижению производительности компрессора. Экологические эффекты от внедрения метода Уменьшение потребления энергии. Движущая сила внедрения Уменьшение потребления энергии и связанных с ним затрат. Справочная литература [69, Агентство по охране окружающей среды Англии и Уэльса, 2001 г.] 355 П-ООС 17.02-03-2012 7.2.16.3 Установка глушителей шума на воздухоприемные отверстия и каналы для выпуска воздуха Описание Установите глушители шума на воздухоприемное отверстие и канал для выпуска воздуха в компрессоре. Глушители шума могут быть поглощающими или отражающими. Поглощающие глушители шума поглощают шум. Отражающие глушители содержат камеры и перегородки, а их размер и расположение определяет характеристики ослабления звука глушителя шума. Отражающие глушители могут быть более эффективными для компрессоров, которые производят значительные уровни тонального шума низкой частоты. Экологические эффекты от внедрения метода Уменьшение уровня шума. Воздействие на различные среды Если глушитель шума спроектирован неудачно, возможно увеличение потребления энергии из-за встречного давления или блокирования. Эксплуатационные данные По имеющимся данным хорошо спроектированный глушитель шума не увеличит встречное давление в системе. Если глушитель шума спроектирован неудачно, усиленное подавление шума может вызвать рост потери давления и в результате привести к увеличению потребления энергии. Встречное давление можно минимизировать посредством увеличения размера глушителя шума и соединения между глушителем шума и компрессором. При установке прямоточного глушителя шума можно избежать как встречного давления, так и блокирования. По имеющимся данным, к разветвленному трубопроводу, ведущему к единой трубе более крупного диаметра, можно подключить множественные каналы для выпуска воздуха. Как сообщают, практически на любой модели машины задний глушитель может использоваться для достижения типового снижения шума в 25 дБ (A). Применимость Применимо при использовании сжатого воздуха. Экономические показатели Низкая стоимость. Движущая сила внедрения Предотвращение производственного шума, вызывающего потерю слуха, и уменьшение жалоб на уровень шума за пределами предприятия. Примеры предприятий Широко применимо. Справочная литература [65, Германия, 2002 г., 200, CIAA, 2003 г., 242, Льюис Д. РН., 2003 г., 244, Исполнительный комитет по здравоохранению и промышленной безопасности, ] 7.2.17 Паровые системы 7.2.17.1 Максимизация возврата конденсата Описание Если горячий конденсат не возвращается в бойлер, его необходимо заменить очищенной холодной подпиточной водой. Дополнительная подпиточная вода также увеличивает затраты на очистку воды. Вместо сброса конденсата на КОССВ в установленном порядке из-за риска загрязнения, конденсат можно собрать в 356 П-ООС 17.02-03-2012 промежуточный резервуар и проанализировать для выявления наличия любого загрязняющего вещества. Это также приводит к экономии на использовании химических веществ для очистки подпиточной воды для бойлера. В качестве дополнительного или альтернативного варианта, если конденсат невозможно вернуть в бойлер из-за загрязнения, из загрязненного конденсата можно извлечь тепло перед его использованием для действий по очистке более низкого качества, например, очистка площадки. Можно рассмотреть любой вариант полной утилизации энергии любого пара, использованного для непосредственного введения в технологический процесс. Экологические эффекты от внедрения метода Уменьшение потребления энергии и воды и уменьшение образования сточных вод. Уменьшение потребления химических веществ для очистки подпиточной воды для бойлера. Эксплуатационные данные Если горячий конденсат не возвращается в бойлер, его необходимо заменить очищенной холодной подпиточной водой, при этом в отходы уходит около 20 % энергии, поглощенной при производстве пара, из которого образуется конденсат. Это может быть крупнейшей однократной потерей энергии при использовании пара. Применимость Применимо в случаях производства пара в бойлере. Движущая сила внедрения Уменьшение потребления энергии и связанных с ним затрат. Справочная литература [69, Агентство по охране окружающей среды Англии и Уэльса, 2001 г.] 7.2.17.2 Избегание потерь выпара при возврате конденсата Описание Когда из пароотделителей высвобождается конденсат и протекает по возвратному трубопроводу, образуется некоторое количество выпара. Часто выпары выделяются в атмосферный воздух, а энергия, содержащаяся в них, утрачивается. Избегание потерь возможно при захвате и использовании выпаров, например, в бойлере. Экологические эффекты от внедрения метода Уменьшение потребления энергии и воды. Эксплуатационные данные Выпары обычно содержат около 40 % энергии от начального конденсата, находящегося под давлением. Применимость Применимо в случае образования выпаров и возможности его повторного использования. Движущая сила внедрения Уменьшение потребления энергии и связанных с ним затрат. Справочная литература [69, Агентство по охране окружающей среды Англии и Уэльса, 2001 г.] 7.2.17.3 Отключение неиспользуемого/малоиспользуемого трубопровода Описание Возможно, что отдельные ветви системы распределения пара более не используются и их можно удалить из системы. Кроме того, трубопровод, который поставляет пар для нечасто используемого оборудования, можно отключить, используя клапаны или задвижки. Неиспользуемый или нечасто используемый 357 П-ООС 17.02-03-2012 трубопровод приводит к излишнему потреблению энергии и, вероятно, получает меньше внимания при техобслуживании. В результате удаления части трубопровода остальной трубопровод может остаться без надлежащей опоры, поэтому может потребоваться дополнительная опора. Экологические эффекты от внедрения метода Уменьшение потребления энергии и воды. Применимость Полностью применимо. Движущая сила внедрения Уменьшение потребления энергии и связанных с ним затрат. Справочная литература [69, Агентство по охране окружающей среды Англии и Уэльса, 2001 г.] 7.2.17.4 Минимизация продувки бойлера Описание Продувка бойлера используется для ограничения накопления солей, например, хлоридов; щелочных металлов и кремниевой кислоты, и поэтому необходимо удерживать эти параметры в установленных пределах. Ее также используют для удаления из бойлера отложений ила, например, фосфатов кальция, и продуктов коррозии, например, оксидов железа, и содержать воду чистой и бесцветной. Сточные воды при высоком давлении и температуре всегда сбрасываются либо за определенное время, либо непрерывно. Поэтому предпочтительно максимально ограничивать продувку. Общее содержание растворенных твердых частиц в воде бойлера лучше всего удерживать на уровне, по возможности наиболее близком к максимальным разрешенным значениям. Этого можно добиться посредством автоматизированной системы, состоящей из пробы проводимости в воде в бойлере, регулятора продувки или клапана, регулирующего продувку. Проводимость непрерывно измеряется. Если измеренная проводимость превышает максимальное значение, то регулирующий клапан открывается шире. Для уменьшения потребления энергии тепло можно извлечь из продувки бойлера. Экологические эффекты от внедрения метода Уменьшение потребления энергии. Уменьшение образования сточных вод. Эксплуатационные данные В таблице 7.24 показана возможная экономия топлива посредством сокращения продувки как функции давления пара при глубокой заморозке овощей. При давлении пара в 10 бар, можно достигнуть экономии топлива в 2,1 %, если объем продувки сокращается на 10 %. Таблица 7.24 - Потенциальная экономия при сокращении продувки бойлера при глубокой заморозке овощей Полезное давление бойлера Экономия топлива на сокращение продувки (бар) (%) 7 0,19 10 0,21 17 0,25 Применимость Применимо при использовании бойлера. 358 П-ООС 17.02-03-2012 Справочная литература [31, VITO, и др., 2001 г., 32, Ван Баэл Дж., 1998 г.] 7.3 Очищение Технологическое оборудование и производственные средства периодически очищаются и дезинфицируются с различной периодичностью в зависимости от продуктов и технологических процессов. Цель очищения и дезинфекции заключается в удалении продуктов, остающихся после предшествующего технологического цикла, других загрязнений и микроорганизмов, для обеспечения качества продуктов, безвредность пищевых продуктов, достаточную производительность линии, теплопередачу и оптимальное функционирование оборудования. Очищение можно выполнять вручную, например, с помощью очищения под напором, или автоматически, например, с использованием безразборной мойки оборудования (CIP). Для очищения вручную, как правило, требуется демонтаж оборудования. 7.3.1 Сухая очистка оборудования и установок Смотрите также некоторые примеры по отдельным секторам в Пунктах 7.7.1.2, 7.7.2.2, 7.7.5.2 и 7.7.9.2. Описание Наибольшее количество остаточных материалов можно удалять из сосудов, оборудования и установок перед тем, как они проходят влажную очистку. Это можно выполнять и во время, и по завершении рабочего периода. Разлитые или рассыпанные материалы можно убирать, например, с помощью совка или пылесоса или с использованием резиновой швабры, перед влажной очисткой, предпочтительнее, чем промывать из шланга через дренаж. Это сокращает попадание материала в воду, которую после этого следует очищать либо на месте, либо на коммунальных очистных сооружениях сточных вод (КОССВ). Этому способствует наиболее возможно сухая транспортировка таких материалов, как ингредиенты, побочные продукты и отходы от переработки (смотрите Пункт 7.1.7.4). Сухая очистка упрощается, например, при предоставлении и использовании ловушек (смотрите Пункт 7.3.1.1) с сетчатой крышкой, это обеспечивает то, что всегда без задержки происходит приемлемая, сухая очистка оборудования, с удобным безопасным приемником для накапливаемых отходов. Ловушки можно фиксировать на месте, чтобы обеспечить их должное местонахождение во время очистки. В качестве сухой очистки оборудования и установок вручную можно применять другие способы, такие как естественный дренаж материалов, в результате гравитации в приемники, расположенные надлежащим образом, или с помощью труб (смотрите Пункт 7.3.3). Процедура очистки может проводиться так, чтобы минимизировать влажную очистку, и поддерживать необходимые гигиенические стандарты. Например, использование шлангов может быть разрешено только после сухой очистки. Экологические эффекты от внедрения метода Сокращение потребление воды и объема сточных вод. Уменьшение попадания материалов в сточные воды, и тем самым, снижение уровней, например, химической потребности в кислороде (ХПК) и биохимической потребности в кислороде (БПК). Расширение возможности восстановления и переработки веществ, образующихся в процессе. Сокращенное потребление энергии, необходимой для нагрева воды для очистки. Сокращенное применение моющих средств. 359 П-ООС 17.02-03-2012 Воздействие на различные среды Увеличение количество твердых отходов. Эксплуатационные данные Распространенной практикой для персонала, выполняющего очистку, является уборка сырьевых материалов и продуктов из решеток сливных отверстий в полу и шлангов, непосредственно стекающих через дренаж, возможно, полагая, что в дальнейшем решетка или ловушка будет собирать все твердые вещества. Однако когда такие материалы попадают в поток сточных вод, далее они подвергаются турбулентности, откачиванию и механической фильтрации. В результате это приводит к распаду и освобождению растворенного кислорода, вместе с коллоидными и, возможно, взвешенными жирными твердыми веществами. Последующее удаление таких растворимых, коллоидных и взвешенных органических веществ может быть намного более сложным и дорогостоящим, чем применение простых ловушек с сетчатыми крышками. Например, при изготовлении колбас остатки рубленого мяса из оборудования, такого как куттер с вращающейся чашей, наполнители колбас, а также с пола можно убирать вручную, в максимальной степени, до очистки и отправки, например, в вытапливающую жир установку, вместо смывания на коммунальные очистные сооружения сточных вод (КОССВ). В установке переработки рыбы, например, было предпринята сухая очистка лент, в результате чего образовалось меньшее количество отходов, и практически сократилось загрязнение воды. В переработке фруктов и овощей потери продуктов во время технологического процесса можно собирать с помощью совка и отправлять для использования в качестве корма для животных. Зерновую пыль можно собирать с помощью вакуумных систем, например, в мукомольных мельницах, в кормодробилках, в пивоварнях и в перегонных установках. При очистке мелких, как пыль материалов важно учитывать риски, связанные с возможностью пожара и взрыва с профессиональной опасностью для здоровья. При очистке оборудования важно учитывать риски, связанные с доступом к опасным подвижным деталям и острым краям. Может потребоваться немедленная уборка с целью поддержания гигиены и предотвращения микробиологических рисков. Применимость Применяется для всех установок сектора ППНМ. Движущая сила внедрения Сокращение потребления энергии и воды, сокращение очистки сточных вод и снижение применения и расходования моющих средств. Примеры предприятий Во многих установках используется некоторая сухая очистка перед влажной очисткой. Справочная литература [1, CIAA (Конфедерация производств пищевых продуктов и напитков Европейского Сообщества), 2002, 13, Агентство по охране окружающей среды Англии и Уэллса, 2000, 31, VITO, и др., 2001, 41, Северных совет министров, 2001, 134, AWARENET, 2002] 7.3.1.1 в полу Оснащение и использование ловушек над сливными отверстиями Описание 360 П-ООС 17.02-03-2012 Ловушка представляет собой корзинку из тонкой сетки над сливными отверстиями в полу для предотвращения попадания твердых материалов в дренажную систему и на коммунальнальные очистные сооружения сточных вод (КОССВ). Ловушки можно закреплять на месте для обеспечения того, что твердые вещества не смогут проходить на коммунальные очистные сооружения сточных вод во время очистки. Если выполнять их разгрузку после сухой очистки и снова закреплять их на месте перед влажной очисткой, то можно избежать уноса растворенных материалов и частиц, отделяющихся от твердых веществ водой для очищения. Экологические эффекты от внедрения метода Твердые вещества, падения на пол которых невозможно было избежать другими способами, не попадают в сточные воды. Это снижает содержание взвешенных твердых частиц (ВВ), биохимическую потребность в кислороде (БПК), химическую потребность в кислороде (ХПК), содержание растительных жиров, масел и животных жиров, общего содержания азота и фосфора в сточных водах. Твердые материалы, накапливающиеся в ловушке можно отправлять для соответствующего непищевого применения или на утилизацию отходов. Воздействие на различные среды Увеличение количества твердых отходов. Эксплуатационные данные Размер ячеек сетки может различаться в зависимости от применения, частота разгрузки также может варьироваться в зависимости от характеристик возможных разливающихся материалов. Применение ловушек в установках переработки мяса, вместе с сухой очисткой может минимизировать унос остатков мяса в сточные воды, а также унос растительных жиров, масел и животных жиров в результате контакта воды для очистки с остатками мяса и жира. Применимость Применяется во всех установках сектора ППНМ. Экономические показатели Очень дешево в эксплуатации. Движущая сила внедрения Сокращение загрязнения сточных вод и упрощение в дальнейшем очистки сточных вод. Примеры размещений Широко применяется в секторе ППНМ. Справочная литература [134, AWARENET, 2002, 200, CIAA (Конфедерация производств пищевых продуктов и напитков Европейского Сообщества), 2003] 7.3.2 Предварительное замачивание полов и открытого оборудования для размягчения загрязнений перед очисткой Описание Полы и открытое оборудование можно предварительно замачивать перед влажной очисткой. Это размягчает загрязнение и, следовательно, облегчает последующую очистку, например, может требоваться меньшее количество воды, при высоком давлении и/ или высокой температуре, для удаления затвердевшего или пригоревшего загрязнения, а также можно минимизировать использование химических моющих веществ, таких как каустик. Экологические эффекты от внедрения метода 361 П-ООС 17.02-03-2012 В зависимости от обстоятельств, можно сократить потребление воды и энергии для нагрева воды. Можно сократить использование химикатов. Применимость Применяется там, где во время очистки требуется удалять затвердевшие или пригоревшие загрязнения. Справочная литература [1, CIAA (Конфедерация производств пищевых продуктов и напитков Европейского Сообщества), 2002] 7.3.3 Чистка скребками Описание Чистку скребками можно использовать для извлечения ценных продуктов из трубопроводов и для снижения затрат на воду и очистку сточных вод. Система состоит из пусковых устройств, уловителей, оборудования сжатого воздуха и клапанов трубного монтажа, позволяющих проходить скребку через систему. Цельные, резиновые скребки, разрешенные к использованию для пищевых продуктов, проталкиваются вдоль трубы от пускового устройства, с помощью сжатого воздуха, и останавливаются на другом конце трубы штангой, которая пропускает продукт, но не скребок. Скребок возвращается к пусковому устройству с помощью клапана переключения направления сжатого воздуха. Окно на каждом конце трубы позволяет оператору видеть скребок. Скребок используется между каждой партией, с дополнительными промываниями системы, выполняемыми, когда происходит перекрестное загрязнение цвета или запаха. В гигиенических целях проводятся периодические безразборные мойки оборудования, например, с использованием каустика. Экологические эффекты от внедрения метода и Экономические показатели Сокращение потерь продукта во время смены партии и очистки; сокращение потребления воды для очистки и количества сточных вод, также с меньшим загрязнением. Эксплуатационные данные Пример установки системы чистки скребком, описанной выше, производителем джема. Было проведено обучение монтажу и обучение операторов на месте при участии поставщика. Регулярные проверки, которые проводились лабораторией компании, показали, что новая система не нарушает гигиенические стандарты и не ухудшает качество продукта. Эта компании обычно производит джем для продажи оптом партиями по 2,5 тонны. Приготавливаемый джем хранится в двух высокотемпературных котлах перед перекачкой в резервуар, и затем на погрузочную площадку, где партия может поддерживаться в теплом состоянии. Затем она перекачивается в бестарную цистерну или охлаждается для перемещения в промежуточные бестарные контейнеры. Кроме очистки в гигиенических целях, трубы и сосуды очищаются между партиями, если происходит изменение цвета. Для технологических процессов больших объемов последовательность очистки состоит из ополаскивания водой всей системы, безразборной мойки сосудов, иногда с использованием каустика, и завершающего ополаскивания водой всей системы. Перед внедрением системы чистки скребком ополаскивание всей системы включало в себя всасывание воды для очистки в вакууме, через трубы между сосудами для протирания и для выпаривания и котлами, после этого – использование насоса для джема для перекачки очищающей воды через трубу к отсеку цистерны. Поскольку насос для джема не был разработан для перекачивания 362 П-ООС 17.02-03-2012 воды, каждое ополаскивание занимало определенное время. Потреблялось также большое количество воды (5,4 м3 на каждую очистку), как правило, дважды в день. Пригодный для продажи продукт, остававшийся в трубах, выталкивался проточной водой в дренаж. Поэтому сточные воды содержали большое количество взвешенных твердых веществ (ВВ) и высокий уровень химической потребности в кислороде (ХПК). Джем смывался в отходы между партиями в линии большого объема. После установки системы чистки скребками увеличился выход партии джема. В результате ежегодно получается примерно 173 тонны пригодного к продаже продукта. Количество водопроводной воды, используемой для промывания большого трубопровода, упало с 2020 м3 в год до 310 м3 в год. Объемы сточных вод из линии большого объема снизились на такое же количество. Снижение уровней химической потребности в кислороде (ХПК) в среднем для сточных воды упало приблизительно с пика 25000 мг/л до 5000 мг/л, это значит, что себестоимости продукта понизилась более чем на 76%, с 12 Евро/ м 3 до 2,83 Евро/ м3. Дополнительная экономическая информация предоставлена в Таблице 7.25. Несмотря на то, что чистка скребком является наиболее значимой причиной снижения уровня химической потребности в кислороде (ХПК), данная компания полагает также, что существует важный вклад от вакуумной очистки отстойников, водостоков и ловушек для пищевых продуктов. Система чистки скребком практически не требовала технического обслуживания в течение первого года, и новые скребки не понадобились. Компания предполагает замену максимум двух скребков каждый год в результате износа и поломки скребков. Потребление энергии снизилось приблизительно на 680 кВт-час в год, поскольку для механизма сжатого воздуха необходимо меньше энергии, чем предыдущее приспособление перекачивания насосом. В последнее время компания установила три дополнительных системы чистки скребками в других производственных линиях небольшого объема. Ожидается существенное снижение себестоимости, а также дополнительное снижение уровня химической потребности в кислороде (ХПК) в сточных водах. Очистка линии с помощью системы чистки скребком занимает меньше времени, чем с помощью предыдущей системы. Применимость Применяется там, где вязкие материалы перегружаются по трубопроводу, например, при производстве презервов сладостей и пряностей, и в изготовлении таких молочных продуктов, как йогурт. Экономические показатели Ежегодные расходы и Экономические показатели, связанные с применением чистки скребком в примере установки для изготовления джема показаны в Таблице 7.25. Таблица 7.25 - Экологические эффекты от внедрения метода и сокращение расходов, связанное с применением систем чистки скребком Пункт Снижение объема и уровня ХПК Извлекаемый продукт Сокращение Экономия Ежегодная экономия (евро) Ежегодн ые расходы (евро) 167 000 173 тонны 217 в год 000 2020 м3/ 200 76% 363 П-ООС 17.02-03-2012 потребления воды год Сокращение потребления энергии Очистка водостока и т.п. Замена скребков (2 шт. в год) Всего Чистое снижение себестоимости Общие капитальные затраты Период окупаемости 0 48 6200 180 386 048 6380 37966 8 30800 4,2 недели Движущая сила внедрения Извлечение ценного продукта и сокращение расходов на воду и очистку сточных вод Примеры предприятий Как минимум, одна установка для изготовления джема в Соединенном Королевстве. Справочная литература [1, CIAA (Конфедерация производств пищевых продуктов и напитков Европейского Сообщества), 2002, 57, Воздействие на окружающую среду (Соединенное Королевство), 2000] 7.3.4 Удаление остаточных материалов из трубопровода с помощью сжатого воздуха, перед очищением или сменой продукта Описание Сжатый воздух качества пищевых продуктов можно использовать в качестве технологии сухой очистки для удаления остаточных материалов из трубопровода, проявляя осторожность с тем, чтобы не повышать уровень запыленности на рабочем месте. К некоторым преимуществом такой технологии относится то, что она может применяться для получения доступа к деталям оборудования, которые физически невозможно очистить скребками (смотрите Пункт 7.3.3), и то, что можно избежать риска загрязнения от очистительных инструментов или оборудования. Экологические эффекты от внедрения метода Снижение потерь продукта во время замены партии и очистки; сокращение потребления воды для очистки и уменьшение количества сточных вод, которые, кроме всего, менее загрязнены. Воздействие на различные среды Потребление энергии для создания сжатого воздуха. Эксплуатационные данные С целью минимизации количества остаточного масла в трубопроводе оборудования для изготовления масла, можно использовать сжатый воздух для проталкивания блока охлажденного масла через трубопровод и клапаны в завершении изготовления, перед очисткой. Действует аналогично методу чистки скребком, но может использоваться в деталях оборудования, недоступных для скребков. Применимость 364 П-ООС 17.02-03-2012 Применяется в установках, в которых порошки и другие твердые материалы транспортируются с помощью сжатого воздуха, и там, где жесткие, но сжимаемые пищевые продукты могут заполнять пространство, и материалы физически проталкиваются через это пространство. Движущая сила внедрения Минимизация отходов продуктов. Примеры предприятий Молочные заводы для производства масла в Германии. Справочная литература [65, Германия, 2002] 7.3.5 Управление использованием воды, энергии и моющих средств Описание Если потребление воды и моющих средств и уровень чистоты регистрируется на ежедневной основе, можно обнаружить отклонения от нормальной работы, и затем отслеживать и планировать действия по снижению будущего потребления и воды, и моющих средств без опасности для гигиены. Используется для всех видов очистки – ручного, например, с помощью очистки под напором, или автоматизированного, например, с помощью безразборной мойки оборудования (CIP). Можно также проводить пробную очистку, например, с использованием меньшего количества моющих средств или без них; с использованием воды с различными температурами; с помощью механической очистки, то есть использования “силы” и давления воды, и от применения инструментов, таких как чистящие губки и щетки. Отслеживание и контроль температур очистки может позволить достижение требуемого стандарта очистки оборудования и установок без чрезмерного применения моющих средств. Важной частью предотвращения чрезмерного потребления воды и моющих средств на постоянной основе является обеспечение того, чтобы персонал был обучен обращению и приготовлению растворов и их применению. Например, не следует делать очищающие растворы слишком высокой концентрации либо в результате разливания при ручной дозировке, либо с помощью слишком высоких настроек систем автоматической дозировки. Это часто происходит при отсутствии должного обучения и контроля, особенно во время ручной дозировки. Экологические эффекты от внедрения метода Потенциальное снижение потребления воды и моющих средств, а также энергии, необходимо для нагревания воды. Снижение может зависеть от требований к очистке каждой части очищаемой установки или оборудования. Эксплуатационные данные Ненадлежащий гигиенический контроль приводит к проблемам безвредности пищевых продуктов, в результате чего продукт может быть признан негодным или сократиться срок хранения. Улучшений в технологиях очистки можно добиться, например, с помощью ограничения потока в источнике воды и регулирования давления воды с высокого давления до среднего и низкого давления – для ночной и дневной очистки, соответственно. Частоту влажной очистки можно также оценивать с целью сокращения количества полных влажных чисток. В некоторых установках одной полной влажной чистки в день может быть достаточно для поддержания необходимого уровня гигиены. В планировании частоты и продолжительности очистки оборудования можно учитывать его размер и сложность, а также тип и степень загрязнения. Применимость Применяется во всех установках сектора ППНМ. 365 П-ООС 17.02-03-2012 Экономические показатели В результате применения этой технологии можно добиться сокращения расходов на воду, энергию и моющие средства. Движущая сила внедрения Сокращение расходов на воду, энергию и моющие средства. Справочная литература [1, CIAA (Конфедерация производств пищевых продуктов и напитков Европейского Сообщества), 2002, 13, Агентство по защите окружающей среды Англии и Уэллса, 2000] 7.3.6 Оснащение очищающих шлангов ручными пускателями Описание Очищающие шланги можно оснащать отсечками контроля запуска только такой модификации, когда для обеспечения горячей водой используется водонагреватель. Если для обеспечения горячей водой используется клапан смешения пара и воды, необходимо устанавливать контрольные клапаны, предотвращающие попадание воды или пара в неконтролируемую линию. Автоматические отсечные клапаны часто продаются с прикрепленными насадками. Насадки усиливают воздействие воды и снижают скорость потока воды. Экологические эффекты от внедрения метода Сокращение потребления воды и энергии. Эксплуатационные данные В примерной установке была рассчитана сохраненная энергия для работы шланга, который был оснащен автоматическим отсечным клапаном и насадкой, при использовании воды с температурой 71C. Скорость потока перед монтажом составляла 76 литров в минуту, после монтажа 57 литров в минуту. Время работы шланга составило 8 часов в день перед монтажом и 4 часа в день после монтажа. Для затрат на воду 21 доллар США/ м3 была рассчитана ежегодная Экономические показатели расходов на воду в сумме 4987 долларов США (затраты в 2000 году). Кроме того, были рассчитаны ежегодные экономические показатели энергии в количестве 919 гига джоулей. Применимость Применяется во всех установках сектора ППНМ. Экономические показатели Если насадки устанавливаются без автоматических отсечек, затраты на оборудование составляют менее 10 долларов США. Отсечка с автоматическим контролем пускателей с насадкой стоит приблизительно 90 долларов США. (Затраты в 2000 г.) Окупаемость будет немедленной. Движущая сила внедрения Сокращение расходов на воду и энергию. Примеры предприятий Широко распространено. Справочная литература [1, CIAA (Конфедерация производств пищевых продуктов и напитков Европейского Сообщества), 2002, 227, Окерман Х. В. и Хансен К. Л., 2000] 7.3.7 Очистка под напором Очистка под напором применяется для мытья полов, стен, сосудов, контейнеров, открытого оборудования и конвейеров и в качестве этапа ополаскивания после 366 П-ООС 17.02-03-2012 очистки и использования химикатов. Можно использовать и холодную, и горячую воду, в зависимости от требований к очистке. 7.3.7.1 Подача воды с регулированием давления и через насадки Описание Когда большое значение имеет обеспечение водой, она может подаваться через насадки (смотрите Пункт 7.1.8.8) установленные в технологическом оборудовании или в шлангах, использующихся для очистки оборудования и/ или установок. Для работ по очистке, вода может подаваться в шланги из кольцевого трубопровода. Насадки, установленные в технологическом оборудовании, разрабатываются и располагаются для каждого отдельного применения в очистке. Экологические эффекты от внедрения метода Сокращение потребления воды. Если используется подогретая вода, можно сокращать общее потребление энергии. Эксплуатационные данные Скорость потока воды в каждой насадке можно регулировать, в зависимости от применения. Кроме того, давление воды можно регулировать в соответствии с очисткой, для которого необходимо наиболее высокого давления, и в каждой из других очистительных станций, использующих воду, можно устанавливать подходящий регулятор давления. Потребление воды можно оптимизировать с помощью отслеживания и поддержания давления воды и условия насадок распыления воды. Применимость Применяется во всех установках сектора ППНМ, в соответствии с технологической переработкой, общими потребностями эксплуатации и очистки. Движущая сила внедрения Сокращение потребления воды Справочная литература [1, CIAA (Конфедерация производств пищевых продуктов и напитков Европейского Сообщества), 2002] 7.3.7.2 Очистка под высоким давлением с помощью централизованного кольцевого водопровода Описание При очистке под высоким давлением вода разбрызгивается по очищаемой поверхности под давлением от 15 бар, это считается низким давлением, до 150 бар, это считается высоким давлением. Давление от 40 до 65 бар также описано как высокое давление. Передвижные машины для очистки под давлением требуют более продолжительного времени бездействия, чем машины, питающиеся от кольцевого водопровода. Очистители под давлением, работающие от дизеля, выбрасывают исходящие газы, что делает их неподходящими для применения внутри установок сектора ППНМ. Очистители под давлением, работающие от электроэнергии, требуют дополнительных мер безопасности оператора, включая устройства защиты от остаточного тока и серьезное техническое обслуживание. Передвижные машины по имеющимся отчетам потребляют также большее количество воды. В воду впрыскиваются средства для очистки с умеренными температурами до 60C. Важной частью очистки является механическое воздействие. Очистка под давлением сокращает потребление воды и химикатов, в сравнении со шлангами водопровода. Тем не менее, большое значение имеет то, что применяется 367 П-ООС 17.02-03-2012 давление, являющееся и безопасным и эффективным. В пищевой промышленности учитываются вопросы гигиены поверхностного разбрызгивания и аэрозолей, связанные с применением шлангов, работающих под высоким давлением. Очистители высокого и среднего давления, в сравнении с очистителями низкого давления, имеют следующие преимущества, а именно: снижается потребление воды в результате механической очищистки водяной струей; сокращается использование химикатов по причине удаления тяжелых загрязнений воздействием водяной струи, и уменьшение объемов воды означает, что имеется меньшая почва для размножения бактерий. Однако могут возникать вопросы по возрастанию рисков аэрозолей с высоким давлением воды. Исследования показали, что даже системы низкого давления могут приводить к значительному количеству аэрозоли на высоте более 1 метра, и поэтому не должны использоваться во время изготовления в чувствительных гигиенических зонах. Можно использовать системы сухой очистки по ходу работы, которые не только сокращают потребление воды и оптимизируют устранение отходов, но и снижают риски несчастных случаев в результате скольжения. Не во время производства можно безопасности использовать системы и высокого, и низкого давления, но более эффективной в плане затрат является система высокого давления благодаря более высокому КПД. По имеющимся отчетам очистка под высоким давлением является более быстрым, простым в использовании, производительным и эффективным в плане затрат. Экологические эффекты от внедрения метода Сокращение потребления воды и химикатов, в сравнении с традиционными шлангами и с очисткой под низким давлением/ большого объема. Эксплуатационные данные Преимущество кольцевых трубопроводов состоит в том, что они всегда доступны для применения. При использовании очистки под высоким давлением важно достичь правильного баланса между давлением; объемом воды, если разбрызгивается воды; температурой воды и дозировкой химикатов для каждого конкретного применения. Несоответствующее давление может привести к недостаточной очистке, а чрезмерное давление увеличит риск повреждения поверхностей и оборудования и даже к травмам людей. Применимость Широко применяется в секторе ППНМ. Экономические показатели Экономические показатели расходов на воду, на очистку сточных вод и получение пара в системах высокого давления/ малого объема, по сравнению с системами низкого давления/ большого объема по имеющимся отчетам составляет около 85%. Сокращение расходов, связанное с сокращением потребления химикатов. Примеры предприятий Широко распространено. Справочная литература [17, Воздействие на окружающую среду (Соединенное Королевство) и Граничная консалтинговая группа (Соединенное Королевство), 1998] 7.3.7.3 Очистка пеной под низким давлением Описание Очиистка пеной под низким давлением можно использовать вместо традиционной очистки вручную шлангами для воды и ручной дозировки моющих средств. Его можно применять для мытья стен, полов и поверхностей оборудования. 368 П-ООС 17.02-03-2012 Пенные очистители, например, щелочным раствором, распыляется по очищающей поверхности. Пена прихватывается к поверхности. Ее оставляют приблизительно на 10 – 20 минут, затем споласкивают водой. При очистке пеной под низким давлением можно использовать централизованный кольцевой трубопровод или децентрализованные отдельные устройства. Централизованные системы подают предварительно смешанные очищающие растворы и воду под давлением из центрального блока, и во время очистки они автоматически чередуют рассеивание пены и ополаскивание. Передвижные машины очистки под давлением требуют более продолжительного периода бездействия, чем машины, питающиеся от кольцевого трубопровода. Очистители под давлением, работающие от дизеля, выбрасывают исходящие газы, это делает их неподходящими для применения внутри установок в секторе ППНМ. Для работающих от электроэнергии очистителей под давлением необходимы дополнительные меры безопасности оператора, включая устройства защиты от остаточного тока и серьезное техническое обслуживание. Кроме этого, по имеющимся отчетам передвижные машины потребляют большее количество воды. Экологические эффекты от внедрения метода Сокращение потребления воды, энергии и химикатов, в сравнении с использованием традиционных шлангов для воды, щеток и вручную дозируемых моющих средств. Эксплуатационные данные Новое молочное хозяйство в Дании, производящее 25000 тонн сыра в год, оснащено централизованной системой, состоящей примерно из 50 вспомогательных блоков, расположенных в разных технологических зонах. Рассчитано, что потребление воды составляет 40% от количества соответственного потребления для традиционной очистки вручную. Система очистки пеной, по имеющимся отчетам, расходует холодную воду, с температурой 10C, тогда как для очистки вручную шлангами для воды требуется вода с температурой минимум 40C. Рассчитанная экономия в этом случае составляет 19800 м3 воды в год и 1160 МВт-час в год. По имеющимся отчетам преимущества использования пены состоят в увеличении времени контакта с загрязненными поверхностями, что позволяет достигать лучших результатов очистки, хотя используются менее агрессивные химикаты. Химические компоненты размягчают загрязнение, в результате повышается эффективность ополаскивания и очистки. Можно без труда увидеть, что там, где была применена пена, она без труда смывается, поэтому расходуется меньшее количество воды. Рабочие расходы также сокращаются, поскольку по сравнению с традиционными методами очистки занимает меньше времени. Благодаря использованию менее агрессивных химикатов сокращается износ и истирание машинного оборудования и понижается риск для оператора. Возможные недостатки использования пены состоят в том, что ее объемная природа может создавать сползание с поверхностей под собственным весом, сокращая время контакта. Применимость Применяется в новых и уже существующих установках, для мытья полов, стен, сосудов, контейнеров, открытого оборудования и конвейеров. Экономические показатели Инвестиционные расходы на систему очистки пеной в примере установки для производства сыр в Дании (отчет 2000 г.) составили около 188000 Евро, с окупаемостью в течение 3,2 лет. Движущая сила внедрения 369 П-ООС 17.02-03-2012 Лучшие результаты очистки и исключение проблем, связанных с очисткой под высоким давлением, например, распыление аэрозолей, содержащих частицы загрязнения и бактерии. Примеры предприятий Как минимум, одна установка для сыроварни в Дании. Справочная литература [17, Воздействие на окружающую среду (Соединенное Королевство) и Граничная консалтинговая группа (Соединенное Королевство), 1998, 42, Северный Совет Министров и др., 2001] 7.3.7.4 Очистка гелем Описание Гели используются, как правило, для мытья стен, потолков, полов, оборудования и контейнеров. Химикаты наносятся на очищаемую поверхность. Экологические эффекты от внедрения метода Сокращение потребления воды, химикатов и энергии, по сравнению с применением традиционных шлангов для воды, щеток и вручную дозируемых моющих средств. Эксплуатационные данные Очистка гелями обеспечивает более продолжительный контакт, чем пена, между загрязнением и активным моющим средством, поскольку вязкая природа гелей удерживает их на поверхности дольше, и существует большая проникание в щели, так как доступ не ограничивается пузырьками воздуха. Однако гели прозрачны, и трудно заметны, а также могут быть не применимыми при высоких температурах. По имеющимся отчетам к преимуществам применения гелей относится более продолжительное время контакта с загрязненными поверхностями, что позволяет достигать лучших результатов очистки, хотя используются менее агрессивные химикаты. Химические компоненты размягчают загрязнения, в результате повышается эффективность ополаскивания и очистки. Поскольку гели легко ополаскиваются, расходуется меньшее количество воды. Рабочие расходы также сокращаются, так как по сравнению с традиционными методами очистки гелями занимает меньше времени. Благодаря использованию менее агрессивных химикатов уменьшается износ и истирание машинного оборудования и снижается риск для оператора. Применимость Применяется в новых и уже существующих установках, для мытья полов, стен, сосудов, контейнеров, открытого оборудования и конвейеров. Движущая сила внедрения Исключение проблем, связанных с очисткой под высоким давлением, например, распыление аэрозолей, содержащих частицы загрязнений и бактерии. Справочная литература [17, Воздействие на окружающую среду (Соединенное Королевство) и Граничная консалтинговая группа (Соединенное Королевство), 1998] 7.3.8 Выбор средств для очистки Выбор средств для очистки является предметом нескольких критерий, включающих в себя конструкцию установки, имеющиеся технологии очистки, тип загрязнения и природу технологических процессов. средства для очистки должны подходить для применения, но важны также и другие аспекты, например, глюконовая кислота менее разъедающая, чем другие кислоты. Кроме того, очисткащение в 370 П-ООС 17.02-03-2012 секторе ППНМ означает не только удаление загрязнений, такое же значение имеет дезинфекция. Выбор и применение очищающих и дезинфицирующих средств должно обеспечивать эффективный гигиенический контроль, но с учетом вопросов охраны окружающей среды [1, CIAA, 2002]. Когда использование средств для очистки имеет большое значение, сначала необходимо убедиться, что они предоставляют надлежащий уровень гигиены, затем оценить их возможное воздействие на окружающую среду. Распространенные средств для очистки, используемые в секторе ППНМ: - щелочи, например, гидроксид натрия и калия, метасиликат, карбонат натрия; - кислоты, например, азотная кислота, фосфорная кислота, лимонная кислота, глюконовая кислота; - заранее подготовленные средств для очистки, содержащие хелатные добавки, такие как этилендиаминтетрауксусная кислота (EDTA), нитрилтриацетат (NTA), фосфаты, полифосфаты, фосфонаты или поверхностно активные средства; - окисляющие и неокисляющие биоциды. 7.3.8.1 Выбор дезинфицирующих средств и стерилизаторов Химикаты, используемые для дезинфекции и стерилизации оборудования и установок, действуют по тому принципу, что они воздействуют на клеточную структуру бактерий и предотвращают их размножение. Дезинфицирующие средства, используемые в секторе ППНМ, относятся к области действия Директивы 98/8/EC [226, Европейское сообщество, 1998]. Оценка воздействий на окружающую среду и здоровье людей активных веществ в дезинфицирующих средствах обуславливается началом рассмотрения в 2007 году [199, Финляндия, 2003]. Можно применять несколько видов очиистки. К ним относится использование окисляющих биоцидов, неокисляющих биоцидов, ультрафиолетовое излучение и пар. Информация о технологиях, в которых используются окисляющие биоциды, ультрафиолетовое излучение и пар, приводится в Пунктах 7.5.7.8, 7.5.7.8.1 и 7.5.7.8.2. Неокисляющие биоциды включают в себя использование, например, четверичных солей аммония, формальдегида и глутаральдегида. Обычно они применяются в технологии, называемой “образование тумана”, когда вещество распыляется по стерилизуемой площади как туман и может покрывать открытую поверхность. Это выполняется между рабочими сменами, так что туман рассеивается до того, как оператор входит в рабочую зону. Воздействие может привести к проблемам дыхания, поэтому при выборе и применении дезинфицирующих средств и стерилизаторов необходимо учитывать риск для здоровья, связанный с характером работы. 7.3.8.2 Использование хелатных добавок В секторе ППНМ хелатные добавки используются, главным образом, в секторе молочного производства. Кислотные, щелочные и поверхностно активные средств для очистки, а также подготавливаемые промышленные средств для очистки обычно содержат некоторое количество хелатных добавок. Они могут растворять и инактивировать ионы металлов с помощью комплексных структур. Они используются для очистки отложения накипи и предотвращения окалины кальция и магния, тем самым, не допуская образования осадка и образования корки в трубах, устройствах или контейнерах. 371 П-ООС 17.02-03-2012 Одним из основных применений щелочных средств для очистки является сектор молочного производства. Они используются, например, в безразборной мойке оборудования (CIP), для мытья бутылок и банок, в очистке пеной и/ или гелем, в мембранной очистке и в очистке вручную. Химикатами, применяемыми в безразборной мойке оборудования, обычно является щелочной раствор на основе каустика, для отщепления и удаления жировых и белковых наслоений, и кислотный раствор, например, на основе HNO3, для отщепления и удаления минеральных наслоений. Во многих случаях в безразборной мойке оборудования кислотная фаза не требуется, и очистка выполняется только с помощью щелочной фазы, то есть как однофазная очистка. В таких случаях, если имеются известкования и накипь, известно, что они могут быть удалены только с использованием хелатной добавки, такой как этилендиаминтетрауксусная кислота (EDTA). Этилендиаминтетрауксусная кислота растворяет кальций из осадка и разрушает структуру накипи. После этого оставшиеся органические вещества, такие как жировые и белковые наслоения могут быть разрушены щелочным раствором, который обычно основан на каустике. Наиболее распространенные используемые хелатные добавки: - этилендиаминтетрауксусная кислота (EDTA); - нитрилтриацетат (NTA); - метилглициновый диацетат (MGDA); - фосфаты (например, трифосфат натрия); - фосфонаты (например, диэтилентриамин пентакис метиленфосфоновая кислота (DTPMP), амино триметиленовая фосфоновая кислота (ATMP)); - полифосфаты; - иминодисукцинат (IDS); - ферментные моющие средства. 7.3.8.2.1 Использование этилендиаминтетрауксусной кислоты (EDTA) Этилендиаминтетрауксусная кислота (EDTA) представляет собой хелатную добавку, используемую в больших количествах. В 1999 году в Западной Европе в промышленных моющих средствах использовалось около 1/3 общего потребления, 10685 тонн. В 1997 году по имеющимся сообщениям, молочные хозяйства Германии сбрасывали в воду 36 тонн в год EDTA, то есть 1% общего потребления в стране. Этилендиаминтетрауксусная кислота (EDTA) используется, в основном, по причине своего качества хелатной добавки для кальция. В секторе молочного производства содержание кальция в молоке связано с содержанием в нем белков, в качестве фосфоказеината кальция. Этилендиаминтетрауксусная кислота (EDTA) может применяться во время безразборной мойки оборудования в молочных хозяйствах следующим образом: - для удаления загрязнения, называемого молочным камнем, которое образуется на поверхностях из нержавеющих сталей машинного оборудования для переработки молока при температурах 70C – 80C. Этилендиаминтетрауксусная кислота (EDTA) особенно часто используется в оборудовании для стерилизации в сверхвысоких температурах, для мембран, например, ультрафильтрации и обратного осмоса, и для предварительного очищения испарителей и распылительных сушилок. Большая часть таких загрязнений состоит из стойких денатурированных белков. Они дестабилизируются с помощью кислоты EDTA, после этого можно очищать поверхность. Накипь также образуется и в других применениях, по имеющимся отчетам квалифицированные операторы могут сказать, когда требуется 372 П-ООС 17.02-03-2012 периодическая очистка, чтобы избежать накипи. Отложения состоят из белков, минералов и жира. - в качестве стабилизатора отверждения, для предотвращения выпадения кальция в осадок во время разжижения концентрированных щелочных средств водой. Высокотемпературная щелочная очистка может оставлять слой карбоната, что может приводить к образованию биопленки. В многофазной очистке после щелочного очищения и промежуточного ополаскивания выполняется очистка азотной кислотой. Кислотнаяы очисика оставляет блестящую поверхность, контактирующую с продуктом. Однофазная очистка с использованием этилендиаминтетрауксусной кислоты (EDTA) для поглощения ионов кальция, содержащихся в воде, снижает этот эффект и отменяет этап кислотной очистки. - для связывания кальция, магния и тяжелых металлов с целью предотвращения отложения и образования корки, например, в очищаемых трубах и контейнерах. - бактерицидная активность очищающих и дезинфицирующих средств, особенно в отношении грамотрицательных бактерий, повышается с добавлением этилендиаминтетрауксусной кислоты (EDTA), благодаря ее способности разрушать внешние стенки клеток таких часто стойких видов. - для увеличения повторного использования химикатов и для сокращения потребления воды и энергии, связанного с однофазной очисткой, по сравнению с двухфазной очисткой каустиком и азотной кислотой. 7.3.8.2.2 Известные риски, связанные этилендиаминтетра-уксусной кислоты (EDTA) с использованием Не существует оценок рисков EU-15, имеющихся для других очищающих средств, так что известны только риски, связанные с этилендиаминтетрауксусной кислотой (EDTA). Кислота EDTA образует очень стабильные и растворимые в воде комплексы, которые обычно не разрушаются в коммунальных очистных сооружениях сточных вод, поэтому тяжелые металлы остаются в сточной воде, а не в иле, и выходят в поверхностные воды. Кроме этого, впоследствии кислота EDTA может снова продвигать тяжелые металлы из наносов рек. Более того, азот, содержащийся в кислоте EDTA, может способствовать эвтрофикации водоемов. Азот или фосфор содержится также во многих других средствах для очистки. Биологический распад этилендиаминтетрауксусной кислоты (EDTA) происходит медленно и только в определенных условиях: - при наличии продолжительного времени гидравлического удержания и старения ила, - поддержание слабощелочных условий, - наличие сравнительно высокой концентрации кислоты EDTA, - кислота EDTA не должна быть представлена в качестве комплекса тяжелых металлов. [125, Боэм и др., 2002, 126, Кнеппер и др., 2001] В дополнение, согласно проекту оценки рисков от 7 февраля 2003 года по Предписанию 793/93/EEC [201, Европейское сообщество, 1993], этилендиаминтетрауксусная кислота (EDTA) приводит к угрозе для водной среды, когда используется в качестве хелатной добавки в некоторых отраслях производства. Прогнозируемая не оказывающая вредного воздействия концентрация в поверхностных водах составляет 2,2 мг кислоты EDTA на литр. 7.3.8.2.3 Неиспользование этилендиаминтетрауксусной кислоты (EDTA) 373 П-ООС 17.02-03-2012 По имеющимся отчетам кислота EDTA не требуется для очистки оборудования и сосудов, содержащих сырое молоко, например, цистерны для поставки молока, оборудование приема и хранения и/ или наполнения жидкого молока, когда важно только устранять жировые пленки, или если в распоряжении есть отдельные станции очистки. Кроме того, кислота EDTA не требуется для очистки стеклянных бутылок и бутылок PET. С помощью оптимизации времени переработки молока и использования сырого молока хорошего качества, в котором белки обладают высокой теплостойкостью, можно сократить образование молочного камня (смотрите Пункт 7.3.8.2.4). В многофазной очистке, то есть с использованием и кислот, и щелочей, белковые отложения подвергаются воздействию кислой среды перед щелочной очисткой нагревательного оборудования, таким образом, щелочная очистка усиливается. После этого выполняется ополаскивание и дополнительная очистка азотной кислотой низкой концентрации. Возможна замена однофазной очистки кислотой EDTA двухфазной очисткой нитрилтриацетатом (NTA) в качестве заменителя, по крайней мере, для менее низких температур пастеризации. Использование нитрилтриацетата является предпочтительным, как минимум, в одном государстве, входящем в состав Европейского союза, и запрещается в другом государстве. Кроме того, степень риска, связанного с применением нитрилтриацетата или других средств для очистки, не была исследована в таком же объеме, как этилендиаминтетрауксусная кислота (EDTA). Замена готовых к применению средств для очистки чистыми химикатами может быть эффективной, но требует оптимальной схемы очистки и точного расчета динамики потоков, иначе возможно снижение эффективности очистки, а также возникновение серьезных проблем гигиены. Кроме этого, хелатные добавки требуются также в качестве растворителей, когда применяются чистые химикаты. По этой причине готовое к применению средств для очистки, которое подбирается для особых задач очищения, и в котором комбинация отдельных компонентов оказывает воздействие при низкой концентрации, может привести к лучшим результатам очистки [228, Ассоциация молочных хозяйств Германии, 1997]. В секторе ППНМ не определен способ полного исключения применения этилендиаминтетрауксусной кислоты (EDTA), хотя могут иметься пределы сокращения операций, в которых она используется, и/ или периодичности, с которой она используется. Пример стратегии по минимизации применения этилендиаминтетрауксусной кислоты (EDTA) описан в Пункте 7.3.8.2.5. 7.3.8.2.4 Сокращение использования кислоты минимизации образования молочного камня на производства EDTA основе с помощью планирования Описание Образование молочного камня можно сократить в результате использования молока с высокой теплостойкостью. Стойкость молочных белков снижается при повторной переработке и перекачивании. Таким образом, планирование производство в отношении отказа от повторной переработки может способствовать предотвращению образования молочного камня и последующего использования этилендиаминтетрауксусной кислоты (EDTA). Формирование молочного камня увеличивается также, если в молоке содержится большое количество микроорганизмов, значит, может быть снижено, если усилить надлежащие гигиенические условия. Существует несколько других факторов, влияющих на нестабильность белков в молоке, например, активность ферментов. 374 П-ООС 17.02-03-2012 Экологические эффекты от внедрения метода Оптимальное использование молока и сокращение потребления этилендиаминтетрауксусной кислоты (EDTA). Эксплуатационные данные С помощью оптимизации времени переработки молока и использования сырого молока хорошего качества, в котором белки обладают высокой теплостойкостью, можно сократить образование молочного камня. Молочный камень снижает эффективность теплообмена и скорость потока, особенно в пластинчатых теплообменниках. В результате этого очистка теплообменников косвенного действия должно выполняться не более чем через 8 – 9 часов после запуска. Более продолжительное время между очистками может привести к образованию молочного камня, который сложнее устранить. Можно использовать дифференциальный манометр для отслеживания перепадов давления на входе и выходе процессора для составления суждения о том, когда необходимо выполнять очисткуе. Низкое качество молока влияет на время обработки, поскольку теплостойкость белков снижается, и они быстрее осаждаются на поверхности. Теплостойкость молока можно проверять с помощью нагревания молока до точки кипения и оценки количества выпавшего в осадок продукта или во время простого теста, выполняемого с помощью смешивания молока и этанола и проверки наличия осадка на поверхностях стекла. Более стабильные белки требуют более высоких концентраций этанола для образования осадка. Стабильность молока определяется также продуктами, которые могут использоваться для изготовления молока. Например, для питьевого молока требуется молоко, содержащее белки более высокой стойкости, чем для сыроделия. Применимость Применяется во всех молочных хозяйствах. Побуждающая причина для реализации Оптимальное использование молока и сокращение потребления этилендиаминтетрауксусной кислоты (EDTA). Справочная литература [245, Барале M., 2004] 7.3.8.2.5 Пример стратегии по минимизации использования кислоты EDTA В данном примере молочное хозяйство для переработки сыворотки использовалось 60 тонн этилендиаминтетрауксусной кислоты (EDTA) в год до начала использования ферментной технологии. В этой установке перерабатывалось два миллиона литров сыворотки в день, что эквивалентно 700000 тоннам в год, для изготовления белкового концентрата сыворотки, функционального белкового концентрата сыворотки и белкового экстракта сыворотки. Производилось также 13500 тонн лактозы, 10000 тонн раствора сыворотки, 5500 тонн белкового экстракта сыворотки, 2000 тонн порошка кислой сыворотки и 1500 тонн молочного белкового концентрата. Компанией была предпринята попытка сокращения выброса этилендиаминтетрауксусной кислоты (EDTA). В предыдущем 1997 году каустик добавлялся в моющее средство с целью сокращения расхода кислоты EDTA на 30%. Это не было признано эффективным. Также в 1997 году компания попробовала в качестве заменителя нитрилтриацетат (NTA). Это сократило использование кислоты EDTA на 50%, но эта попытка была прекращена по причине низких результатов очистки, что привело к снижению микробиологического качества продуктов. 375 П-ООС 17.02-03-2012 Процедура на основе ферментов была испробована в основной установке в течение 1,5 лет в 1998/99 г.г. Изменили состав моющего средства. Было обнаружено, что хлор и кислоту EDTA можно заменять иминодисукцинатом для растворения неорганических материалов. Результат не был признан успешным, возможно, потому, что очистка, которое являлось по отчетам весьма эффективным, препятствовало образованию вторичного слоя мембранного покрытия, необходимого для фильтрации белков. Это произошло снова, когда мембраны были заменены, так что компания приняла решение отказаться от этой практики. Аналогичная процедура на основе ферментов, в сочетании с использованием фосфонатов в качестве хелатных добавок, была применена в 1999 году после пробы альтернативной процедуры в опытной установке в 1998 году. Кислота EDTA не применялась вовсе. В результате возникли затруднения при удалении соединений кальция, особенно фосфата кальция. Это привело к бактериальному загрязнению и снижению производительности. После всего компания приняла решение скомбинировать последнюю технологию с периодическими этапами очищения с использованием кислоты EDTA несколько раз в месяц и с переработкой очищающего раствора при очищении мембран нанофильтрации [127, Стромайер, 2002]. 7.3.9 Безразборная применение этого метода мойка оборудования (CIP) и оптимальное Описание Системы безразборной мойки оборудования (CIP) представляют собой системы очистки, которые встроены в оборудования и могут быть отрегулированы и установлены для использования только определенного количества моющих средств и воды в условиях соответствующей температуры (и иногда давления). Монтаж системы безразборной мойки оборудования можно предусматривать на этапе разработки оборудования, тогда она устанавливается производителем. Возможна модернизация системы безразборной мойки оборудования, однако, это более сложная и дорогостоящая процедура. Системы CIP можно оптимизировать с помощью ввода воды для внутренней циркуляции и химикатов, тщательной настройки программ функционирования, которые соответствуют фактическим требованиям к процессу очистки, с использованием эффективных устройств разбрызгивания воды и с помощью устранения продукта и больших загрязнений перед очисткой. Правильно разработанное оборудование для безразборной мойки оборудования должно включать в себя шарики распыления, расположенные так, чтобы они не имели “мертвых точек” в процессе очистки. Для прямого использования в предварительном ополаскивании при безразборной мойке оборудования (CIP) или для других целей после очистки может быть пригодна вторичная вода, например, обратный осмос и/ или конденсат. Возможности повторного использования вторичной воды с безразборной мойке оборудования в молочных хозяйствах показаны в Таблице 7.107. Применение такой воды для предварительного ополаскивания может зависеть от того, возможно ли извлечение материалов для повторного участия в переработке. Если это так, то необходима питьевая вода. К химикатам, обычно используемым в безразборной мойке оборудования (CIP), относится щелочной раствор на основе каустика, для отщепления и удаления жировых и белковых наслоений, и кислотный раствор, например, на основе HNO 3, для отщепления и удаления минеральных наслоений. Во многих случаях этап обработки кислотой не требуется. Очистка, в котором используется только щелочная фаза, иногда называется однофазной очисткой. Хелатные добавки, как правило, на 376 П-ООС 17.02-03-2012 основе этилендиаминтетрауксусной кислоты (EDTA), иногда добавляются в щелочной раствор и для предотвращения образования осадка, обычно образующегося при разбавлении щелочных концентратов, и для растворения известкований и накипи. Хелатные добавки и другие присадки могут быть опасны для окружающей среды. В пунктах 7.3.8.2 – 7.3.8.2.5 включительно приводится дополнительная информация об использовании хелатных добавок, включая этилендиаминтетрауксусную кислоту (EDTA). К некоторым преимуществам однофазной очистки относится сокращение потребления воды и энергии и повышение скорости очистки. Применение и кислотных, и щелочных очищающих растворов требует двух резервуаров для очищающих растворов с дополнительным трубопроводом, промежуточного промывания, последующего использования дополнительной воды и энергии и более продолжительного времени. Выбор используемых средств для очистки зависит от нескольких факторов и в целом не может быть определен. Для определенных применений имеются простые базовые материалы, такие как каустик и HNO3, а также специально смешиваемые готовые средства для очистки. Необходимо соблюдать осторожность для обеспечения того, чтобы не использовались химикаты, фактически не требующиеся, например, хелатные добавки типа моющих средств, содержащих кислоту EDTA, не требуются для очищения цистерн для молока и резервуары для хранения сырого молока. Пример системы безразборной мойки оборудования (CIP) показан на Рисунке 7.21. 377 П-ООС 17.02-03-2012 Рисунок 7.21 - Технологическая схема системы безразборной мойки оборудования По имеющимся отчетам следует избегать параллельной или последовательной очистки резервуаров и параллельной очистки систем трубопровода. И параллельная, и последовательная очистка резервуаров приводит к чрезмерному смешиванию предварительного ополаскивания и очищающего раствора, а также очищающего раствора и завершающего ополаскивания. Это ограничивает повторное использование очищающего раствора и энергии. В параллельной конфигурации может быть сложным достижение необходимого распределения потока более чем в одном резервуаре, и для возвратной воды из резервуаров при безразборной мойке оборудования требуется другая продолжительность очистки воды. При переключении с предварительного ополаскивания на очищение раствором или с 378 П-ООС 17.02-03-2012 очищения раствором на завершающее ополаскивание это приводит к большей зоне смешения. В последовательной конфигурации содержание трубопровода между резервуаром I и II также приводит к большой зоне смешения, даже если содержании не сливается. Когда очищающий раствор резервуара I (дренированного), содержимое предварительного ополаскивания трубопровода может смешиваться с очищающим раствором в резервуаре II (дренированном до этого). Экологические эффекты от внедрения метода Сокращение потребления воды, моющих средств и энергии, необходимой для нагревания воды, достигается, поскольку можно задавать уровни потребления, определять только использование, необходимое для площади очищаемой поверхности. В пределах системы можно также извлекать и повторно использовать воду и химикаты. В результате происходит сокращение количества образующихся сточных вод. Воздействие на различные среды Возможное потребление энергии, связанное с перекачиванием воды и моющего средства. Эксплуатационные данные Оптимизация систем безразборной мойки оборудования (CIP) может, например, минимизировать количество используемых очищающих и дезинфицирующих средств, с помощью повторной циркуляции очищающих растворов. По-прежнему существуют некоторые потери загрязненной воды и растворов, поэтому остается необходимость перезагрузки. Например, когда определенное содержание очищающего раствора достигает конкретного уровня, его необходимо удалять. Дополнительным результатом повторной циркуляции растворов является то, что возможно частичное восстановление тепловой энергии. Системы безразборной мойки (CIP) могут быть намного более эффективными, чем очистка вручную, но они должны разрабатываться и использоваться для оптимизации их возможных преимуществ. К конструкционным и функциональным возможностям, которые минимизируют потребление воды, использование очищающих химикатов и максимизируют извлечение продуктов, относится следующее: - извлечение продукта сухим способом перед началом цикла влажной очистки, например, с помощью гравитационного дренажа, чистки скребками (смотрите Пункт 7.3.3) или с использованием сжатого воздуха (смотрите Пункт 7.3.4); - предварительное ополаскивание с использованием небольших количеств воды, что в некоторых условиях можно комбинировать либо с возвратом воды предварительного ополаскивания в процесс для повторного использования, либо с извлечением ее для сброса в сточные воды; - применение датчика мутности для оптимизации извлечения материала/ продукта из воды и для повторного использования воды для очистки во время предварительного ополаскивания (смотрите Пункт 7.1.8.5.3); - оптимизация программы безразборной мойки оборудования (CIP) для размера установки/ сосуда и типа загрязнения, в отношении химической дозировки, потребления воды, температуры, давления и времени очистки и ополаскивания; - автоматическая дозировка химикатов с правильной концентрации; - внутренняя повторная циркуляция воды и химикатов - повторное использование воды промежуточного/ завершающего ополаскивания для предварительного ополаскивания; - контроль повторной циркуляции на основе проводимости (смотрите Пункт 7.1.8.5.2) предпочтительнее, чем на основе времени; - эффективные устройства разбрызгивания воды; 379 П-ООС 17.02-03-2012 - правильный выбор моющих средств для безразборной мойки оборудования (CIP). Распространенной практикой является повторное использование воды завершающего ополаскивания либо для предварительного или промежуточного ополаскивания, либо для подготовки очищающих растворов. Целью завершающего ополаскивания является в удалении последних следов очищающих растворов с очищаемого оборудования. Используется чистая вода, поэтому вода после ополаскивания, возвращающаяся в центральный блок мойки CIP, достаточно чистая для повторного использования, вместо сброса в дренаж. Для извлечения воды после завершающего ополаскивания требуется соединение от возвратной трубы CIP с резервуаром для предварительного ополаскивания. Для отвода воды, например, в резервуар для предварительного ополаскивания требуется датчик проводимости. Для больших установок производства молока с очень разветвленным трубопроводом централизованная система безразборной мойки оборудования (CIP) может не подходить. Часто расстояния слишком велики, в результате чего происходят значительные потери тепла, моющих средств и воды, а также к чрезмерным мощностям для перекачивания. В таких случаях можно использовать несколько небольших систем CIP. Они могут обеспечиваться необходимыми средствами для очистки из централизованной системы CIP через закрытый трубопровод. Для некоторых видов применения, таких как некоторые небольшие или редко используемые установки, или когда очищающий раствор слишком сильно загрязняется, например, установки сверхвысоких температур, установки мембранного отделения и предварительное очищение испарителей и распылительных сушилок, применяются системы одного использования. В таких системах очищающие средства не используются повторно, так как они могут затруднять очищение других остановок. Применимость Применяется для закрытого/ герметичного оборудования, в котором может циркулировать жидкость, включая, например, трубы и сосуды. Экономические показатели Высокие капитальные затраты. Сокращение расходов на воду, энергию и химикаты. Побуждающая причина для реализации Автоматизация и простота эксплуатации. Снижение требований по демонтажу и повторной сборке оборудования. Примеры предприятий Безразборная мойка оборудования (CIP) используется во многих молочных хозяйствах и пивоварнях и в производстве растворимого кофе. Кроме того, она используется для очищения оборудования для стабилизации вина. Справочная литература [1, CIAA, 2002, 9, Ассоциация молочных хозяйств Германии, 1999, 42, Северный Совет Министров и др., 2001, 224, FIPA, Португалия 2003, 228, Ассоциация молочных хозяйств Германии, 1997, 239, CIAA-EDA, 2003] 380 П-ООС 17.02-03-2012 7.3.10 Частая и немедленная очистка технологического оборудования и зон хранения материалов Смотрите также Пункт 7.3.1. Описание Зоны, в которых хранятся сырьевые материалы, вспомогательные продукты и отходы, можно чистить часто. Программа чистки может охватывать все структуры, оборудования и внутренние поверхности, контейнеры для хранения материалов, дренаж, склады для хранения и подъездные пути. Экологические эффекты от внедрения метода Принятие программы тщательной чистки и вспомогательных мероприятий сокращает распространение неприятных запахов и риск возникновения проблем гигиены и ущерба от паразитов и вредителей. Воздействие на различные среды Вода расходуется во время процесса очистки, хотя количество зависит от объема сухогй очистки, выполняемого перед использованием воды. Может иметься возможность повторного использования воды из источников в пределах установки и коммунальных очистных сооружений сточных вод. Эксплуатационные данные Если в оборудовании, таком как куттер с вращающейся чашей, наполнители сосисок или на полу оставлять остатки рубленого мяса, особенно мясных смесей для изготовления салями или сосисок, они пристают поверхности и осложняют последующую очистку. Очистка такого оборудования сразу после завершения производственного цикла минимизирует усилия и потребность в воде и моющих средствах. Остатки рубленого мяса удаляются вручную с максимальной степенью перед очисткой и отправкой в установки для вытопки жира. Если контейнеры для сырья часто разгружаются и промываются, например, ежедневно, то разлагающиеся и издающие неприятные запахи материалы не накапливаются в течение долгого времени. Задержки в распределении может предоставлять достаточное время для порчи материалов, и если хранение, особенно ненадлежащим образом контролируемое хранение, продолжается на месте, даже недолго, могут возникать проблемы с запахом. Даже технические средства с быстрым переворачиванием чистого материала могут создавать проблемы неприятного запаха, если не соблюдаются мероприятия по поддержанию гигиены. Например, отсортированные фрукты и овощи, остатки кожуры и нарезания, а также органические отходы можно очищать ежедневно. Применимость Применяется во всех установках ППНМ. Примеры предприятий Широко распространено, например, для хранилищ фруктов и овощей. Справочная литература [41, Северный Совет Министров, 2001] 7.3.11 Использование распределителей нормируемого водоснабжения и/ или распылителей малого объема высокого давления (HPLV) для очистки тележек Описание Использование распределителей нормирования водоснабжения и/ или распылителей малого объема высокого давления (HPLV) для очистки тележек может снизить потребление воды и загрязнение сточных вод. Экологические эффекты от внедрения метода 381 П-ООС 17.02-03-2012 Сокращение расходования воды и загрязнения сточных вод. Эксплуатационные данные Контейнеры для винограда по имеющимся отчетам чистятся с использованием данной технологии. Вода для очистки дренируется. Применимость Применяется в установках ППНМ, в которых материалы доставляются в тележках. Экономические показатели Снижение расходов на очистку воды и сточных вод. Примеры предприятий Используется в установках для виноделия. Справочная литература [134, AWARENET, 2002] 7.4 Технологии минимизации выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух Типы воздействий на окружающую среду, оказываемых типовыми операциями в секторе ППНМ, определены кодами в Таблице 3.4, а коды, используемые для выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух, описаны в Таблице 3.5. Эта глава разделена на три основных пункта. В Пункте 7.4.1 описывается принцип систематического контроля выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух, от первоначального определения проблемы до того, как выбрать оптимальное решение. В Пункте 7.4.2 описаны интегрированные в процесс технологии, которые используются для предотвращения или минимизации выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух. Наконец, в Пункте 7.4.3 описаны технологии ослабления на концах труб, используемые после интегрированных в процесс методов. 7.4.1 Стратегия атмосферный воздух контроля выбросов загрязняющих веществ в Стратегия подразделяется на несколько этапов оценки. Масштаб, в котором должен применяться этап, зависит от определенной ситуации установки, и некоторые этапы могут требоваться или нет для достижения уровней необходимой защиты. Стратегия может использоваться для всех видов выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух, то есть, газов, пыли и запахов, некоторые из которых обуславливаются выбросами летучих органических соединений (ЛОС). Запах является, главным образом, локальным вопросом по причине порчи, но поскольку он часто возникает в результате выброса ЛОС, его также следует учитывать. Для каждого этапа запах используется в качестве наглядного примера. Принцип этого примера, определенный на Рисунке 7.22, в особенности подходит для крупных рабочих площадей, где существует большое количество скрытых источников запаха, и где основные вклады в общий выброс с неприятным запахом полностью не определены. 382 П-ООС 17.02-03-2012 Рисунок 7.22 - Технологическая схема выбора технологий ослабления запахов [34, Виллей А.Р. и Вильямс Д.А., 2001] 7.4.1.1 Шаг 1: Определить проблему Собирается информация о законодательных требованиях, касающихся выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух. Локальные настройки, например, 383 П-ООС 17.02-03-2012 погода и географические условия, также могут иметь значение при определении проблемы, например, запаха. 7.4.1.1.1 Пример на основе запахов Персонал, работающий на установке, как правило, хорошо осведомлен о том, какие существуют проблемы запахов, и может содействовать консультанту или лицу, не знакомому с локальной ситуацией. Сначала можно изучить количество и периодичность жалоб и характеристики запахов. Местоположение высказывающих жалобы работников относительно установки, а также комментарии высказывающих жалобы работников или представителей местных органов власти помогают помочь идентифицировать искомую проблему. Можно создать систему регистрации жалоб, которая включает в себя систему ответов на все жалобы, сделанные непосредственно на установку либо по телефону, либо при личном визите. Если проверяются и документируются точные условия обработки в момент жалобы, это помогает определить местоположение источников запаха, которые необходимо контролировать. Вся переписка с местным органом власти или местной общественностью должна изучаться. Уровень активности местной общественности, а также подход и действия, предпринимаемые представителями местных органов власти, может помочь определить проблему и повлиять на возможные временные границы для модификации процесса или монтажа установки ослабления. Наконец, можно определить преобладающие локальные климатические условия. В особенности доминирующее направление ветра, скорость ветра и частоту изменения направления ветра. Эта информация может использоваться для выяснения того, возникают ли жалобы в основном в результате определенных погодных условий или после определенных операций, выполняющихся на установке. 7.4.1.2 Шаг 2: Регистрация выбросов на месте Регистрация включает в себя нормальные рабочие выбросы и отклоняющиеся от нормы выбросы. Определение характеристик каждого момента выброса позволяет в дальнейшем выполнять классификацию и сравнение с другими моментами выбросов на месте. Систематический способ определения нормальных рабочих выбросов в атмосферный воздух состоит в изучении каждого процесса и определении всех возможных выбросов. Например, такое исследование может охватывать следующие операции на месте: - доставка сырья; - хранение большого количества сырья; - хранение небольшого количества сырья, например, в бочках и мешках; - производство; - упаковка; - укладка на поддоны/ хранение на складах. Исследование может проводиться с разными степенями тщательности. Во время обхода рабочей площади с целью систематического определения всех источников выбросов можно использовать технологические схемы или схемы процессов и применения инструментов. В зависимости от серьезности проблемы и ключевых операций на месте, которые создают проблему, может потребоваться увеличить масштаб такого анализа до охвата отклоняющихся от нормы и даже опасных ситуаций. Можно использовать принцип составления контрольного перечня в сочетании со схемой 384 П-ООС 17.02-03-2012 процессов и применения инструментов. Набор ключевых слов, содержащихся в контрольном перечне, может в значительной степени различаться от операции к операции. 7.4.1.2.1 Пример на основе запахов Проблемы запахов могут быть связаны с непрерывным выбросом из установки, который издает характерный запах. Очистка основного выброса во многих случаях ослабляет проблему и сокращает или исключает получение жалоб. В остальных случаях устранение основного источника запаха приведет к тому, что более чувствительными станут другие источники запахов на месте. Эти источники запахов могут характеризоваться запахами, отличающимися от запахов основного источника. Результатом такой ситуации впоследствии может являться получение новых жалоб, и это потребует дополнительных капитальных затрат, кроме тех, что уже были вложены в очистку основного источника запаха. Поэтому важно полностью оценить пределы выбросов неприятных запахов на месте и определить скрытые выбросы, которые вероятнее всего могут привести к получению новых жалоб. В Таблице 7.26 показан один из способов регистрации информации о нормальных рабочих источниках запахов. Может быть ситуация, когда проблемы неприятного запаха возникают только во время отклоняющейся от нормы работы. Типичный контрольный перечень для отклоняющихся от нормы рабочих условий показан в Таблице 7.27. Таблица 7.26 - Перечень данных для сбора информации о выбросах с неприятным запахом Источник запаха: Примеры: Вынужденный/ естественный/ Тип выброса вентиляция Выполняемая технологическая Нагревание/ охлаждение/ операция техобслуживание/ очистка Непрерывный/ прерывающийся/ Продолжительность выброса периодический Продолжительность в час/ в день/ в Время работы течение производственного цикла Шахта/ колодец/ в здании/ Классификация выброса атмосферный Конфигурация выброса Диаметр шахты/ высота выброса Описание запаха Сладкий/ кислый/ острый/ фруктовый Очень слабый/ слабый/ отчетливый/ Сила запаха сильный/ очень сильный Измерение/ кривые вентилятора/ Рассчитанная скорость потока оценка Расположение на месте установки Координаты выброса Нормальная/ отклоняющаяся от Работа нормы/ опасная Например, от –10 до +10 или от 0 до Общая классификация 10 Таблица 7.27 - Контрольный перечень для отклоняющейся от нормы работы 385 П-ООС 17.02-03-2012 Параметр Потеря распространения сдерживания Разгрузка для ликвидации Возможность попадания материала в процесс Примеры Переполнение/ утечки/ предупреждение отказов Отходы и технологические материалы Повреждение парового змеевика Сбой на входе материала или в регулировании температуры Коррозия/ эрозия Периодичность проверок Недостаток обслуживания Выход из строя приборов Контроль/ обслуживающий персонал Уровень управления и надзора Вентиляция/ вытяжка исправление основы конструкции Техобслуживание/ проверка Периодичность, по необходимости Запуск/ отключение Результаты завершения работы 100%, 110% выработка + низкая Изменения производительности выработка Изменения формулы Ингредиенты с неприятным запахом Неконтролируемая реакция Выбросы с неприятным запахом можно классифицировать в показателях серьезности их воздействия на окружающую среду. Возможная система разработки порядка классификации может начинаться с распределения выбросов на такие категории, как большие, основные и незначительные, в соответствии с характеристиками их запахов и по относящимся к ним жалобам. Классификация в пределах каждой категории зависит от влияния силы воспринимаемого запаха из источника, а также соответствующего потока воздуха и природы операции, то есть, непрерывной или прерывающейся. Этот процесс может потребовать некоторой профессиональной оценки, кроме факторов, перечисленных выше. 7.4.1.3 Шаг 3: Измерение основных выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух Выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух измеряются для определения приоритетов по предотвращению и очистке. Измерение позволит упорядочить выбросы в отношении величины их воздействия. 7.4.1.3.1 Пример на основе запахов Определение размера основных выбросов с неприятным запахом выполняется на основе следующей формулы: Выброс запаха = измеренный уровень запаха (OU/м3) x связанный объемный поток воздуха (м3/с) Измерение запаха представляет собой сложный процесс, и результатом может быть большое статистическое отклонение. Тем не менее, количественное измерение запаха может быть затребовано подрядчиком, поставляющим оборудования ослабления или для подтверждения соответствия законодательству. Если известны ключевые выбросы с неприятным запахом, а также соответствующая скорость потоков и физическое расположение выброса на рабочем месте, это позволит разработать сценарий возможной очистки. Таблица 7.28 составлена на основе реальной, но не уточненной ситуации, упрощенной для 386 П-ООС 17.02-03-2012 демонстрации принципа. В ней показан расчет выбросов с запахом и, на основе этого уровня, данная технология предлагает “классификацию выброса”. Это позволяет разработать экспериментальную стратегию очистки, однако пока не проверено, следует ли дополнительно учитывать рабочие часы или воздействие основных выбросов, включая их индивидуальные характеристики, например, сильный ли запах, сладки или острый. Таблица 7.28 - Типовая программа измерения запаха, использующая упрощенные способы измерения с не уточненного места изготовления пищевых продуктов [34, Виллей А.Р. и Вильямс Д.А., 2001] Источник Скорость потока (м3/с) Уро -вень запаха (OU/м3 ) 161 0 125 0 112 90 171 80 Вы б-рос запах а (OU/с) Классифик ация выброса на основе выброса запаха* Рабо чие Опис часы ание (час/год запаха ) Перемещени 1800 22 5 480 е сырья 00 Нагревание 1728 16 6 960 сырья 00 Нагревание 3960 3,4 7 2100 процесса Создание 1440 19 2 5760 вакуума 000 09 Уловитель 0,0 5760 90 8 6240 жира 4 Вентиляция в воздух из 6912 19 350 4 48 технологическо 000 0 й установки Упаковочны 4572 27 80 3 5760 й зал 0000 5 Средство 1260 269 26 переработки 1 387 0000 0 11 отходов * Не учитывается воздействие запаха, время подвергания воздействию или другие характеристики. Номер 1 имеет высший приоритет для очистки, поскольку обладает наибольшим уровнем выброса, 8 имеет низший приоритет. Моделирование рассеяния воздуха может позволить вполне оценить воздействие основных измеренных выбросов. Воздействие, в этом отношении, представляет собой получающуюся в результате концентрацию запаха на уровне земли общего выброса на рабочей площадке с различных расстояний от границы рабочей площадки, относительно климатических условий, чтобы определить какоелибо необходимое действие по контролю выбросов запаха. Если из одного источника исходят различные запахи или компоненты, как правило, это именно так, их можно рассматривать вместе. Если существует больше одного источника, необходимо рассматривать каждый источник по отдельности. 7.4.1.4 Шаг 4: Выбор технологий контроля выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух 387 П-ООС 17.02-03-2012 С помощью регистрации выбросов и жалоб, например, в случае запаха, который часто возникает в результате выброса летучих органических соединений (ЛОС), можно определять основные источники выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух на рабочем месте, которые необходимо включить в план или в стратегию очистки. Это позволяет идентифицировать источники, воздействие которых можно устранить или, если нет, уменьшить. К технологиям контроля относится интегрированная в процесс очистка и очистка на концах труб. Интегрированная в процесс очистка включает в себя мероприятия, относящиеся к веществам, например, выбор заменителей для опасных веществ, таких как канцерогены, мутагены или тератогены; использование материалов с малым выбросом, например, нелетучие жидкости и твердые вещества с малым содержанием мелких частиц; а также относящиеся к процессу мероприятия, такие как использование систем и технологических с малым выбросом. Если после внедрения интегрированных в процесс мероприятий по-прежнему необходимо уменьшение выбросов, может потребоваться дополнительный контроль газов, запаха/ летучих органических соединений (ЛОС) и пыли с использованием технологий «на конце трубы». 7.4.2 Интегрированные в процесс технологии Интегрированные в процесс процедуры, используемые для минимизации выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух, как правило, имеют и другие преимущества для окружающей среды, например, оптимизация расходования сырьевых материалов и минимизация образования отходов. Такие преимущества для окружающей среды приводятся в этой главе там, где они имеют отношение к технологиям. Некоторые из технологий, описываемые как технологии ослабления выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух, также интегрируются в процесс и позволяют извлечение материалов для повторной переработки, например, из циклонных уловителей (смотрите Пункт 7.4.3.5.2). 7.4.3 Методы очистки «на конце трубы» Разделы 7.4.3.1 - 7.4.3.13 описывают некоторые методы борьбы с загрязнениями «на конце трубы», используемые для очистки выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух в секторе ППНМ. Глава 2 охватывает типовые операции переработки, применяемые в секторе ППНМ, но в ней не описываются методы очистки «на конце трубы». Средства «на конце трубы» разработаны для снижения не только массовой концентрации, но и массового расхода вбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух, возникающих при типовой операции или переработке. Во время эксплуатации установки использование этих средств является стандартом. Таблица 7.29 указывает некоторые широко используемые методы очистки воздуха «на конце трубы». Таблица 7.29 - Методы очистки воздуха «на конце трубы» [34, Уилли А.Р. и Уильямс Д.А., 2001 г., 65, Германия, 2002 г.] Процессы очистки Твердые и жидкие загрязняющие вещества Динамическое отделение 388 Газообразные загрязняющие вещества и пахучие/летучие органические соединения (ЛОС) Абсорбция П-ООС 17.02-03-2012 Мокрое отделение Электростатическое осаждение Фильтрация Аэрозольное/капельное отделение* Адсорбция активированным углем Биологическая очистка Тепловая обработка Нетепловая плазменная очистка Конденсация* Мембранное отделение* * В данном документе не описываются как методы минимизации выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух Отделение диспергированных частиц/пыли использует применение внешних сил, т.е., преимущественно, гравитационной, инерционной и электростатической сил. Также практикуется использование физического диспергирования, через дымовые трубы, и повышение потенциала диспергирования посредством увеличения высоты выводной трубы или увеличения выходной скорости. Характеристики выбросов определяют выбор наиболее подходящего метода борьбы с загрязнениями «на конце трубы». Здесь может потребоваться гибкость, чтобы запустить очистку дополнительных источников, определенных позднее. Таблица 7.30 показывает ключевые параметры для методики выбора. Таблица 7.30 - Ключевые параметры для методики выбора метода «на конце трубы» Параметр Скорость потока Температура Относительная влажность Типичная группа присутствующих компонентов Запыленность Уровень содержания органических веществ Уровень запаха Единица измерения м3/ч °С % мг/Нм3 мг/Нм3 OU/Нм3 В некоторых случаях компоненты выбросов определяются легко. Что касается запаха, очищаемые выбросы обычно содержат сложную смесь, а не просто один или два легко определимых компонента. Поэтому установка по борьбе с такими выбросами обычно проектируется на основе опыта, полученного от аналогичного оборудования. Неопределенность, обусловленная наличием значительного количества переносимых по воздуху компонентов, может вызвать необходимость в пилотных испытаниях установки. Скорость очищаемого потока является главным параметров в процессе выбора, и очень часто методы борьбы с загрязнениями указываются рядом с оптимальным диапазоном скорости потока для их применения. Приобретение установки для очистки загрязняющих веществ в атмосферный воздух обычно включает несколько гарантийных заявлений, т.е. относящихся к механической и электрической надежности на период не менее одного года. В составе процедуры выбора и закупки поставщику также потребуется информация об эффективности очистки. Форма гарантии технологического процесса является важной частью контракта. Например, гарантийное заявление, касающееся характеристик удаления запаха, может быть оформлено в нескольких видах. При отсутствии каких-либо ольфактометрических данных гарантия может просто устанавливать «отсутствие ощутимого запаха в пределах технологического процесса или снаружи места установки». 389 П-ООС 17.02-03-2012 Чрезвычайно высокие стандарты для концентрации пыли в чистом газе могут быть достигнуты при использовании двухэтапных компоновок высокопроизводительных методов очистки, например, при использовании двух тканевых фильтров или использовании их в комбинации с фильтрами «HEPA» (высокоэффективными сухими воздушными фильтрами) (описанными в «Очистка сточных вод и отходящих газов, справочный документ ВАТ» [217, ЕС, 2003 г.] или с фильтрами с электростатическим осадителем. Таблица 7.31 показывает сравнение эксплуатационных характеристик некоторых методов очистки. Таблица 7.31- Сравнение некоторых методов отделения [65, Германия, 2002 г., 199, Финляндия, 2003 г.] Метод Раз мер частиц, мкм % эффективность собирания при 1 мкм Максим альн. рабочая температура, °С Циклон 10 40* 1100 Мокрое отделение 1-3 Сухое электростатическое осаждение < 0,1 Мокрое электростатическое осаждение на > 80 - входе 1000 99 на выходе 80 > 99 в зависим. от констр. 450 0,01 < 99 80 0,01 > 99,5 220 0,01 99,5 900 Фильтрация - т.е., тканевый фильтр Фильтрация 390 Диапазон достигаемых уровней выбросов, мг/Нм3 Примечани е Крупные частицы. 25 - 100 Используется в помощь другим методам. Хорошие эксплуатационные характе< 4 - 50 ристики при соответствующ их типах пыли. Умень-шение кислого газа. Четыре или пять зон. < 5 - 15 Обычное (предвар. применение борьба с предзагрязн. > 50) варительная борьба с загрязнениями. Электроста тическое осаждение с <1-5 двумя зонами в оптически ряд. В чист. основном, осажде-ние тумана. Хорошие эксплуатационные <1-5 характеристики при соответствующ ем типе пыли. 0,1 - 1 Очень П-ООС 17.02-03-2012 т.е., керамический фильтр хорошие эксплуатационн ые характеристики при соответствующ их типах пыли. * При более крупных частицах и циклонах с большей эффективностью можно достичь эффективность очистки 99 %. 7.4.3.1 Оптимальное использование оборудования для борьбы с загрязнением атмосферного воздуха Описание: Требования к работе оборудования для борьбы с загрязнением атмосферного воздуха могут варьироваться в зависимости от состава, например, в случае запаха. Если имеются процессы или составы, не требующие постоянного использования оборудования для борьбы с загрязнением воздуха, его использованием можно управлять, чтобы обеспечить его наличие и требующееся рабочее состояние тогда, когда оно требуется. Оно может быть установлено таким образом, что его нельзя будет обходить (пропускать) при отдельной эксплуатации, но если не имеется условий, требующих борьбы с загрязнениями атмосферного воздуха, то руководители могут обходить его. Например, они могут контролировать ключи, дающие доступ к органам управления, которые разрешают пропуск эксплуатации оборудования, и они также могут обеспечить, что оно снова вовремя включено, чтобы достичь своего оптимального эксплуатационного режима, как только это потребуется. Экологические эффекты от внедрения метода Сокращение выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух. Эксплуатационные данные Когда, например, установка по изготовлению консервированного влагосодержащего корма для домашних животных, работавшая ранее без выбросов неприятных запахов, начала выпускать другой продукт, запах стал существенной проблемой, так как существующие средства контроля над запахом не подходили для новой рецептуры. Изменения в рецептуре привели также к переменным проблемам с запахом на комбикормовых заводах, где в больших объемах добавляют рыбий жир или мелассу. Эти примеры демонстрируют изменяющуюся потребность в борьбе с загрязнением атмосферного воздуха, даже в рамках отдельных установок. Помимо гарантии того, что оборудование для борьбы с загрязнением атмосферного воздуха включено, для эффективного предотвращения выбросов в атмосферный воздух необходимо корректировать условия эксплуатации. Например, коптильни для мяса или рыбы и установки по обжарке кофе, использующие термическое окисление для уничтожения запахов; эти термические окислительные установки не работают эффективно, пока они не достигают температуры сгорания загрязняющих веществ, поэтому их следует запускать своевременно, чтобы получить такую температуру в камере сгорания (см. Разделы 7.4.3.11.1 и 7.4.3.11.3). Применимость Применяется там, где используется оборудование для борьбы с загрязнением атмосферного воздуха. Движущая сила внедрения Предотвращение выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух. Справочная литература [182, Германия, 2003 г., 234, Соединенное Королевство, 2003 г., 235, «DG Environment», 2003 г.] 391 П-ООС 17.02-03-2012 7.4.3.2 Сбор выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух в источнике - местная вытяжная вентиляция Описание: Соответствующая вентиляция рабочего места и специальных перерабатывающих операций требуются для обеспечения надлежащих условий работы, снабжения кислородом для горения в оборудовании, работающем на жидком топливе или газе, и для формирования части системы контроля над выбросами загрязняющих веществ в атмосферный воздух. Общая и местная вентиляция удаляет, например, продукты горения оборудования, работающего на жидком топливе или газе, и запахи, пары и испарения от процессов варки. Местная вытяжная вентиляция может защитить от опасности для здоровья, возникающей от некоторых варочных газов, такой как прямое воздействие тепла на пищу. Если в конструкции такой вентиляции не предусмотрена очистка и освобождение от жировых остатков, она может терять эффективность, и имеется риск пожароопасности. Если входящий обменный воздух слишком горячий или слишком холодный, имеется риск того, что персонал его отключит. Если входящий воздух поступает естественным образом, обычно требуются некоторые средства контроля над проникновением насекомых. Вентиляционная система закрытого типа для источников выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух и использование местной вытяжной вентиляции потребляет значительно меньше энергии, чем система очистки воздуха для всего объема помещения. Выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух включают, например, запахи, которые часто возникают на основе выбросов ЛОС и пылевидных веществ, таких как зерно и мука. Для эффективности необходимы соответствующая всасывающая способность, а такие элементы, как направляющие планки и загрузочные воронки с вращающимися заслонками и крышками, могут помочь минимизировать выбросы пыли и газа. Идентифицированные выбросы, требующие очистки, подаются по воздуховоду от источника образования и комбинируются перед передачей в газоочистную установку. Цель оборудования (ГОУ) – улавить, нейтрализовать, подавить или обезвредить где возможно выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух, и контролировать их. Ниже приведены примеры зон применения: - пункты загрузки/разгрузки транспорта; - точки доступа к производственной установке; - открытые конвейеры; - контейнеры для хранения; - передаточные процессы; - процессы заполнения; - процессы выгрузки. Экологические эффекты от внедрения метода Сокращение выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух и, где есть возможность, потенциальное повторное использование улавливаемых материалов. Воздействие на различные среды Потребление энергии. Эксплуатационные данные Большинство методов очистки загрязняющих веществ в атмосферный воздух основываются на объемном потоке воздуха, требующего очистки. Для этого необходимо эффективно очищать отдельные выбросы, поддерживая при этом соответствующую объемную скорость потока воздуха, чтобы обеспечить отсутствие попадания загрязняющих веществ в производственную среду. 392 П-ООС 17.02-03-2012 Примеры рециркуляции воздуха: - рециркуляция газов от обжаривания кофе при периодической или непрерывной обжарке; - запыленный подающий воздух можно повторно использовать для пневматических конвейеров, таким образом, собирая и пыль для повторного использования; - дым от коптильных камер можно частично или полностью использовать повторно. Регистрация критериев конструкции, эксплуатационных тестов, требований к техническому обслуживанию и тестов и проверок может облегчить будущее техническое обслуживание, модификацию и тестирование по исходной спецификации. Применимость Применяется для всех установок ППНМ с выбросами загрязняющих веществ в атмосферный воздух, например, во время загрузки и разгрузки транспортных средств; в воронках, передаточных точках, спускных желобах, загрузочных трубах. Экономические показатели Здесь возможна существенная экономия затрат на капитальные расходы установки для очистки загрязняющих веществ путем минимизации объемного потока воздуха, требующего очистки. Важно различать общую вентиляцию установки и местную вытяжную вентиляцию. В общей вентиляции перемещаются более крупные объемы воздуха, поэтому она расходует больше энергии и является более дорогостоящей. Движущая сила внедрения Охрана здоровья персонала. Справочная литература [34, Уилли А.Р. и Уильямс Д.А., 2001 г., 65, Германия, 2002 г., 233 «Инспектор по охране здоровья и безопасности труда» 2000 г.] 7.4.3.3 Перемещение организованных выбросов на оборудование очистки или оборудование для очистки загрязняющих веществ Описание: Организованные выбросы перемещаются на оборудование очистки «на конце трубы» или оборудование для очистки загрязняющих веществ. Существует три главных фактора, которые следует учитывать при конструировании оборудования для перемещения выбросов на установку очистки. Они включают скорость перемещения, конструкцию вентиляционного канала и разрывное течение. Экологические эффекты от внедрения метода Сокращение выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух. Воздействие на различные среды Потребление энергии. Эксплуатационные данные Следует тщательно изучить перемещение организованных выбросов на установку очистки, чтобы минимизировать какие-либо эксплуатационные проблемы. В частности, потенциальная возможность отложения твердых частиц и потенциальная возможность конденсации воды и других переносимых по воздуху загрязняющих веществ могут привести к сильному засорению, требующему частой очистки, и могут вызывать гигиенические проблемы. Встраивание точек очистки и спускных клапанов в систему вентиляционных каналов позволяет удалять накопившийся материал при очистке. 393 П-ООС 17.02-03-2012 Выбор низкой скорости перемещения минимизирует затраты на всасывающий вентилятор. Если присутствие пыли считается проблемой, то выбирают скорость переноса не менее 10 м/с. Скорость переноса 5 м/с считается минимальной. Если наличие пыли может вызвать эксплуатационные проблемы, несмотря на эксплуатацию при высокой скорости перемещения, то может быть установлена нагнетательная камера, т.е. увеличенный канал, куда поступают насыщенные частицами воздушные потоки, и общая скорость снижена до диапазона от 2,5 до 5,0 м/с. Камера специально сконструирована для усиления отложения частиц и оборудована воронкообразной стороной и несколькими дверцами для очистки по всей ее длине. Выпускной канал нагнетательной камеры имеет уменьшенный диаметр, чтобы восстановить скорость перемещения в системе. Воздуховод вытяжной вентиляции сконструирован с общей скоростью перемещения на всем протяжении, так что скорость воздуха во всем канале и выпускном патрубке является одинаковой. Патрубки могут входить в главный канал под углом максимум 45°, хотя угол 30° является более эффективным. В точке входа патрубка в главный канал диаметр главного канала постепенно увеличивается под углом 15°. Чтобы обеспечить требующиеся эксплуатационные характеристики, проект системы вентиляционных каналов часто выполняется специальным подрядчиком. Разрывные потоки выходящих газов встречаются довольно часто там, где имеется несколько вытяжных устройств, подающих газ на центральную установку очистки, если некоторые из них постоянные, а другие периодические. Имеется возможность того, что в случае неисправности некоторые вытяжные устройства загрязняют другие производственные выбросы, и, возможно, необходимо продумать эксплуатацию вентилятора в условиях изменяющейся нагрузки. Контрольная система, требующаяся для такого типа размещения, может быть комплексной. Например, вентилятор может быть специфицирован для системы с одной скоростью, так что он всегда поддерживает запроектированную скорость потока. Этой системе требуется дополнительный приток в вентиляционную систему, чтобы исправить какой-либо недостаток в запроектированной скорости потока, если процесс отходит от своей схемы. Этот дополнительный приток может быть управляем с рабочего места оператора или места, используемого для предоставления дополнительной вентиляции в здание. В качестве альтернативы, можно использовать вентилятор, работающий с инвертором частоты. Тогда скорость вентилятора будет контролироваться измерением статического давления на приточном отверстии вентилятора и на выходе из последнего патрубка. Эта система даст изменяемую скорость потока в установке очистки вместе с отдельными работающими процессами. Выбор фиксированной скорости или инверторной системы в значительной степени зависит от типа установленной установки для очистки выбросов и от того, имеется ли какое-либо отрицательное воздействие на эффективность очистки с изменяемой скоростью потока. Применимость Может применяться для всех установок ППНМ с выбросами загрязняющих веществ в атмосферный воздух. Справочная литература [34, Уилли А.Р. и Уильямс Д.А., 2001 г.] 7.4.3.4 Выбор методов борьбы с загрязнениями атмосферного воздуха в виде запахов/ЛОС «на конце трубы» Описание При выборе методов борьбы с загрязнениями атмосферного воздуха в виде запахов первой стадией является анализ скорости потока, температуры, влажности 394 П-ООС 17.02-03-2012 и концентраций твердых частиц и загрязняющих веществ содержащих неприятный запах. Запахи часто возникают по причине выбросов ЛОС, в этом случае применяемый метод борьбы с загрязнениями должен учитывать риск токсичности и воспламеняемости. Обобщенные критерии выбора методов борьбы с загрязнениями в виде запахов/ЛОС приведены в Таблице 7.32, где они показаны в матричной схеме напротив родовых типов имеющегося оборудования. Таблица 7.32 является руководством и не содержит всех подробных сведений о преимуществах и ограничениях отдельных методов. Каждое свойство неприятных выбросов было разделено на два или три диапазона. В данном примере скорость потока разделена на два диапазона, т.е. выше и ниже 10000 м3/ч. Каждой ячейке в матричной схеме назначено значение между 0 и 3, при этом величина 3 представляет оптимальное рабочее состояние. Для каждого из методов борьбы с загрязнениями подсчитан соответствующий диапазон свойств неприятных выбросов. Это делает возможной простую систему ранжирования, в которой методы с наивысшими баллами учитываются впоследствии. Обычно от трех до пяти методов борьбы с загрязнениями переходят к следующей стадии в процедуре выбора. Таблица 7.32 - Обобщенные критерии выбора методов борьбы с загрязнениями атмосферного воздуха в виде запахов/ЛОС 1 2 3 Б аллы >500 <500 >20 <20 0 >75 <75 >50 0 <50 Концентра ция загрязняющего вещества (мг/Нм3) 2 1 1 2 2 1 2 2 1 1 1 1 1 1 2 3 1 1 0 0 2 2 2 1 2 1 2 1 1 2 1 3 3 1 2 3 3 0 0 2 2 0 2 3 3 0 1 0 0 2 3 1 0 3 1 1 3 2 1 3 2 1 3 3 3 2 1 3 2 1 3 0 0 3 3 2 3 3 1 3 2 3 3 1 3 2 * 2 Подсчет баллов 0 Тве р-дые частицы (мг/Нм3) 1 1 * Термическое окисление Каталитическо е окисление Плазменная Относ и-тельн. влажность (%) 0 Физическая Абсорбция вода Абсорбция химическ. Адсорбция Биологическая >1000 Скорос Тем ть потока пе(м3/ч) ратура (°С) <1000 Очистка 2 Описание Эта очистка не подходит или маловероятно, что она окажется эффективной, поэтому не считается частью процедуры выбора. Стоит рассмотреть, но маловероятно, что она является наилучшим выбором. Метод борьбы с загрязнениями хорошо подходит для этого состояния. Представляет наилучшее рабочее состояние для данной 395 П-ООС 17.02-03-2012 * системы очистки. Зависит от площади поверхности. Эффективность или требуемые эксплуатационные характеристики рассматриваются далее. Это можно оценить с использованием профессиональных указаний и информации от изготовителей средств борьбы с загрязнениями. Следующим этапом процедуры выбора является оценка осуществимости. Здесь учитываются капитальные и операционные затраты, необходимая площадь и было ли средство борьбы с загрязнениями проверено для применения в аналогичном процессе. Рисунок 7.23 показывает технологическую карту, обобщающую процесс выбора метода борьбы с загрязнениями атмосферного воздуха в виде запахов/ЛОС «на конце трубы». 396 П-ООС 17.02-03-2012 Определить физические свойства отходящих газов Старт Количество очищаемых потоков? >1 Рассчитать свойства >1 комбинированных отходящих газов 1 Определить загрязняющие компоненты Нет Решение известно или регулируется законодательством? 1 ПРИМЕНИМОСТЬ Вывод применимой технологии из таблицы** Да Определить требования к эффективности 1 ЭФФЕКТИВНОСТЬ Список потенциально применяемых методов Нет Достигает требуемого удаления запаха? Рассмотреть другой Вероятно Удаление загрязняющих веществ не соответствует законодательству? Маловероятно Да Очищенный отходящий газ соответствует нормам по температуре, шлейфу и т.д.? Нет Да Нет Вторичное загрязнение приемлемо? Нет Да Все методы рассмотрены? Выбрать метод для осуществления Да Переопределить эксплуатационные критерии Нет Метод не выбран? 1 или >1 Рисунок 7.23 - Технологическая карта выбора метода борьбы загрязнениями атмосферного воздуха в виде запахов (** см. Таблицу 7.32). с Экологические эффекты от внедрения метода Сокращение неприятных выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух. 397 П-ООС 17.02-03-2012 Применимость Может применяться для всех установок ППНМ. Движущая сила внедрения Сокращение неприятных выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух. Справочная литература [34, Уилли А.Р. и Уильямс Д.А., 2001 г.] 7.4.3.5 Методы динамического отделения Основой для отделения и удаления частиц в динамических сепараторах являются силы поля, пропорциональные массе частиц. Следовательно, гравитационные сепараторы, отклоняющие или инерционные сепараторы и центробежные сепараторы, такие как циклоны, мультициклоны, и поворотные поточные пылеуловители, все являются динамическими сепараторами. В основном, они используются для отделения только крупных частиц (> 10 мкм) или в качестве начального этапа перед удалением мелкой пыли другими средствами. 7.4.3.5.1 Сепараторы Описание: Поток отходящего газа проходит в камеру, где пыль, аэрозольные частицы и/или капельки отделяются от газа под воздействием гравитации/механической инерции. Это воздействие усиливается снижением скорости воздуха конструктивными средствами, например, перегородками, ламелями или металлической сеткой. Конструкция должна обеспечивать хорошее равномерное распределение скорости внутри резервуара. Преобладающие потоки оказывают отрицательное воздействие на эффективность. Использование внутренних заграждений в инерционном сепараторе делает возможной эксплуатацию при более высоких скоростях, что дает снижение объема сепаратора по сравнению с осадительной камерой. Недостаток - увеличение перепада давления. Более подробная информация имеется в документе «Очистка сточных вод и отходящих газов, справочный документ НДТМ» [217, ЕС, 2003 г.]. Экологические эффекты от внедрения метода Сокращение выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух. Потенциальное повторное использование присутствующих в воздухе материалов. Воздействие на различные среды Потребление энергии Эксплуатационные данные Сепараторы характеризуются наличием простой и жесткой конструкции, небольшой занимаемой площадью и высокой эксплуатационной надежностью. Отклоняющие или инерционные сепараторы делают возможным эффективное удаление пыли. Благодаря своей инерции более крупные частицы не могут следовать за постоянно отклоняющейся струей газа и они отделяются. При соответствующей конструкции можно достичь скорости отделения 50 % для частиц крупнее 100 мкм. Применимость Сепараторы подходят для использования там, где: - есть высокий уровень пыли в неочищенном газе; - нет жестких требований к удалению мелких частиц; - есть потребность в предварительном отделении и/или защите и разгрузке нагнетательных систем; - давление является высоким, например, обеспыливание при высоком давлении; 398 П-ООС 17.02-03-2012 - температура является высокой, например, обеспыливание при высокой температуре. Экономические показатели Малозатратный метод. Справочная литература [65, Германия, 2002 г.] 7.4.3.5.2 Циклоны Описание: Циклоны используют инерцию для удаления частиц из потока газа, используя центробежные силы, обычно в пределах конической камеры. Они функционируют посредством создания двойного вихря внутри корпуса циклона. Поступающий газ нагнетается круговым движением к низу циклона возле внутренней поверхности трубы циклона. На дне газ вращается и двигается вверх по спирали через центр трубы и наружу через верх циклона. Частицы в газовом потоке прижимаются к стенкам циклона центробежной силой вращающегося газа, но они противопоставлены тянущему усилию текучей среды газа, проходящего через циклон и выходящего из него. Крупные частицы попадают на стенку циклона и собираются в донной воронке, а мелкие частицы покидают циклон с выходящим газом. Более подробная информация имеется в документе «Очистка сточных вод и отходящих газов, справочный документ » [217, ЕС, 2003 г.]. Экологические эффекты от внедрения метода Сокращение выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух. Потенциальное повторное использование присутствующих в воздухе материалов. Воздействие на различные среды Потребление энергии. Эксплуатационные данные Циклоны характеризуются наличием простой и жесткой конструкции, небольшой занимаемой площадью и высокой эксплуатационной надежностью. Результаты отделения у циклонов лучше, чем у сепараторов (см. Раздел 7.4.3.5.1). Таблица 7.31. показывает эксплуатационные данные циклона по сравнению с другими методами отделения. Рисунок 7.24 показывает принцип работы циклона. 399 П-ООС 17.02-03-2012 Рисунок 7.24 - Принцип работы циклона По сообщениям, циклоны используются для удаления мелких частиц в отработанном воздухе сушилки, во время производства высушенной барды, и эффективность циклонов может достигать 99,97 % (см. 7.4.9.7.1), в зависимости от производственных условий и размеров частиц. Применимость Циклоны используются для удаления материала с размером частиц, преимущественно, > 10 мкм. Однако имеются высокоэффективные циклоны, предназначенные для функционирования даже с мелкими частицами 2,5 мкм. Циклоны, используемые без других методов борьбы с загрязнениями, обычно не соответствуют постановлениям о загрязняющих атмосферный воздух веществах, но они могут служить в качестве предварительных очистителей для более дорогостоящих конечных средств очистки, например, тканевых фильтров (см. 7.4.3.7) или электростатических осадителей (см. 7.4.3.6). Они широко используются после операций сушки распылением и после операций измельчения, помола и кальцинирования. Промышленные установки сгорания, работающие на ископаемом топливе, обычно используют многочисленные циклоны, которые работают с более 400 П-ООС 17.02-03-2012 высокой эффективностью, чем одиночный циклон, и могут отделять частицы < 2,5 мкм. Циклоны используются для удаления твердых и жидких загрязняющих атмосферный воздух веществ. В основном, их используют только для отделения крупных частиц, т.е. > 10 мкм. Они подходят для использования там, где: - есть высокий уровень пыли в неочищенном газе; - нет жестких требований к удалению мелких частиц; - есть потребность в предварительном отделении и/или защите и разгрузке нагнетательных систем; - давление является высоким, например, обеспыливание при высоком давлении; - температура является высокой, например, обеспыливание при высокой температуре. Экономические показатели Малозатратный метод. Примеры предприятий Циклоны используются при производстве кормов для животных, сухого молока, сухих супов, сухих смесей для кексов, сладкого заварного крема, сухой барды, сухого жома из сахарной свеклы, крахмала, смесей для мороженого; обжарки, сушки и купажирования кофе, купажирования чая и смешивания солода; в основном, циклоны используются как составная часть процесса восстановления пыли из выделившегося воздуха для переработки. Они используются в секторе растительного масла для удаления мелких примесей, таких как растительные остатки, пыль, песок и выбросы влажной пыли из сырых семян масличных культур (см. 7.4.7.10). Справочная литература [65, Германия, 2002 г., 179, Джерджли, 2003 г.] 7.4.3.5.3 Мокрое разделение Описание При использовании методов динамического отделения эффективные массовые силы, т.е. гравитационная, инерционная и центробежная силы, все резко ослабевают при увеличении размера частиц. Циклоны мокрого типа являются высокоэффективным устройствами, они распыляют воду в поток отходящего газа для увеличения веса частиц и, следовательно, также удаляют мелкий материал и повышают эффективность отделения. Хотя, в сущности, это только переводит загрязняющие вещества из воздуха в воду. Сепараторы мокрого типа можно выбирать для специальных применений, например, если есть риск взрыва, связанный с пылью. Различные виды сепараторов мокрого типа выделяются на основе характеристик их конструкций. Некоторые примеры приведены ниже: - абсорбционные средства, такие как башенный скруббер, оросительный скруббер, абсорбер с насадкой (см. Разделы 7.4.3.7.3 - 7.4.3.8 и Таблицу 7.33); - инжекционный скруббер, например, инжекционный скруббер, работающий при высоком давлении / с двумя веществами; - форсуночный скруббер; - вихревой скруббер; - центробежный скруббер, дезинтегратор (высокопроизводительный); - скруббер Вентури (высокопроизводительный). Экологические эффекты от внедрения метода Сокращение выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух, например, пыли. Потенциальное повторное использование присутствующих в воздухе 401 П-ООС 17.02-03-2012 материалов. Может быть выгодно, если на предприятии имеется возможность повторно использовать жидкость, собирающую пыль. Восстановление продукта, например, при переработке растительного масла, собранная пыль восстанавливается и может быть добавлена обратно к муке грубого помола. Предотвращение риска пожароопасности. Воздействие на различные среды Потребление энергии. Образование сточных вод. Эксплуатационные данные При использовании мокрого отделения можно получить коэффициент отделения 80 - 90 %. При использовании циклонов можно получить концентрации выбросов мокрой пыли < 50 мг/Нм3. Таблица 7.31 показывает текущие эксплуатационные характеристики этого метода по сравнению с другими методам отделения. Частицы пыли, присутствующие в неочищенном газе, контактируют со значительно более крупными каплями собирающей жидкости и приклеиваются к ним, а затем их можно удалить вместе с каплями. Относительно крупные пыленасыщенные капли, имеющие диаметр 50 - 200 мкм, обычно удаляют из газового потока с помощью циклонов или пластинчатых сепараторов. Циклоны обычно используются при загрузке частиц тяжелых металлов и при малых газовых потоках. При использовании пластинчатых сепараторов в высокоэффективных сепарационных аппаратах можно получить более высокие скорости сепарации и более низкие потери давления. Эти аппараты состоят из вертикально расположенных металлических или пластиковых пластин. Они могут отделять частицы крупнее 10 мкм. Образуются сточные воды. Пыленасыщенную собирающую жидкость можно очищать и возвращать в процесс или концентрировать испарением. Сушильные установки, в частности, выпускают испарения, насыщенные водяным паром, который может содержать не только частицы загрязняющих веществ, но и запахи и газообразные загрязняющие вещества. Пример стандартов конструирования, используемых в Германии согласно стандартам «DIN» [230, Немецкий институт нормирования, 2005 г.], показан в Таблице 7.33. Применимость Мокрые сепараторы используются для удаления твердых и жидких загрязняющих воздух веществ, например: -огнеопасная или вязкая пыль; -там, где имеется опасность взрыва; -для одновременного отделения или предварительного отделения твердых, жидких и газообразных загрязняющих веществ; -для мелких частиц пыли (< 0,1 мкм). Скрубберы используются в секторе ППНМ, например, для очистки ЛОС, обезжиренных кислот и запахов от рафинирования растительного масла. Экономические показатели Стоимость очистки сточных вод может быть значительна, в некоторых случаях даже выше, чем для средств контроля над выбросами пыли. Справочная литература [65, Германия, 2002 г.] 402 П-ООС 17.02-03-2012 Инжекцион ный скруббер, Башенный (инжекционный скруббер, скруббер, оросительный Форсуночны работающий скруббер, й скруббер при высоком абсорбер с давлении /с насадкой двумя веществами) Описание Символы 30600/28004 согласно Центробеж Скрубб ный скруббер, ер Вентури дезинтегратор DIN Скорость газа в контактной зоне в отношении к свободному поперечному сечению (м/с)* Перепад давления на всем сепараторе (бар)* 1-5 20 - 60 1 - 25 5 - 25 Энергопотребление (кВтч/1000 м3) Соотношение собирающая жидкость/газ (л/м3) 0,2 - 3 0,4 - 2 1-5 0,5 - 5 5 - 50 0,7 - 1,4 0,1 - 1 0,8 - 0,9 Предел отделения (мкм)* Вихрево й скруббер 5 - 15 Восстановле ние давления примерно 1 - 10 1,2 - 3 8 - 20 25 - 70 40 - 150 15 - 30 2 - 10(1) 30 - 200 1-2 4 - 15(1) 5 - 15 Данные 1 - 3 на невозможны этап из-за принципа работы 0,6 - 0,9 0,1 - 0,6 0,5 - 5 0,05 - 0,5 Коэффициент отделения (%) 50 - 85 90 - 95 90 - 95 90 - 95 92 - 96 96 - 98 * Примерные величины, возможны отклонения в бóльшую или меньшую сторону. 1) В дезинтеграторах потребление энергии часто значительно выше, в зависимости от эффективности и объема обрабатываемого газа. Возможно восстановление давления до 25 бар. 403 П-ООС 17.02-03-2012 2) Коэффициент отделения, показанный в таблице, дает только примерное представление о возможном рабочем диапазоне. Хотя коэффициент отделения легко измерить, он позволяет сделать только ограниченные заключения об эффективности сепаратора. Например, он напрямую зависит от распределения размеров частиц входящего материала. Если распределение размеров частиц изменяется, коэффициент отделения также изменяется, даже если другие параметры остаются постоянными. Однако знание коэффициента отделения становится важным при специальном применении. Коэффициент отделения фракций является намного более подходящим параметром для оценки эффективности сепаратора. 404 П-ООС 17.02-03-2012 7.4.3.6 Электростатические осадители Описание Электростатические осадители (EPS) используются для отделения твердых или жидких частиц от отходящих газов. Распределенные в газе частицы получают электростатический заряд, чтобы они приклеились к собирающей пластине. Основные компоненты электростатических осадителей: корпус фильтра; разрядный и осадительный электроды; источник электропитания; направляющие устройства для газа или перегородки и система встряхивания для очистки собирающих пластин. Процесс отделения можно разделить на следующие стадии: - заряжание частиц в ионном поле; - перенос заряженных частиц на собирающую пластину; - накопление и образование пленки на собирающей пластине; - удаление пылевой пленки с собирающей пластины. Различают сухие и мокрые электростатические осадители. Они могут иметь горизонтальный или вертикальный газовый поток. Сухие электростатические осадители, в основном, изготавливают с осадительными электродами в плоской форме; их также называют пластинчатые электростатические осадители. В мокрых электростатических осадителях осадительные электроды часто изготавливают в форме труб, в них поток газа обычно вертикальный; их также называют трубчатыми электростатическими осадителями. Экологические эффекты от внедрения метода Сокращение выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух. Малое энергопотребление по сравнению с другими методами отделения. Воздействие на различные среды При использовании электростатических осадителей образуются сточные воды. Эксплуатационные данные Электростатические осадители позволяют получить коэффициент отделения до 99,9 %, эффективное отделение частиц даже меньше 0,1 мкм и очистку отходящих газов в объеме выше 1000000 м3/ч. Таблица 7.31 показывает текущие эксплутационные характеристики данного метода по сравнению с другими методами отделения. Электростатические осадители имеют относительно низкую потерю давления, например, от 0,001 - 0,004 бар; низкое энергопотребление, например, от 0,05 до 2 кВт-ч/1000 м3 и длительный срок службы. Мокрые электростатические осадители могут достигать более высоких коэффициентов отделения, чем сухие электростатические осадители. В частности, они могут отделять мелкую пыль, аэрозоли и, в некоторой степени, тяжелые металлы и газообразные вещества. Рисунок 7.25 показывает типичную схему электростатического осадителя. 405 П-ООС 17.02-03-2012 Рисунок 7.25 - Типичная схема электростатического осадителя (показаны только две зоны) Применимость Используются для отделения твердых и жидких загрязняющих воздух веществ, особенно для мелкой пыли. Электростатические осадители используются в крупных системах для очистки большого объема отходящего газа с высокой температурой. Мокрые электростатические осадители используются для очистки насыщенных жидкостью газов, для кислотного и смоляного туманов или если имеется угроза взрыва. Справочная литература [65, Германия, 2002 г.] 7.4.3.7 Фильтры Фильтровальные сепараторы обычно используются в качестве конечных сепараторов, после использования предварительных сепараторов, например, если отходящий газ содержит компоненты, повреждающие фильтры, например, абразивный порошок или агрессивные газы. Это обеспечивает соответствующий срок службы фильтра и функциональную надежность. В фильтровальных сепараторах газ подается через пористую среду, в которой задерживаются диспергированные твердые частицы в результате действия различных механизмов. Фильтровальные сепараторы можно классифицировать, исходя из фильтрующей среды, производительности и очищающих средств фильтра, как это показано в обобщенном виде на Рисунке 7.26. 406 П-ООС 17.02-03-2012 Рисунок 7.26 - Типы и классификация фильтров В тканевых фильтрах отходящий газ проходит через ткань с плотным плетением или войлок, поэтому пыль собирается на ткани путем просеивания или другими механизмами. Тканевые фильтры могут иметь форму листа, рукава или мешка (наиболее часто встречающийся тип) с несколькими отдельными блоками тканевых фильтров, заключенными группой в корпус. Пылевой осадок, образующийся на фильтре, может существенно повысить степень улавливания. Очищаемые фильтры относятся к наиболее важным типам фильтровальных сепараторов, используемых для удаления твердых частиц в промышленности. Практика использования текстильной ткани в качестве фильтровальных материалов в значительной степени уступила место использованию нетканых и войлочных материалов. Наиболее важными параметрами очищаемых фильтров являются соотношение воздух-ткань и потеря давления. Фильтровальный материал осуществляет фактическое отделение и является важным компонентом фильтровального сепаратора. Текстильные ткани имеют нити, которые перекрещиваются под прямым углом. В отличие от этого, нетканые и войлочные материалы имеют плоскую трехмерную структуру, которую можно стабилизировать приклеиванием волокон или изменением вставки и удаления волокон. Нетканые и войлочные материалы могут также содержать внутреннюю опорную текстильную ткань, например, полиэфирную или стекловолоконную ткань, с целью упрочнения. Все чаще используют войлочный материал, изготовленный из синтетических волокон. Нетканые и войлочные материалы обладают трехмерными фильтрующими свойствами. Частицы пыли улавливаются структурой фильтра, образуя добавочный слой фильтра, что обеспечивает хорошее отделение даже мелких частиц. Характеристика этой «глубокой фильтрации» - большая площадь эффективной поверхности. Регулярная интенсивная очистка удаляет накопившийся слой пыли и предупреждает избыточные потери давления. Однако проблемы могут быть вызваны липкими, жирными, спекшимися, клейкими, абразивными и/или гигроскопическими частицами пыли. 407 П-ООС 17.02-03-2012 7.4.3.7.1 Трубчатые фильтры Описание В трубчатых фильтрах фильтрующая среда состоит из труб длиной до 5 метров и диаметром между 12 и 20 см. Газ идет изнутри наружу или наоборот, в зависимости от метода очистки. Оборудование состоит из круглого фильтра, представляющего собой блок вертикальных труб, установленных в цилиндре, по внешнему виду это похоже на циклон и не занимает много места. Воздушный поток проходит через фильтр, и тонкозернистые частицы откладываются на поверхности отдельных трубчатых фильтров. Трубчатые фильтры очищаются с помощью полностью автоматической импульсной системы очистки противотоком, с использованием сжатого воздуха или других газов, подаваемых под давлением, с помощью мультиэтапной инжекторной системы. Трубы очищаются по отдельности, что обеспечивает непрерывную очистку трубчатых фильтров и удаление пыли. Продукт, вычищаемый из трубчатых фильтров, выпадает на основание выпускной трубы, откуда он передается воздушным потоком через специальную перфораторную систему на выпускную трубу для пыли. Очищенные газы таким образом покидают фильтр как чистый газ через камеру чистого газа. Индивидуальная очистка трубчатых фильтров снижает количество очищаемой пыли от фильтра за заданное время, что означает, что потенциально взрывоопасный объем пыли-воздуха в фильтровальной камере соответственно ниже, по сравнению с обычными фильтровальными системами. С 1995 г. в пищевой промышленности успешно применяются CIP-фильтры (очищаемые на месте). В молочной промышленности продукт фильтрования сравним с продуктом сушильной башни, где применяется сушка распылением. Трубчатые фильтры могут использоваться без предварительного циклонного сепаратора. Система очистки для круглых фильтров аналогична системе, используемой для очистки трубчатых фильтров, установленных в виде CIP-системы. Во время эксплуатации, но не во время CIP-очистки (очистки на месте), поток воздуха проходит через CIP-распылители на основании трубчатого фильтра и другие распылители в фильтре. Это предотвращает засорение распылителей пыль из рабочего воздуха. Другое важное преимущество состоит в том, что основание трубчатого фильтра в зоне, где воздушный поток насыщается пылью, содержится в чистоте с помощью продувки сжатым воздухом. Это означает, что даже при очень гигроскопичных продуктах основание не имеет отложений тяжелых металлов. Это существенное преимущество по сравнению с конструкциями других фильтров продлевает время эксплуатации между фазами очистки. Зоны чистого газа и загрязненного газа, трубчатые фильтры, стенка фильтра и другие внутренние детали интенсивно опрыскиваются посредством групп предусмотрительно размещенных распылителей. На Рисунке 7.27 изображен трубчатый противопылевой фильтр, используемый для удаления тонкозернистых частиц, расположенный ниже распылительной сушилки на крупном молочном заводе. 408 П-ООС 17.02-03-2012 Дренаж Рисунок 7.27 - Трубчатая фильтровальная система на крупном молочном заводе Экологические эффекты от внедрения метода Снижение выбросов пыли в окружающую среду. Также сообщается о снижении потребления энергии (данные не предоставлены). Снижение образования отходов, например, благодаря сухому процессу отделения существует принципиальная возможность повторного использования отделенных частиц в технологическом процессе или в качестве побочного продукта. Фильтры потребляют значительно меньше энергии, чем циклоны, и производят меньше шума. Если для отработанного воздуха используются фильтрующие установки, подходящие для CIP (очистки на месте), нет необходимости использовать циклоны, что позволяет достичь значительной экономии энергии и снижения шума. При использовании CIP (очистки на месте) происходит снижение расхода воды и очищающих средств Эксплуатационные данные Фильтры-сепараторы позволяют достичь высоких коэффициентов отделения, например, > 99 %, даже очень мелкие частицы отделяются очень эффективно. 409 П-ООС 17.02-03-2012 На взятом для примера молочном заводе, описываемом в Разделе 7.7.5.8, выбросы пыли от сушки составляют в сумме 534 кг пыли после фильтрации в год, что дает 28 мг пыли на тонну сухого продукта. Также сообщалось о том, что можно достичь уровень выбросов 10 мг/Нм3. На этом же молочном заводе было установлено, что между операциями очистки должен быть интервал от 3 до 4 минут, чтобы вода стекала из труб. Важно обеспечить надлежащий дренаж, чтобы предотвратить последующее просачивание в распылителях. В конце всех программы очистки следует оставить открытыми соответствующие заслонки и клапаны в обратном трубопроводе, чтобы вода вытекла из трубчатых фильтров. Сушку системы необходимо начинать через 1 - 2 часа после окончания процедуры очистки. Трубчатые фильтры следует сушить теплым воздухом при выключенной системе очистки трубчатых фильтров, чтобы предотвратить возникновение проблем в эксплуатации из-за влаги. Применимость Трубчатые фильтры широко применяются в секторе ППНМ. Они используются для удаления твердых и жидких загрязняющих воздух веществ. Примеры предприятий Производитель порошкового молока в Германии. Справочная литература [9, Ассоциация молочных хозяйств Германии, 1999 г., 65, Германия, 2002 г.] 7.4.3.7.2 Рукавные фильтры Описание Рукавные фильтры изготавливают из фильтрующего материала толщиной примерно до 30 мм, и их высота составляет до 0,5 м, а длина - до 1,5 м. Рукавные фильтры имеют открытый конец со стороны канала очищенного газа. Поток загрязненного газа всегда идет изнутри наружу, обычно в верхней части рукавного фильтра. Таблица 7.34 содержит сравнение между различными системами рукавных фильтров, а на Рисунке 7.28 изображен промышленный рукавный пылеуловитель. Таблица 7.34 - Сравнение между различными системами рукавных фильтров. Параметр Отношение воздухткань Температурные ограничения Тип рукава Размер рукава Площадь ткани на рукав Сетка Падение давления Срок службы рукава 410 Фильтр импульсной очисткой с Мембранный стекловолоконный фильтр Стекловолоконн ый фильтр 22 - 25 м/с 19 - 25 м/с 8 - 10 м/с 200 °С 280 °С 280 °С Полиэфирный 0,126 х 6,0 м 2,0 м2 Да 2,0 кПа до месяцев 30 Мембранный / Стекловолоконн стекловолоконный ый 0,292 х 10 м 0,292 х 10 м 9,0 м2 9,0 м2 Нет 2,0 кПа Нет 2,5 кПа 6 - 10 лет 6 - 10 лет П-ООС 17.02-03-2012 Рисунок 7.28 - Изображение промышленного рукавного пылеуловителя Экологические эффекты от внедрения метода Снижение выбросов пыли в атмосферу. Также сообщается о снижении потребления энергии (данные не предоставлены). Снижение образования отходов; например, благодаря сухому процессу отделения, существует принципиальная возможность повторного использования отделенных частиц в технологическом процессе или в качестве побочного продукта. Фильтры потребляют значительно меньше энергии, чем циклоны, и производят меньше шума. Если для отработанного воздуха используются фильтрующие установки, подходящие для CIP (очистки на месте), нет необходимости использовать циклоны, что позволяет достичь значительной экономии энергии и снижения шума. При использовании CIP (очистки на месте) происходит снижение расхода воды и средств очистки. Эксплуатационные данные Фильтры-сепараторы позволяют достичь высоких коэффициентов отделения, более 99 %, даже очень мелкие частицы отделяются очень эффективно. Рукавные фильтры можно использовать для сокращения выбросов пыли до < 5 мг/Нм3. Как правило, среднее расстояние между волокнами значительно больше, чем собираемые частицы. Помимо эффекта экранирования, на коэффициенты отделения оказывают влияние и массовые силы, эффекты закупоривания и электростатические силы. Применимость Фильтры используются для удаления твердых и жидких загрязняющих атмосферу веществ. Они также используются для очистки топочных газов. Примеры предприятий Рукавные фильтры используются почти во всех секторах ППНМ. Справочная литература [65, Германия, 2002 г.] 7.4.3.7.3 Фильтры с набивкой 411 П-ООС 17.02-03-2012 Описание В качестве фильтрующей среды в фильтрах с набивкой обычно используют гранулированный слой гравия, песка, известняка или кокса с размером частиц в диапазоне от 0,3 до 5 мм. Во время фильтрации частицы пыли прикрепляются к гранулированному слою. Слой пыли, поддерживающий процесс отделения, образуется на поверхности набивки. Проникновение отделенной пыли можно предупредить использованием мелких частиц (< 0,5 мм) и низких скоростей потока (< 0,1 м/с). Однако имеется риск образования пробки, что может привести к снижению скорости отделения. Набивка может быть высотой до нескольких метров. Очистка выполняется противоточной промывкой, механическим встряхиванием в соединении с продувным воздухом или распылителями, передвигаемыми во время очистки. Применение конструкции фильтра со многими отделениями обеспечивает непрерывную очистку. Экологические эффекты от внедрения метода Снижение выбросов пыли в воздух. Также сообщается о снижении потребления энергии (данные не предоставлены). Фильтры потребляют значительно меньше энергии, чем циклоны, и производят меньше шума. Если для отработанного воздуха используются фильтрующие установки, подходящие для CIP (очистки на месте), нет необходимости использовать циклоны, что позволяет достичь значительной экономии энергии и снижения шума. При использовании CIP (очистки на месте) происходит снижение расхода воды и средств очистки. Эксплуатационные данные Фильтры-сепараторы позволяют достичь высоких коэффициентов отделения, более 99 %, даже очень мелкие частицы отделяются очень эффективно. В испытаниях с использованием фильтров с набивкой были получены показатели очищенного газа около 10 мг/Нм3, среднее содержание пыли 18 мг/Нм3 в загрязненном газе и средний размер частиц 0,5 мкм. Скорость отделения у фильтров с набивкой не такая высокая, как у фильтров с волоконным слоем. Поэтому фильтры с набивкой используются для отделения проблематичных пылевых частиц или отделения при более высоких температурах отходящих газов. Фильтры с набивкой часто используются в комбинации с предварительными сепараторами, например, циклонами. Как правило, среднее расстояние между волокнами значительно больше, чем собираемые частицы. Помимо эффекта экранирования, на коэффициенты отделения оказывают влияние и массовые силы, эффекты закупоривания и электростатические силы. Применимость Фильтры с набивкой могут использоваться для одновременного отделения пыли и газов. Фильтры с набивкой соответствуют важному требованию для обеспыливания при высокой температуре или с горячим газом, а именно: использованию тепловой энергии потоков очищенного газа при высокой температуре. Фильтры с набивкой подходят для удаления пыли, которая: - является твердой и абразивной; - имеет температуру до 1000 °С; - смешана с химически агрессивными газами; - является воспламеняемой, или если имеется риск возникновения пламени; - смешана с туманами; - смешана с некоторыми газообразными загрязняющими веществами, например, SO2, HCl и HF, если при соответствующей набивке можно получить одновременное отделение. Справочная литература 412 П-ООС 17.02-03-2012 [65, Германия, 2002 г.] 7.7.3.8 Абсорбция Слова «абсорбер» и «скруббер» иногда используются одновременно и это может вызвать путаницу. Абсорберы обычно используются для удаления незначительных газовых смесей, а скрубберы - для борьбы с частицами. Это различие не всегда является четким, так как запах и газообразные компоненты в воздухе можно удалять вместе с пылью, используя конденсацию пара или мокрую очистку (см. мокрые сепараторы в Разделе 7.7.3.5.3). Цель абсорбции - сделать доступной как можно бóльшую поверхность жидкости и предоставить хороший противоток газа и жидкости. Процесс абсорбции основывается на избирательной растворимости загрязняющих компонентов, присутствующих в потоке отработавших газов в пределах среды поглощения. Существует несколько типов конструкции абсорберов и много вариантов характеристик эффективности удаления на границе между газом и жидкостью. Сообщается о трех типах абсорберов: абсорбер с насадкой (см. Раздел 7.7.3.8.1), тарельчатый абсорбер (см. Раздел 7.7.3.8.2) и распылительный абсорбер (см. Раздел 7.7.3.8.3). Принцип действия Процесс заключается в переносе массы между растворимым газом и жидким растворителем в газожидкостном контактирующем устройстве. Скорость, с которой вещество удаляется из воздушного потока, зависит от его степени насыщения на поверхности растворителя в абсорбере, что, в свою очередь, зависит от его растворимости и скорости удаления из циркулирующего растворителя путем реакции и отвода. Этот механизм скорости определяет эффективность удаления для определенного размера абсорбционной установки и определенной скорости воздушного потока. Следовательно, эффективность удаления зависит от времени реакции, степени насыщения на поверхности жидкости и реакционной способности компонентов газа в абсорбирующем растворителе. При условии, что переносимые по воздуху удаляемые компоненты являются хорошо растворимыми в воде, можно сконструировать абсорбер с желаемой эффективностью удаления. Проблема возникает при необходимости поддерживать достаточно низкую концентрацию в абсорбирующей жидкости на поверхности, чтобы поддерживать движущую силу растворения. Часто это приводит к избыточному объему воды, необходимому для получения достаточной эффективности. Поэтому удаление различных компонентов с использованием только воды является бесполезным, и обычно применяют и другие абсорбенты. Однако системы только с водой могут считаться первым этапом перед другими абсорберами, а бóльшая часть их эффективности обусловлена механизмами, не относящимися к абсорбции. Например, абсорбция воды ненасыщенного воздушного потока приведет к охлаждению воздушного потока до насыщения посредством процесса адиабатического охлаждения. Этот эффект охлаждения может привести к конденсации и удалению компонентов из воздушного потока по мере того как они охлаждаются до температуры ниже их точки кипения. Факторы, учитываемые при конструировании Эффективное распределение жидкости и воздуха является фундаментальным требованием ко всем конструкциям абсорберов. Оптимальная конструкция согласно стандартным принципам химического машиностроения требует данных о концентрации, растворимости и переносу массы для компонентов, удаляемых из газового потока. Большинство выбросов в атмосферу в секторе ППНМ являются сложными смесями, в которых трудно установить все присутствующие химические компоненты и еще труднее определить их концентрации. Характер и кинетика 413 П-ООС 17.02-03-2012 реакций окисления обычно не известна, и их очень трудно определить даже для отдельных компонентов. Утверждается, что конструкция абсорбционного оборудования должна быть скорее эмпирической, чем научной. Следовательно, объем насадки выбирается согласно объему, ранее установленному как обеспечивающий достаточно полную абсорбцию компонентов, которые надо абсорбировать. Если имеется только ограниченный опыт обсуждаемых выбросов, можно провести пилотные испытания установки. Затем пилотные испытания установки или предыдущий опыт можно использовать для определения высоты насадки, требующейся для данных эксплуатационных характеристик. Насадку выбирают с учетом требуемой высоты ус