Утилізація та переробка
відходів харчової промисловості
Харчова промисловість відноситься до найбільш матеріалоємних галузей, тому раціональне використання сировини має особливо важливе значення. Утилізація відходів виробництва поряд з комплексним використання сировини є найважливішими напрямами зниження матеріалоємності.
За ступенем інтенсивності негативного впливу підприємств харчової промисловості на об'єкти навколишнього середовища перше місце займають водні ресурси. По витраті води на одиницю продукції, що випускається, харчова промисловість займає одне з перших місць серед галузей народного господарства. Високий рівень споживання обумовлює великий обсяг стічних вод на підприємствах, при цьому вони мають високу ступінь забруднення і становлять небезпеку для навколишнього середовища.
Основна маса відходів та побічних продуктів харчової промисловості – близько 70% – використовується безпосередньо на кормові цілі в тваринництві, близько 20% направляється на виробництво продуктів харчування та технічної продукції, решта використовується як добриво та паливо. Відходи харчових підприємств дуже об’ємні, містять багато вологи, малотранспортабельні і не можуть довго зберігатися.
Виробництво харчових продуктів супроводжується утворенням рідких, газоподібних та твердих відходів, що забруднюють гідросферу, атмосферу та ґрунти. Але основною проблемою екології харчових виробництв є проблема води. Усі підприємства потребують велику кількість води, що використовується безпосередньо в технології основного продукту (пивоварна, спиртова, цукрова), для миття обладнання та інших цілей. Більшість цієї води у вигляді забруднених стоків виводиться із процесу та надходить у навколишнє середовище. Середньорічна кількість стічних вод (СВ) на харчових підприємствах становить (м3): на 1 т хлібобулочних виробів – 2,9; на 1т буряка у виробництві цукру – 1,7; на 1000 дал пива – 76; на 1т пресованих хлібопекарських дріжджів – 170; на 1000 дал спирту – 1300. Значна частина цих СВ представлена сильно забрудненими водами, що характеризуються величиною ХСК (хімічне споживання кисню) від 2000 до 60000 мг О2/дм3. Основною їх особливістю є високий вміст розчинених органічних речовин. Скидання таких вод у міські каналізаційні мережі не дозволяється, а вивід і збирання їх на “полях фільтрації” призводить до утворення токсичних неприємно пахнучих речовин, що забруднюють атмосферне повітря на значній території. Крім того під ці споруди необхідно відводити значні площі земельних угідь сільськогосподарського призначення.
Найбільший негативний вплив на довкілля мають м'ясна, цукрова, спиртова та дріжджова галузі харчової промисловості.
Багато продуктів виробляється з відходів. Це кормові та хлібопекарні дріжджі, спирт, господарське мило, молочна сироватка. Крім того, з відходів отримують тисячі тонн пектину та фруктового порошку, рослинного масла, лимонної та глютамінової кислоти.
У м'ясній промисловості повторні продукти переробки становлять 25,0% маси туші, що можуть бути використані на корм худобі. Відходи м'ясної промисловості використовуються переважно для виробництва сухих і варених тваринних кормів. Більш перспективним і економічним є виробництво сухих тваринних кормів, які зручно зберігати, транспортувати і вводити в кормові ємності.
Значну кількість кормових відходів включають в раціон курчат і курей-несучок. Іноді ці відходи використовують як добавку до корму хутрових звірів, свиней. Раціональне використання субпродуктів дозволить додатково отримати значну кількість варених ковбас, паштетів, збільшити виробництво сухого і вареного комбікорму.
У відходи виробництва картопляного крохмалю переходить біля 40,0% сухих речовин картоплі. Якщо використання картопляної мезги можна вважати задовільним, то клітинний сік і сокові води поки ще не знаходять застосування і забруднюють атмосферу. Клітинний сік можна використати для кормових дріжджів.
Відходами хлібопекарського і макаронного виробництва є пил і крихта. Середній їх вихід становить 0,15% до маси переробленої сировини – муки. Ці відходи в основному реалізовуються на корми тваринам. З мірошницького пилу, витрясок і борошняного змету, які використовуються нераціонально, можна отримати кислотний декстрин.
Основними відходами шоколадного виробництва кондитерської промисловості є оболонка, паростки і інші відходи бобів какао. Оболонка бобів какао може використовуватися у виробництві безалкогольних напоїв як харчовий барвник.
Основними відходами плодоовочевої промисловості при виробництві консервів і соків є вижимки і витертки томатів, яблук, томатний м'якуш, вижимки моркви і буряка, відходи очищення різних плодів і овочів. В асортименті фруктової сировини біля 70,0% припадає на яблука, вижимки яких складають до 35,0–40,0%. Яблучні вижимки можуть застосовуватися як добавка при виробництві пюре, отриманні оцту, спирту, пектинових препаратів.
Візьмемо для прикладу молокозавод.
Згідно СН-245–71 підприємство відноситься до другого класу за розміром санітарно-захисної зони 500 м. Санітарно-захисна зона витримана,жителів межах зони не проживають.
Виробництво молока
Приймання молока
Приймання молока полягає у визначенні його маси і контролі якості. Приймання проводить приймальник або майстер за участю лаборанта в присутності здавача. Приймання від одного здавача триває не більш 40 хвилин. Молоко повинне відповідати вимогам діючого стандарту. Доставка молока на завод здійснюється за графіком .
Робота прийомного цеху і робота інших цехів починається за 30 хвилин до початку роботи апаратного цеху.
Приймання молока містить у собі наступні операції:
знайомство із супровідної накладної;
огляд тари;
розкриття тари і перемішування молока;
визначення органолептичних показників;
визначення температури;
добір середньої проби;
проведення аналізів;
сортування молока;
визначення маси молока;
оформлення прийомних документів.
У прийомному цеху встановлюється наступне устаткування: насоси для перекачування молока, трубопроводи, лічильники, охолоджувачі, резервуари.
Резервування молока
Резервування молока проводять з метою забезпечення безперебійної роботи устаткування і цехів.
У процесі резервування за рахунок подачі холодної води в між стінний простір резервуара і періодичного перемішування, підтримується постійна температура не вище 10 С.
Кожні 2 години контролюється температура та кислотність. Проміжне збереження триває не більше 24 годин, тому що при даному проміжному збереженні молока в ньому розвиваються психрофільні мікроорганізми.
Нормалізація молока
Нормалізація молока проводиться з метою забезпечення одержання стандартного по складу продукту. Нормалізація проводиться в потоці або періодичному способі. При періодичному способі нормалізація проводиться в резервуарі шляхом змішування незбираного молока з компонентом нормалізації (знежиреним молоком, вершками). Компонент нормалізації вибирається шляхом порівняння масової частки жиру нормалізованої суміші з масовою часткою жиру вихідної сировини.
Якщо жир молока більше жиру нормалізованої суміші, потрібно використовувати знежирене молоко, якщо жир молока менше жиру нормалізованої суміші, використовувати вершки.
Масова частка жиру нормалізованої суміші визначається з урахуванням внесення закваски і випарювання частини вологи під час топлення.
Підігрівання
Суміш насосом через зрівняльний бак подають у секцію регенерації охолоджувально-пастеризаційної установки, для підігрівання до температури 40…45С, з метою зниження в'язкості і полегшення процесу очищення.
Сутність підігрівання полягає в теплообміні між холодним молоком і гарячим.
Очищення молока.
Очищення молока проводиться з метою видалення механічних домішок.
Очищення проводять на сепараторі-молокоочиснику з відцентровим вивантаженням осаду. Процес очищення найкраще йде при температурі 40..45ºС. Підігріте молоко через прийомний пристрій надходить у центральну трубку і доходить до днища барабана сепаратора. Потім під тиском нових позицій молоко піднімається нагору, розтікається в міжтарілочному просторі. Під дією відцентрової сили механічні домішки, як більш важка частина, відкидаються до стінок барабану сепаратора й осідають у грязьовому просторі, звідки за допомогою гідросистеми змиваються в циклон, а потім віддаляються в каналізацію.
Очищене молоко збирається до центру, піднімається нагору і виходить на подальшу обробку.
Гомогенізація суміші
Гомогенізацію проводять з метою запобігання відстоювання жиру в готовому продукті. Гомогенізатор являє собою 3-х плунжерний насос, на нагнітальній лінії якого встановлений гомогенізуючий клапан. Під дією високого тиску клапан небагато відкривається і через вузьку щілину проходить молоко. При переході молока через вузьку щілину різко змінюється перетин потоку і його швидкість. При цьому жирові краплі витягаються з округлої форми в еліпсоподібну і дробляться на більш дрібні краплинки. Тиск гомогенізації 15±2,5Мпа, температура 45…85 ºС.
Пастеризація суміші
Пастеризація суміші проводиться в пастеризаційно-охолоджувальній установці з метою знищення сторонньої і патогенної мікрофлори, руйнування ферментів, додання продуктові смаку й аромату пастеризації, та для подовження термінів зберігання. Температура пастеризації 95…99 ºС.
Сутність пастеризації полягає в теплообміні між нормалізованою сумішшю і гарячою водою. Спочатку нормалізована суміш надходить у зрівняльний бак під напором насосу в секцію регенерації, де за рахунок гарячого молока знову нові порції холодного молока підігріваються до температури 40…45 ºС, потім надходить у молокоочисник і далі в секцію пастеризації. Із секції пастеризації нормалізована суміш проходить через поворотний клапан. Далі суміш надходить на топлення.
Топлення
Молоко витримується тривалий час при високій температурі. Для ряжанки з масовою часткою жиру 4 і 6% топлення триває 3…4 години при температурі 95…99 ºС. Топлення проводиться з метою додавання молоку характерного смаку і кольору в універсальному резервуарі. Під час топлення утворюються меланоїдини, що додають молоку кремовий колір. Щоб не відстоювався жир і не утворювалися білкові пінки, молоко під час топлення перемішують щогодини по 5…10 хвилин. По закінченні топлення подача пари в сорочку резервуара припиняється.
Охолодження пряженого молока
Молоко прохолоджується з метою створення умов для розвитку мікрофлори закваски в універсальному резервуарі шляхом подачі крижаної води в сорочку резервуара і розсолу в змійовик під днищем. Прохолоджується молоко до температури 38…42 ºС.
Внесення закваски
Закваска вноситься в резервуар з метою додання спрямованості мікробіологічним процесам при температурі 38…42 ºС з розрахунку від 3% до 5% від маси топленого молока. Закваска готується у відповідності з технологічною інструкцією на чистих культурах термофільного стрептококу. Закваска подається в резервуар із заквасочника.
Перемішування
Перемішування проводиться з метою розподілу закваски по всій масі молока. Воно проводиться шляхом включення мішалки в резервуарі протягом 15 хвилин.
Сквашування
Сквашування проводиться з метою наростання кислотності й утворення щільного згустку. Сквашування проводиться в резервуарі при температурі 38…42 ºС в плині 4…5 годин, до утворення згустку, кислотністю 65…70 ºТ (Тернера).
Сутність сквашування полягає в тому, що при підвищенні кислотності в процесі утворення згустку відбувається молочнокисле бродіння, збудником якого є молочнокислі стрептококи. Закінчення процесу сквашування визначають по щільності згустку, часові і кислотності.
Охолодження і перемішування
По закінченні сквашування в міжстінний простір резервуара подається холодна вода з метою призупинення наростання кислотності. Через 30…60 хвилин після початку охолодження включається мішалка на 15…30 хвилин з метою одержання однорідної консистенції продукту і прискорення охолодження.
Фасування, упакування, маркування
Далі готовий продукт надходить на фасовку з метою надання продукту товарного вигляду, що запобігає від впливу навколишнього середовища і полегшує транспортування. Ряжанку упаковують у споживчу тару. Споживчу тару упаковують блоками в термоусадочну плівку, на кожну одиницю упакування наноситься маркування відповідно до вимог стандарту