Экология в производстве продуктов консервирования молока, молочного сырья

Концентрация органических веществ в сточных водах в основном обусловлена потерями сырья и молочной продукции в технологическом процессе. После мойки оборудования и помещений они содержат значительное количество органических загрязнителей и относятся к производственным загрязненным сточным водам, которые должны подвергаться очистке. При сбросе 1 м3 неочищенной сточной воды загрязняется 40-бО м3 природной воды.

Характеристика сточных вод приведена в табл. 12.1.

Уровень потерь сырья со сточными водами при выполнении некоторых процессов и операций молочной промышленности (по данным ВНИКМИ) приведен ниже (табл. 12.2).

Для защиты водоемов от загрязнения сточными водами промышленных предприятий проводят целый комплекс мероприятий. Ополоски, получаемые после мойки технологического оборудования на молочных предприятиях (первые смывные воды), представляют собой один из видов отходов, которые в настоящее время или практически не утилизируются, или, в отдельных случаях, ограниченно используются. По данным ВНИКМИ, ополоски представляют собой водно-молочную смесь, содержащую от 1 до 4% сухих веществ, в том числе до 1% жира и белка. Рекомендуется собирать ополоски со следующего оборудования и емкостей используемых в производстве продуктов концентрирования молод: автомобильные и железнодорожные цистерны, емкости для хранения молока и молочных продуктов, трубопроводы цельного и обезжиренного молока, пастеризаторы и охладители, оборудование цехов сгущения, сушки.

Сбор и утилизация ополосков экономически целесообразны с точки зрения возможности получения дополнительного количества продуктов кормового или пищевого назначения. Важнейший результат — предотвращение сброса остатков молока и молочных продуктов в сточные воды, что позволяет значительно снизить расходы на их очистку.

На некоторых предприятиях за рубежом сгущают ополоски в вакуум-выпарных аппаратах (до 50% сухих веществ) и направляют на кормовые цели, В ряде случаев сгущенный продукт предварительно сушат в распылительных сушилках.

В сточные воды предприятий молочной промышленности попадают такие ценные компоненты, как молочные белки и жир. Решение вопросов очистки вод и извлечения белково-жирового комплекса имеет большое народнохозяйственное и экономическое значение. Извлеченные компоненты после соответствующей обработки можно использовать в качестве ценных добавок в корма, а также при производстве технических продуктов (мыло, технические смазочные материалы и др.).

Разработаны схемы сбора и обработки сточных вод для действующих и строящихся предприятий молочноконсервной промышленности. В схемах предусматривается сбор первых ополосков после промывки трубопроводов, теплообменников, включая различные потери молока и молочного сырья, с помощью различных сборников, лотков и направление их в отдельную емкость. Затем ополоски обрабатывают коагуляцией в предварительном коагуляторе при рН 4,5 и температуре около 323 К и центрифугируют. Выделенные жир и белки могут быть использованы в мыловаренной промышленности, для производства олифовых красок и технических смазочных материалов. Полученный фугат направляют к сточным водам.

Осадок, полученный после первичной обработки сточных вод, применяют в качестве биологически ценных добавок к кормам.

Определенное количество воды и моющих средств (каустическая сода, азотная кислота) теряется с отработанными моющими растворами при санитарной обработке вакуум-выпарных аппаратов. Практический интерес представляет повторное использование этих растворов для мойки оборудования. На некоторых молочно-консервных комбинатах в целях экономии моющих средств рабочие растворы используют 2—3 раза, но с точки зрения санитарии и гигиены это считается недопустимым, так как они сильно загрязнены белковыми и жировыми веществами и могут явиться причиной вторичного бактериального обсеменения молочного оборудования. Очистка малозагрязненных моющих растворов методом отстоя малоэффективна и неприемлема, оттого что процесс проходит очень медленно и не во всех случаях достигается необходимый эффект очистки, так как степень загрязнения моющих растворов непостоянна. Эффективен центробежный метод очистки, позволяющий интенсифицировать процесс удаления загрязнения из моющего раствора. для экономии моющих средств целесообразно в системе мойки предусмотреть узел центробежной очистки отработанных моющих растворов с возможностью их повторного использования.

Предприятия молочной промышленности являются источниками различных выбросов в атмосферу, которые можно подразделить следующим образом:

• выбросы, образующиеся при производстве энергии и в результате использования средств с двигателями внутреннего сгорания;

• выбросы, сопутствующие основным технологическим процессам;

• выбросы вспомогательных цехов и производств.

Основными источниками загрязнений воздушного бассейна в молочной промышленности являются: производство сухого молока и молочных продуктов (сушилки, огневые калориферы), жестянобаночные (лужение, лакировка, травление, пайка), отделение мойки, тары и оборудования и др.

Характеристика источников образования веществ, загрязняющих атмосферу в молочной промышленности, приведена в табл. 12.3.

Количество веществ, выбрасываемых в атмосферу и загрязняющих ее, можно сократить за счет применения различного вида газо- и пылеулавливающих систем (циклонов, пылеосадительных камер, рукавных фильтров, абсорберов).

Некоторые рекомендации по методам очистки вентиляционных выбросов и технологических газов для предприятий молочной промышленности приведены в табл. 12.4.

В настоящее время для очистки отработанного в распылительных сушилках воздуха применяются в основном циклоны. Однако эффективность очистки в них не достигает 100% и в выбрасываемом воздухе остается некоторое количество продукта (табл. 12.5).

При сушке обезжиренного молока на сушилках производительностью 1000 кг испаренной влаги в час потери продукта с воздухом могут достичь 23 кг•ч и отработанный воздух содержит от 170 до 40 мг продукта в 1 м3, а для сыворотки эта величина может быть равна 800 мг-м”3, общие потери продукта достигают 30—50 т в год на сушилке производительностью 1000 кг испаренной влаги в час. При существующем объеме производства сухих молочных продуктов в нашей стране подобные потери мотут составлять 3000—5000 т в год.

Перспективно использование установки Я9-ОМП, представляющей собой мокрый скруббер. Принцип действия установки заключается в следующем. Воздух из циклонов поступает в скруббер, где смешивается с молоком, распыляемым под давлением о,3.0,4 МПа через 12 механических форсунок. Перемешиваясь с воздухом, капли молока захватывают частицы молочного порошка и под действием центробежной силы отбрасываются на стенки, по которым стекают в нижнюю часть скруббера, откуда центробежным насосом через пеноотделитель подаются на дальнейшую переработку в вакуум-выпарной аппарат.

Скруббер позволяет рекуперировать теплоту отходящего воздуха — его температура снижается с 75 до 50—56° С. достигается почти полная (до 98%) очистка отработанного воздуха.

Молочная промышленность является также крупнейшим потребителем воды. Нормы расхода воды на переработку 1 т. молока в зависимости от типа и мощности предприятия приведены в табл. 12.6.

Таким образом, на каждую тонну переработанного сырья в молочной промышленности расходуется в среднем 5 м3 воды питьевой. Техническая вода, как правило, на предприятиях, молочной промышленности не используется. Ее допускается использовать в системе оборотного водоснабжения на наружную мойку машин, полив территории. Эти расходы могут составить до 15% от расхода свежей воды.

С целью уменьшения расхода свежей воды на всех предприятиях молочной. промышленности рекомендована прямоточная система водоснабжения с повторным использованием воды и оборотная система. Расход оборотной и последовательно использованной воды составляет в среднем 20—25 м3 на каждую тонну перерабатываемого сырья, что составляет более 80% водопотребления. Все выпускаемые в водоемы сточные воды предприятий молочной промышленности подлежат предварительной очистке от загрязнения.

для уменьшения расхода воды рекомендуется:

• вести строгий учет водопотребления и водоотведения по предприятию в целом и по отдельным участкам и цехам (компрессорная, котельная и др.);

• провести разъяснительную работу с сотрудниками предприятий по снижению расходов воды;

• использовать «Рекомендации по применению оборотных и последовательно-повторных схем водоснабжения для предприятий молочной промышленности», разработанные Гипромолпромом;

• внедрить новые технологические процессы и виды оборудования, сокращающие или исключающие потребление воды;

• шире практиковать «сухую» уборку помещений. Прогноз использования оборотной воды в молочной промышленности показывает, что ее объем в 2000 г. по сравнению с 1970 г. возрастет в 4 раза и составит 386,3 млн, м3 в год.

Перспективным направлением экономии воды и снижения количества сточных вод является повторное водоснабжение.

Основными источниками условно чистой воды, пригодной для повторного использования, является вода, выходящая из секций охлаждения исправных пластинчатых теплообменных установок. Эти воды разрешено использовать повторно после подогрева не ниже 80° С для мойки оборудования, емкостей, ванн, молочных цистерн и фляг, уборки производственных помещений, стирки производственной одежды. Многие предприятия воду от пластинчатых теплообменных установок и двухстенных емкостей собирают в специальные емкости и используют для нужд котельной, полива территории, пополнения системы оборотного водоснабжения, компрессорной и вакуум-выпарных аппаратов, наружной мойке автомашин.

Значительные объемы условно чистой воды, пригодной для повторного использования, получаются при сборе конденсата вторичных паров молока.

Использование конденсата вторичных паров внедрено на ряде предприятий (Степногорский завод сухого молока, Руднянский молочноконсервный комбинат, Слонимский завод сухого молока, Невельский комбинат молочных консервов и др.). В системах повторного использования воды обычно рекомендуется воду использовать по интегральной схеме, т. е. от аппарата с высокими требованиями к ее качеству к аппарату с более низкими требованиями.

При повторном использовании воды большое значение приобретает контроль ее качества.

Установлено, что экономическая эффективность оборотных систем повторного и оборотного использования воды зависит от себестоимости (тарифа) свежей воды, типов градирен, качества свежей воды, необходимости ее доочистки и др. Однако, как правило, эксплуатируемые системы оборотного и повторного использования воды всегда являются рентабельными и окупаются в течение 1—4 лет.

Наряду с экономией воды одной из важнейших задач промышленности является повышение эффективности использования и всемерная экономия топливно-энергетических ресурсов.

Наиболее энергоемкими в молочной промышленности являются процессы сгущения, сушки.

Экономии тепловой и электрической энергии на предприятиях молочноконсервной промышленности в настоящее время уделяется большое внимание. При разработке новых проектов предприятий тепловые потери снижаются за счет блокировки зданий, цехов и отдельных производств. Кроме того, экономия тепловых и энергетических ресурсов в проектах достигается путем снижения расхода тепла на отопление, вентиляцию, в тепловых сетях и котельных.

При разработке теллотехнической части проектов предусматриваются:

• централизованные системы теплоснабжения с использованием для отопления и вентиляции перегретой воды температурой 150° С; при этом экономится до 10% тепла;

• увеличение количества и повышение качества конденсата путем перехода на закрытую систему его сбора и возврата, автоматизации контроля качества конденсата; обеспечивается экономия тепла 3—5%;

• совершенствование системы учета и нормирования тепла и топлива, централизованный и цеховой учет расхода тепла, благодаря чему экономится до 2% тепла.

В электрической части проектов предусматриваются:

• схемы, обеспечивающие максимальную загрузку силовых трансформаторов и электродвигателей и минимальные потери энергии в электрических сетях;

• учет электроэнергии для контроля загрузки электродвигателей, используемых в машинах и аппаратах по цехам.

С целью улучшения использования и экономии энёргии в процессах промышленной переработки молока в стране проводятся исследования по следующим основным направлениям:

• совершенствование схем технологических процессов за счет рациональных режимов тепловой обработки молока;

• разработка новых, менее энергоемких методов переработки молока и молочных продуктов;

• повышение эффективности технологического оборудования за счет интенсификации тепловых и тепломассообменных процессов;

• разработка нового технологического оборудования с высоким тепловым КПД;

• создание системы по использованию вторичных энергетических ресурсов в отрасли.

Резервами экономии энергии на предприятиях молочной промышленности являются экономное расходование горячей воды, понижение температур нагревания до минимально необходимого уровня, более эффективная изоляция трубопроводов, арматуры и оборудования, полная загрузка технологического оборудования и др.

Отмечается прямая зависимость качества молока от окружающей среды, но нельзя пренебрегать влиянием на нее и молочной промышленности. Одна из задач отрасли заключается в том, чтобы свести вредные воздействия на природу до минимума.