Mlékárenské výrobky. Sylabus 5 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) Ing. Eva Šviráková, Ph.D. Praha, říjen 2016 Sylabus 5 ODPADY Z POTRAVINÁŘSKÝCH VÝROB Mlékárenský průmysl Tukový průmysl Mlékárenské výrobky Mléko Smetana Máslo Mlékárenský průmysl Fermentované mléčné výrobky (jogurty apod.) Sýry sladké (čerstvé, zrající, tavené) a sýry kyselé (tvaroh) Mražené smetanové krémy Zahuštěné a sušené mléčné výrobky Speciální výrobky (kasein, laktosa, kyselina mléčná, WPC aj.) 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. 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 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! 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). CUKRY Dobře rozpustné ve studené a horké vodě, snadno odstranitelné (hůře např. zkaramelizovaná laktosa) ODSTRANĚNÍ NEČISTOT NA ZÁKLADĚ Posouzení fyzikálně-chemické povahy nečistoty Posouzení povahy vazby nečistoty na čištěném povrchu 1

2 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) 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 Obr. 1. Automatická dojící stanice: stav po sanitaci před dojením. Obr. 2. Automatická dojící stanice: dojení krav I. Obr. 3. Automatická dojící stanice: dojení krav II. 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 2

3 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 Obr. 4. Přeprava mléka z prvovýroby do mlékárny. 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 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 Fermentované mléčné výrobky Fermentace: použití startovacích MO Výrobky: mléka, jogurty, kefíry, smetany (zakysané) Výroba FMV: bezodpadová technologie! Máslo, podmáslí 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 Podmáslí Obsah mléčného tuku cca 1 % (a i méně) obsah bílkovin, fosfolipidů, laktosy = odpad Využití: - fermentované podmáslí a jiné FMV - mražené smetanové krémy - výrova kaseinu a kaseinátů - sušení: pekárenství, krmivářství Mražené smetanové krémy Vyrábí se za současného mrazení a šlehání směsi: příprava krému 3

4 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 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.) Tvarohy Kyselé srážení (startovací MO: produkce kyseliny mléčné, izolektrický bod ph 4,6 ) Uvolnění a odkapání syrovátky Obr. 5. Zpracování sýřeniny při tradiční výrobě sýru v měděných výrobních kotlích. Obr. 6. Zpracování odkapané sýřeniny při tradiční výrobě sýru v tkaninových plachetkách. 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) 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 4

5 Odpadní vody a jejich čištění 2 BIOLOCHEMICKÁ SPOTŘEBA KYSLÍKU (BSK): - se používá především při analýze vod (povrchových, odpadních apod.), - udává množství kyslíku, které je třeba k úplné oxidaci biologicky odbouratelných látek obsažených v testované vodě, - čím vyšší je hodnota BSK, tím je voda z hlediska rozpuštěných organických látek znečištěnější. Odpadní vody a jejich čištění 3 CHEMICKÁ SPOTŘEBA KYSLÍKU (CHSK): spotřeba kyslíku potřebná k oxidaci všech látek, které mohou být odbourány biologickou cestou, je uzanční mírou znečištění vody organickými a oxidovatelnými anorganickými látkami, se vyjadřuje jako hmotnostní koncentrace kyslíku odpovídající spotřebě manganistanových iontů za předem stanovených podmínek, stanovení se provádí titrací buď manganistanem draselným (pokud jsou vyšetřovány vzorky pitné a užitkové vody) nebo dichromanem draselným (pokud jsou vyšetřovány vzorky vody odpadní), poukazuje na možné znečistění pitné vody ve studních či na jiných místech organickými látkami živočišného nebo rostlinného původu, limit CHSK je 3 mg/l. 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. Tukový průmysl 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) Čistění a sušení Loupáni Mletí a zahřívání parou Výroba olejů Lisování nebo extrakce organickými rozpouštědly Oddestilování rozpouštědla Filtrace Odpad po lisování: pokrutiny Odpad po extrakci: extrahovaný šrot 5

6 Rafinace olejů Odstranění netukových složek a volných MK Hrubé nečistoty (usazování, filtrace, odstředění) Odslizení (tzv. degumming): propírání vodou, odstranění fosfolipidů, stupně odslizení Propírání alkáliemi (odstranění VMK) Neutralizace a oddělení mýdlového kalu (sedimentací) Propírání horkou vodou (odstranění zbytků mýdel) Bělení (adsorbenty, hlinky) Dezodorace (vakuová destilace oleje: C) Hydrogenace olejů Hydrogenace olejů - výrobky Margaríny (80 90 % rostlinných tuků, max. 3 % mléčného tuku) (1869, Hippolite Mége-Mouriés, hovězí lůj + mléko + voda, margarités perla) Pokrmové ztužené tuky (Omega, Hera, Ceres, Iva) MÝDELNÝ KAL: obsahuje MK ŽIVOČIŠNÉ TUKY: škvaření tuku, tkání a kostní dřeně ŠKVAŘENÍ (otevřené kotle, uzavřené nádoby: zvýšený tlak nebo podtlak) Odpadní vody z výroby tuků Vody z praní neutralizovaného oleje: l/t, obsahují sodné a vápenaté soli MK Vody ze štěpení soapstocku (odpad z 1. odstředivky, odčerpávaný do toasteru): 600 l/t Kyselé odpadní vody se neutralizují vápenným mlékem (CaOH 2, suspenze jemných částic) Kaly z neutralizace se používají jako hnojivo Kaly z kondenzace a dezodorace = 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 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 34 ÚSTŘEDNÍ ČISTÍRNA ODPADNÍCH VOD PRAHA Císařský ostrov Usazovací nádrže Děkuji za pozornost ČISTÍRNA ODPADNÍCH VOD ŘÍČANY: Problémy s kapacitou vody (> 80 %) 6