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 1
Sylabus 6 ODPADY Z POTRAVINÁŘSKÝCH VÝROB Cukrovarnický průmysl Pivovarnický průmysl Lihovarnický průmysl Vinařský průmysl 2
Cukrovarnický průmysl 3
Zpracování cukrové řepy a třtiny Cukrová řepa, cukrová třtina Ukládání řepy / třtiny na hromadách Plavení a praní Řezání (řízky) Těžení šťávy v extraktorech Čiření šťávy Saturace Odpaření lehké šťávy Zrniče : a) krystalizace (50 % cukru) b) odstředění Míchání zeleného sirupu s afinačním sirupem Míchání černého sirupu se zeleným sirupem 4
Odpadní vody pocházející z výroby cukru Odpadní voda: 20 m 3 na 1 tunu řepy Moderní cukrovary: 1,5-2 m 3 / tunu řepy Odpadní vody z: a) plavení b) řízkování c) chlazení d) kondenzátů e) mytí a oplachů f) odbarvování a změkčování (stanice) 5
Plavení a praní řepy Znečištění: hlína, písek, zbytky rostlin, vyluhovaný cukr z poškozených bulev řepy Obsah cukru: 0,01-0,05 % Plavící voda: po odstranění nečistot je možné použít ji pro praní Recirkulace a doplnění plavící vody technologickými vodami 6
Řízkové vody Nejzávažnější odpad: vypouštění je zakázáno! Obsah sacharosy: > 1000 mg/l BSK 5 : 4000-7000 mg/l Slabě kyselé vody: ph 5,0 vyvolávají korozi potrubí a čerpadel Chladící vody: recirkulace 7
Další technologické vody I Voda z kondenzace: znečištění: mechanické a biologické použití: plavící a prací voda Voda z čistění a oplachu: návrat zpět do výroby Vody z odbarvovacích stanic: NH 4 Cl, NaOH barviva, ionexy 8
Další technologické vody II Ze změkčovacích stanic: a) nerozpustné látky z pracích vod a filtrů b) neutralizace a sedimentace (vypuštění do recipientu) Snížení spotřeby vody: a) vícenásobné použití b) zvýšení BSK 5 až na: 4000-7000 mg/l c) mechanické nečistoty: až 20 mg/l 9
Biologické čištění odpadních vod a zpracování kalu Biologické čištění odpadních vod Vysoký podíl cukru Málo živin (N, P) Aerobní čištění (provzdušňování) Anaerobní čištění (bioplyn) Kal Odvodnění: kalové pole, pásové lisy Smíchání: zemina + saturační kal 10
Vedlejší produkty, odpady a jejich využití Melasa Vyslazené řepné řízky Kořínky Saturační kal 11
Melasa Cenná surovina: tvoří 5 % hmotnosti bulev Hnědý sirup s vysokou viskozitou Nelze ji vycukřit běžnou krystalizací Složení: sacharosa 50 %, organické látky 20%, popel 9-12 %, voda 20 % Využití: výroba lihu výroba droždí výroba kyseliny citrónové výroba dalších fermentačních produktů příprava krmiv 12
Vyslazené řepné řízky VŘŘ tvoří: 70-90 % hmotnosti bulev Odstranění vody: lisování, sušení Sušina:16-17 % nebo 20-24 % Zpracování: a) přímé zkrmování b) lisování do briket c) silážování spolu s chrástem d) zvýšení krmné hodnoty (melasa, amoniak) 13
Kořínky Oddělování při praní (1-3 %) Zpracování: řízky cukr Zkrmování Silážování Substrát pro fermentační procesy 14
Saturační kal Vznik / původ: z difúzní šťávy Složení: voda (50 % ) CaCO 3 (40 %) organické látky (7-12 %) sacharosa (1 %) H 3 PO 4 (0,5-2 %) draslík (0,5 %) dusík (0,1-0,4 % ) Hnojivo, přídavek do krmiv, VK křída Zdroj živin pro fermentační výroby Neutralizační médium při kvasných výrobách kyselin 15
Výroba škrobu Škrobnaté plodiny v ČR / Střední Evropě: a) brambory: obsah škrobu 18 % b) Pšenice (mouka): obsah škrobu 70 % c) kukuřice: obsah škrobu 50 % Výroba škrobu v ČR převážně z brambor: - uvolnění a izolace škrobových zrn 16
Výroba škrobu z brambor Plavení Praní Strouhání: třenka Přidání SO 2 nebo siřičitanu Odstředění: uvolnění plodové vody Oddělení škrobových zrn na rafinačních sítech Další čištění Sušení škrobu (80 % sušiny) 17
Odpadní vody z výrobu škrobu I Plavení: 5-8 m 3 /t BSK 5 100-5000 mg/l Praní: 2,5-6 m 3 /t BSK 5 50-340 (2000) mg/l Plodová voda: 7-8 m 3 /t: největší zdroj znečištění BSK 5 20.000-30.000 mg/l cenný biologický substrát 18
Odpadní vody z výrobu škrobu II Vody z čištění škrobu (BSK 5 3000-8000 mg/l) Vysoký obsah organických látek! Aerobní bakterie Parazitující řasy Čištění odpadních vod Plavení a praní: usazování kalu a znovupoužití vody Plodová voda: krmivo, substrát pro ethanolové kvašení, závlaha 19
Odpady a vedlejší produkty I Vláknina (bramborový škrob): - lisování, sušení - krmivo pro dobytek - přídavek do uzenin pro zvýšení vaznosti vody Bramborové zdrdky: krmivo Lepek (pšeničný škrob): - sušení - jedlý lepek - aditivní bílkovina - výroba polévkového koření Technický lepek - obuvnický průmysl 20
Odpady a vedlejší produkty II Otruby: zkrmování Gluten (lepek) Bílkovinné hydrolyzáty: potravinářský průmysl Kukuřičné klíčky: olej Kukuřičné mláto: lisování, sušení (výroba antibiotik, zkrmování) 21
Výroba mouky I Produkt mletí obilí: pšenice, žito Naskladnění, čistění, sušení, třídění, praní, provzdušňování, chlazení, příp. konzervování Čistění: odstranění organických a anorganických příměsí Kondicionace: porušení soudržnosti endospermu zrna se slupkou Mletí Dělení dle velikosti na rovinných vysévačích 22
Výroba mouky II Příklad vymílacího klíče pšeničného mlýna Výrobek Výtěžnost (%) Krupice hrubá 0,87 Krupice jemná 2,11 Hrubá mouka 8,83 Polohrubá mouka konzumní 1,10 Polohrubá mouka výběrová 5,70 Hladká mouka pekařská 26,76 Hladká mouka konzumní 9,29 Chlebová mouka 13,27 Jedlé výrobky celkem 68,06 Krmná mouka 5,46 Otruby 20,87 Šrot po kalibrátu 4,96 Krmné klíčky 0,60 23
Odpady pocházející z technologie výroby mouky I Krmné odpady: části obilek Nekrmný odpad: plevy, sláma, semena plevelu, minerální příměsi a) kompostování b) palivo: přímo nebo po úpravě (briketování) Klíčky: farmaceutický průmysl Krmné mouky a otruby 24
Odpady pocházející z technologie výroby mouky II Krmné mouky: mouky nejhorší kvality Otruby: obalové části zrna Zemitý prach z filtrů: kompost Nezužitkovatelný odpad: smetky z mlýna, zbytky papírových sáčků Kovy: oddělení pomocí magnetů Kamínky: ukládání na skládky 25
Pivovarnický průmysl 26
Výroba sladu a piva 3 základní suroviny: slad, chmel a voda Ječmen: čištění, třídění, máčení, klíčení, sušení Slad: odstranění klíčků a kořínků, šrotování Vystírání a rmutování Záhřev na cukrotvornou teplotu Záhřev: inaktivace enzymů Oddělení sladiny od mláta Povaření sladiny s chmelem: mladina Zakvašení pivovarskými kvasinkami Přečerpáni do ležáckých sudů Stabilizace: filtrace a pasterace 27
Obr. 1 Skladování ječmene ve výrobní hale. 28
Obr. 2 Ječmen základní surovina pro výrobu piva. 29
Obr. 3 Kvasné bazény - kvasící mladina. 30
Obr. 4 Úchovné ležácké tanky na pivo. 31
Odpadní vody v pivovarském průmyslu a jejich čistění Vody z máčení ječmene: na 100 kg ječmene spotřeba 7-12 hl vody Odpadní vody z pivovaru: neobsahují škodlivé a toxické látky! Nejvíce znečistěné jsou vody: ze spilky a ležáckých sklepů (BSK 5 2000-13.000 mg/l) Čistění biologické: aerobní aktivační nádrže s dlouhotrvající zádrží kalu Velké pivovary mají vlastní komunální čistírny odpadních vod 32
Vedlejší produkty a odpady v pivovarském průmyslu Sladový květ: kořínky a klíčky, fermentační, farmaceutický průmysl, přísada do krmiv Sladové mláto: vznik oddělením od zcukřeného rmutu, hodnotné krmivo Chmelové mláto: chmel oddělený od mladiny, nevhodné na krmení (vysoký obsah hořkých látek), zkypřování půd, kompostování nebo spalování Hořké kaly: při chlazení mladiny, kompostování Pěnové přikrývky: z povrchu kvasící mladiny, kompostování Pivovarské kvasnice: krmivo, farmaceutický 33 průmysl, výroba dietetik, kosmetických přípravků
Lihovarnický průmysl 34
Výroba lihu Využití odpadů a vedlejších produktů s vysokým obsahem cukrů Pomnožení kultur ušlechtilých kvasinek Hlavní kvašení: bez provzdušnění, teplota 30 C, doba 30 h Vykvašená zápara obsahuje: 9-10 % C 2 H 5 OH Destilace zápary Surový líh 35
Zbytky po destilaci a jejich zpracování Výpalky (z melasy): krmivo, výroba krmného droždí, výroba uhličitanu draselného (potaš), výpalkové uhlí Obilné a bramborové výpalky: cenné krmivo Ovocné výpalky: zkrmování po úpravě ph, hnojivo (po vyhnití a neutralizaci vápnem) 36
Výroba droždí Používané rody / druhy kvasinek: Saccharomyces cerevisiae Saccharomyces carlsbergiensis Kluyveromyces lactis Kluyveromyces fragilis Nárůst biomasy: provzdušňování, přídavek živin na bázi dusíku Substrát: melasa, lihovarské zbytky a produkty obsahující škrob, ovocné šťávy, syrovátka, kyselina mléčná a hydrolyzáty z vlákniny rostlin Z prokvašené zápary: oddělení kvasničného mléka Zahuštění Odvodnění na kalolisech 37 Formování nebo sušení, balení
Odpadní vody z lihovarnického průmyslu a jejich čistění Nejzávadnější odpadní vody v PP! Obsah: zbytky melasy, anorganických živin a metabolických produktů (BSK 5 30.000 mg/l) Čističky odpadních vod: součásti závodů Čistění: mechanické (filtrace), chemické, biologické, 38 Vznik a využití odpadů: bioplyn, hnojiva
Vinařský průmysl 39
Výroba vína Příprava rmutu: odzrnění pomletých hroznů Cedění rmutu: samotok Lisování zbytku moštu Plnění do sudů a tanků: kvašení Kvašení: spontánní nebo zakvašení pomocí kulturních kvasinek Výroba červeného vína: rmut se nechá nakvasit v kvasných kádích 40
Tři fáze kvašení 1. fáze: 5-6 % C 2 H 5 OH, potlačení růstu neušlechtilých kvasinek 2. fáze: bouřlivé kvašení, 3 4 týdny, zkvasí většina přítomných cukrů 3. fáze: dokvašení, 1-2 měsíce 41
Odpadní vody a jejich čistění Vody z oplachů a čistění Obsah mechanických nečistot Biologické čistění Komunální čistírny odpadních vod 42
Obr. 5 Hrozny révy vinné po sběru ve vinohradu. 43
44 Obr. 6 Tradiční vinný sklep zrání vána v dubových sudech.
45 Obr. 7 Moderní způsob uchovávání vína v nerezových tancích.
Odpady a vedlejší produkty Třapiny: celulosa, mletí a sušení nebo silážování (krmivo) Výlisky: zkrmování, vinné destiláty, výroba anthokyanových barviv, izolace kyseliny vinné a vínanů, třísloviny Semena: 13-20 % oleje Kvasničný kal: oddělení zbytku vína (výroba destilátů), izolace solí kyseliny vinné, kvasinky (krmivo) Vinný kámen: 95 % čistota, vínany a kyselina vinná 46
Děkuji za pozornost 47