VYUŽITÍ A LIKVIDACE ODPADŮ ZEMĚDĚLSKO- POTRAVINÁŘSKÉHO KOMPLEXU (N324009)

Transkript

1 Vysoká škola chemicko-technologická v Praze Fakulta potravinářské a biochemické technologie Ústav konzervace potravin VYUŽITÍ A LIKVIDACE ODPADŮ ZEMĚDĚLSKO- POTRAVINÁŘSKÉHO KOMPLEXU (N324009) Praha, říjen 2015

2 Sylabus 5 ODPADY Z POTRAVINÁŘSKÝCH VÝROB Mlékárenský průmysl Tukový průmysl

3 Mlékárenský průmysl Odpad a odpadní hospodářství v MP Odpad je definován jako něco zbytečného nebo něco, co člověk nedokáže využít nebo něco, co se používá výstředně" (Hale et al., 2003)

4 Odpady týkající se mléka a mlékárenských výrobků zdroje odpadů Přeplnění výrobků (přetékání výrobků a jeho komponent) Rozlití výrobku Vlastní výrobek (jako odpad) Kumulovaný (zadržený) odpad Tepelně opracovaný (uložený) odpad Vadné výrobky / vrácené výrobky Laboratorní vzorky (jako nebezpečný odpad)

5 Odpady týkající se mléka a mlékárenských výrobků důsledky I Přeplnění výrobku: ekonomický, ale i ekologický význam Rozlití výrobku: moderní mlékárny - minimalizace rozlití Svařované potrubí: minimalizace počtu spojovacích armatur (kloubní spojení aj.) na potrubních cestách; úniky = okamžitá náprava Únik, přetečení či rozlití výrobku: pokud jde o denní rutinu v MP = indikátor špatně designovaného výrobního zařízení a údržby zařízení Kumulace pevného odpadu a jeho likvidace: hygienicky a ekologicky upřednostňována před likvidací odpadů do drenážního systému odpadních vod.

6 Odpady týkající se mléka a mlékárenských výrobků důsledky II Existence designově nestandardního výrobního zařízení: negativní vliv původních vad výrobního zařízení a pomůcek na standardní výrobu a výrobky Čištění CIP: konec výroby nebo najetí nového výrobku na identické lince zbytky výrobku přecházejí do oplachové vody rozhraní mezi výrobkem a vodou není dobré objem / množství odpadu se zvyšuje! Kumulovaný (zadržovaný) odpad: nejčastěji např. tekutý odpad nebo jeho složka, která pravidelně neodtéká do další výrobní fáze výrobního procesu = problémový druh odpadu (mrtvý objem)

7 Odpady týkající se mléka a mlékárenských výrobků důsledky III Kumulace odpadu viskózní výrobky (jogurty apod.): nevhodná a nebezpečná ulpívání (adheze) na stěnách potrubní a úchovných nádrží nutné mechanické odstraňování zbytků před čistěním, např. cirkulací PAL Kumulace odpadu na tepelně namáhaných površích výrobních linek (pastery, odparky), uvnitř trubek tepelných výměníků nebo varných kotlů: odpad se nedá odstranit oplachem vodou, kontaminuje páru (pokud se odstraňuje za pomocí PAL) Kontaminovaná vodní pára: potenciální kontaminant výrobního i přírodního prostředí Jak nakládat s odpady v MP? Principy HACCP!

8 Výrobní závod Zbytky mléka, zbytky potravinářských surovin, potravinové polotovary, mlékárenské výrobky, úsady z tvrdé vody, mléčný kámen, složky potravin ulpělé na strojním zařízení (např. desky pasteru, odparky). Mlékárenská prvovýroba a průmysl zdroje nečistot Prvovýroba Hospodářská zvířata, zbytky krmiv, výkaly, stelivo, prach, úsady z tvrdé vody a čistících prostředků, zaschlé zbytky mléka apod.

9 Mlékárenská průmyslová výroba MP zabránění vzniku nečistot Design hygienicky standardních hal a místností v MP: - hygienický design výrobního zařízení a pomůcek - prostory / místa přinášející kontaminaci vzduchu Čištění v halách a místnostech MP: - cíle čistění na výrobních závodech - čistící operace - sanitace a sterilace - tvorba, detekce, odstraňování a kontrola biofilmů Monitorování hygieny v MP - čistitelnost a sanitovatelnost povrchů výrobního zařízení a pomůcek - kvalita použité vody pro čistění

10 Mlékárenská prvovýroba a průmysl charakter nečistot TUKY Špatně rozpustné a emulgované ve studené vodě, ve studených kyselých a alkalických prostředcích, dobře se emulgují a zmýdelňují horkými alkalickými prostředky CUKRY Dobře rozpustné ve studené a horké vodě, snadno odstranitelné (hůře např. zkaramelizovaná laktosa) BÍLKOVINY Špatně rozpustné ve vodě a středně kyselých roztocích, dobře pak v alkalických roztocích, nejlépe odstranitelné studenou nebo vlažnou vodou Pozor - horká média způsobují denaturaci! ODSTRANĚNÍ NEČISTOT NA ZÁKLADĚ Posouzení fyzikálně-chemické povahy nečistoty Posouzení povahy vazby nečistoty na čištěném povrchu

11 Mlékárenské výrobky Mléko Smetana Fermentované mléčné výrobky (jogurty, podmáslí apod.) Máslo a mražené smetanové krémy Zahuštěné a sušené mléčné výrobky Sýry sladké (čerstvé, zrající, tavené) a sýry kyselé (tvaroh) Speciální výrobky (kasein, laktosa, kyselina mléčná, WPC aj.)

12 Mléko Sekret mléčné žlázy savců Složení kravského mléka: sušina: 12,5 %, voda: 87,5 % Sušina kravského mléka tvořena: 3-5 % (hm.) mléčný tuk 3,2-3,3 % (hm.) bílkoviny 4,8 % (hm.) laktosa 0,7-1 % (hm.) minerální látky Získávání mléka dojením dojnic v prvovýrobě Mléka kaseinová (kravské, kozí, ovčí aj.) Mléka albuminová (velbloudí, kobylí aj.) Přeprava mléka z prvovýroby do mlékáren (mlékárenská technologie)

13 Získávání mléka v prvovýrobě - dojení Oplach vemene: teplá voda, utření čistou utěrkou První střiky (speciální sběrná nádoba; první podíly nevyhovující z mikrobiálního hlediska a nevhodné pro lidskou výživu!) Automatické dojení: dojící zařízení, speciální nástavce na struky, odsávání mléka pod tlakem, odvod mléka hadičkami do sběrné nádoby) Chlazení mléka: teplota 4-7 C

14 Obr. 1. Automatická dojící stanice: stav po sanitaci před dojením.

15 Obr. 2. Automatická dojící stanice: dojení krav I.

16 Obr. 3. Automatická dojící stanice: dojení krav II.

17 Prvovýroba mléka - sanitace Sanitační plán: zásady SHP Sanitační prostředky: čistění, desinfekce Prostředky jednosložkové vs. vícesložkové Prostředky zásadité (NaOH, KOH; Na 2 CO 3 ; Na 3 PO 4 a jiné alkalické fosfáty; alkalické silikáty o vysokém poměru Na 2 O: SiO 2 = křemičitany a vodní sklo v poměru 1:3, aj.) Prostředky kyselé (anorganické kyseliny: HNO 3, H 3 PO 4, HCl; organické kyseliny: octová, peroxyoctová, citronová, glukonová, glykonová (hydroxyoctová)) Desinfekce (alkoholy, fenoly, kresoly, xylenoly, halogeny, jodofory, KAS, peroxidy a peroxosloučeniny, sloučeniny těžkých kovů, (aldehydy)) Střídání kyselých a zásaditých prostředků

18 Přeprava mléka z prvovýroby do mlékárny Přečerpání mléka z chladících (duplikátorových) nádrží do cisteren Kontrola mléka na mlékárenském závodě (např. teplota, kyselost, termostabilita, výskyt ATB, somatické buňky) Nevyhovující mléko je vráceno prvovýrobci (alternativa: zkrmování mléka; zcela nevyhovující mléko: kafilerie) Čistění cisteren na mlékárnách

19 Obr. 4. Přeprava mléka z prvovýroby do mlékárny.

20 Mlékárenské průmyslové zpracování mléka Předehřev a odstředění mléka Homogenizace mléka (1-, 2-stupňová) Tepelné ošetření mléka: tepelný záhřev (termizace, pasterace, sterilace) Standardizace tučnosti mléka (egalizace) Chlazení mléka

21 Mléka a smetany Pasterovaná mléka a smetany o různých tučnostech Sterilovaná mléka a smetany o různých tučnostech Prodloužená trvanlivost mlék a smetan díky použité technologií ošetření UHT Vzniklé odpady pochází převážně z procesu čištění Případné meziprodukty (mikrobiologicky standardní!) se dají použít při další výrobě

22 Fermentované mléčné výrobky Fermentace: použití startovacích MO Výrobky: mléka, jogurty, kefíry, podmáslí, smetany (zakys.) Výroba FMV: bezodpadová technologie! Zakysané (fermentované) podmáslí Obsah mléčného tuku cca 1 % (a i méně) obsah bílkovin, fosfolipidů, laktosy = odpad Využití podmáslí: - fermentované podmáslí a jiné FMV - mražené smetanové krémy - výrova kaseinu a kaseinátů - sušení: pekárenství, krmivářství

23 Máslo a mražené smetanové krémy Máslo Emulze mléčného tuku typu: voda v oleji Obsah tuku min. 82 % Obsah vody max. 18 % Prací voda z máselného zrna: bílkoviny, zkrmování Mražené smetanové krémy Vyrábí se za současného mrazení a šlehání směsi: příprava krému

24 Zahuštěné a sušené mléčné výrobky Zahuštěné výrobky zahuštění na odparkách Slazené, neslazené Sušené výrobky Sušárny: sprejové, válcové Výrobky: mléka, smetany, syrovátka, podmáslí Využití: výrobky kojenecké a dětské výživy, přísady do krmných směsí pro dobytek

25 Tvarohy Kyselé srážení (startovací MO produkce kyseliny mléčné, izolektrický bod ph 4,6 ) Uvolnění a odkapání syrovátky Sýry a tvarohy Sýry Výroba z šetrně pasterovaného mléka (72 o C/15 s) Sladké srážení (startovací MO + enzymy syřidla) Zpracování sýřeniny (předkysání, fermentace, krájení, míchání, drobení, dohřívání / dosoušení) Solení (na sucho, do těsta, solné lázně; obsah NaCl cca % hm.)

26 Obr. 5. Zpracování sýřeniny při tradiční výrobě sýru v měděných výrobních kotlích.

27 Obr. 6. Zpracování odkapané sýřeniny při tradiční výrobě sýru v tkaninových plachetkách.

28 Syrovátka Složení syrovátky: laktosa (4,7 %), syrovátkové bílkoviny (0,9 %), minerální látky (0,6 %), kyselina mléčná aj. Vitamíny: především vitaminy skupiny B Izolace bílkovin (alfa-laktalbumin, beta-laktoglobulin a rozkladné produkty kaseinu) Zkrmování syrovátky: tekutá, fermentovaná, zahuštěná, sušená Lidská výživa a další průmyslové využití: a) sušená syrovátka (použití: obnovené syrovátkové nápoje, pečivo, cukrovinky, sýry, mléko aj.) b) laktosa: výroba: krystalizace syrovátky (použití: léčiva, dětská výživa, fermentační procesy) c) syrovátkové nápoje a limonády (typ: pasterované) d) syrovátkový tuk (výroba: syrovátkového másla)

29 Odpadní vody a jejich čištění Výroba 1 l mléka = vznik 3 l odpadní vody Odpad v mlékárenství: zbytky mléka (1 %), desinfekční a čistící prostředky Vody chladící: nebývají znečištěny, recirkulují Vody mycí a oplachové: velké znečištění! BSK mg/l - syrové mléko: mg/l - syrovátka: mg/l Mlékárny: vlastní čistírny odpadních vod nebo městské čistírny odpadních vod Čištění vod z mlékárenství: mechanické předčištění, čištění biologickými postupy

30 Odstředivkový kal Viskózní slizovitá hmota Složení: bílkoviny (18 %), mléčný tuk (2-3 %), minerální látky a organické látky Mechanické nečistoty, MO mléka, somatické buňky, epitelové buňky Zdravotně i technologicky rizikové MO zákaz zkrmování (povoleno pouze po kyselé hydrolýze!) Likvidace: kafilerie, spalovny Obr. 7. Odsmetaňovací odstředivka.

31 Sylabus 5 ODPADY Z POTRAVINÁŘSKÝCH VÝROB Tukový průmysl

32 Výroba tuků a olejů Majorita tuků a olejů: výživa lidí (¾ výroby) Zbylý objem tuků a olejů: výroba mýdla, detergentů, barviv, krmiv Získávání olejů z olejnatých semen a plodů (řepka olejná, podzemnice olejná, olivy, slunečnice, sója, bavlník, palmy olejná, palma kokosová)

33 Výroba olejů Čistění a sušení Loupáni Mletí a zahřívání parou Lisování nebo extrakce organickými rozpouštědly Oddestilování rozpouštědla Filtrace Odpad po lisování: pokrutiny Odpad po extrakci: extrahovaný šrot

34 Rafinace olejů Odstranění netukových složek a volných MK Hrubé nečistoty (usazování, filtrace, odstředění) Odslizení (propírání vodou) Propírání alkaliemi (odstranění VMK) Neutralizace a oddělení mýdlového kalu (sedimentací) Propírání horkou vodou (odstranění zbytků mýdel) Bělení (adsorbenty, hlinky) Deodorace (vakuová destilace oleje: C)

35 Hydrogenace olejů Hydrogenace olejů: výrobky: margaríny a pokrmové zkužené tuky Mýdelný kal: obsahuje MK Živočišné tuky: škvaření tuku, tkání a kostní dřeně Škvaření (otevřené kotle, uzavřené nádoby - zvýšený tlak nebo podtlak)

36 Odpadní vody z výroby tuků Vody z praní neutralizovaného oleje: l/t, obsahují sodné a vápenaté soli MK Vody ze štěpení soapstocku: 600 l/t Kyselé odpadní vody se neutralizují vápenným mlékem Kaly z neutralizace se používají jako hnojivo Kaly z kondenzace a deodorace = voda se vrací zpět do technologie výroby tuků Odstranění tuku z odpadní vody: mechanické lapače tuk se použije pro technické účely Biologické čistění: aerobní způsob

37 Odpadní vody z výroby tuků a jejich čistění Odpadní vody: nejčastěji vody z oplachů a mytí Vody obsahují mechanické nečistoty Biologické čistění odpadních vod Místo čistění odpadních vod: komunální čistírny odpadních vod 37

38 Děkuji za pozornost