утилізація харчовий галузь сировина
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.
На підприємствах цукрової, крохмале-патокової, консервної, виноробної галузей основний обсяг стічних вод утворюється при гідротранспортуванні і митті сировини. Для стічних вод цих галузей характерний високий показник вмісту завислих органічних речовин. Цей осад протягом багатьох років накопичується у відстійниках і на полях фільтрації, що призводить до переповнення карт полів фільтрації і потрапляння стічних вод у відкриті водойми. Рівень БПК (біологічної потреби в кисні) коливається від 5,3 тис. мг О2/л в цукровій промисловості, до 1,4 тис. мг О2/л у консервній. Рівень ХПК (хімічної потреби в кисні) в цукровій промисловості становить 7,5, у крохмале-патоковому виробництві – 2,9, в пивоварінні – 1,2.
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.
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.
Рослинні відходи займають значне місце серед загальної кількості відходів харчової промисловості. А серед таких морквяні відрізняються своїм хімічним складом, який дозволяє вважати відходи моркви цінним джерелом клітковини, пектинових речовин, вітамінного комплексу, зокрема стосовно каротину.
Незмінним етапом у переробці моркви є її очищення після відмивання забруднень. Видалення шкірки, некондиційних екземплярів передують розварюванню моркви перед її протиранням у технології морквяних соків. Ця технологія найбільш поширена з огляду на об’єми промисловості переробки моркви. Відходи моркви у значній кількості утворюються також при її нарізанні на шматочки правильної геометричної форми при консервуванні.
Як і більшість відходів технологічного характеру, відходи моркви швидко псуються під впливом мікроорганізмів, що ускладнює їх подальшу переробку з метою отримання харчових добавок, комбікормів для сільськогосподарських тварин і птиці, медичних препаратів тощо. Високоефективним способом консервування відходів моркви є сушіння. З урахуванням подальших напрямків переробки відходів з метою їх повної утилізації сушіння є ще й найбільш доцільним методом зберігання кондицій цінної сировини, який дозволяє залучати потужності переробних заводів у міжсезонний період.
Пропонувалось застосовувати морквяні відходи у свіжому вигляді як корм великій рогатій худобі або як сировину для виготовлення спирту, живильного середовища для мікроорганізмів, зокрема плісеневих грибів і вітамінних концентратів каротину. Проблема утилізації подібних відходів з одночасним вилученням цінних компонентів може бути успішно вирішена тільки за умов належного запасу сировини.
Морква, яка доставляється на переробку без гички, миється, очищується від шкірки, вузької частини коренеплоду і залишків гички. Коренеплоди очищують на заводі механічним способом, який відрізняється, як відомо, підвищеною кількістю відходів. Очищені коренеплоди нарізають кубиками. Така технолога властива виготовленню овочевих натуральних і закусочних консервів. При очищенні, митті та нарізанні відходи моркви досягають 10,5% від маси вихідної сировини.
Аналіз морквяних відходів за загальновживаними методиками показав їх високу цінність. Так, при перерахунку на абсолютно сухі речовини вміст у відходах становить (%): сахаридів – 10,2; клітковини – 68; жирів – 3,9. Очистки моркви мають у порівнянні із шкіркою більш високий вміст безазотистих екстрактивних речовин (до 65%), 8,5% протеїну. Середня проба сукупних морквяних відходів містить 125 мг% каротину, що свідчить про їх перспективність для отримання вітамінних концентратів. Уміст пектину у відходах складає 2–2,2% на сиру масу, що також визначає їх як сировину для екстрагування цього полісахариду.
Аналіз технології отримання морквяного соку показав, що миту, очищену та бланшовану моркву подрібнюють і потім протирають до пюреподібного стану. В цьому випадку у відходи потрапляє до 40% вихідної сировини.
Сушіння у завислому шарі з попередньою грануляцією відходів є перспективним напрямком утилізації рослинних відходів коренеплодів із подальшим їх використанням як сировини для комбікормів, мікробіологічної, фармацевтичної та інших галузей народного господарства.
Зараз широко впроваджуються технології одержання фруктово-глюкозних порошків з фруктових жмихів, які утворюються в процесі виробництва соків та екстрактів. Ця цінна сировина, яка містить багато білка, цукру, вітамінів, в основному йде на корм тваринам. Але з неї можна виробляти цукерки, мармелад та інші кондитерські вироби.
З усіх галузей харчової промисловості найбільшу масу відходів отримують в цукровому виробництві. Відходами цукрової промисловості при переробці буряка є жом, меляса, дефекат, жомопресова і дифузійна води, рафінадна патока. Тільки відходи жому становлять 83,0% до маси переробленого буряка (65–70 млн. т в рік). Жом є цінним кормовим продуктом, але в кислому вигляді він втрачає 50,0% сухих речовин. Сушці підлягає лише 10,0–12,0%. Збільшення питомої ваги сушеного жому дозволяє економити велику кількість грубих кормів і зерна.
Важлива утилізація бурякового жому – найбільшого за обсягом відходу харчової промисловості. Жом має багато амінокислот та азотистих речовин. У свіжому вигляді худобі згодовується 84%, сушеному – 16%. Така структура споживання призводить до великих втрат (при зберіганні жомвтрачає до 50% цінних речовин). 20–25% корисних речовин втрачається при транспортуванні.
Найбільш раціональним способом зберігання жому з найменшими втратами цінних речовин є його сушіння. Для налагодження випуску сухого жому треба здійснити перехід на комбінування цукрового виробництва з жомосушильним.
Зараз майже всі харчові виробництва мають комбіновані підприємства, які випускають продукцію з відходів. В цукровій промисловості це сухий жом та добрива, в м’ясній – кормова мука та лікарські препарати, в молочній – замінники незбираного молока та молочний цукор, у спиртовій – вуглекислота, харчові та кормові дріжджі, в крохмале-патоковій – сухі білкові корми тощо.
Проблема утилізації стоків – одна з найважливіших, що постають перед підприємствами харчової промисловості, зокрема спиртовими заводами. Серед ефективних засобів розв'язання завдання – згущення рідких стоків методом випарювання з них води. Стічні води спирто-дріжджових заводів – висококонцентровані й важкоокислювальні відходи. Для ефективного їх очищення застосовують різні методи – анаеробні, аеробні та фізико-хімічні.
У процесі комплексної переробки цукрової меляси на спирт, хлібопекарські й кормові дріжджі утворюються стічні води з високим вмістом органічних речовин. Для очищення цих вод найбільш економічно й екологічно прийнятні анаеробні процеси з одержанням цінного енергоносія – метану. Анаеробне очищення порівняно з аеробним має ряд переваг: менше витрачається електроенергії; приблизно у десять разів менший приріст біомаси, що обумовлює й менші витрати на обробку надлишкового мулу, який до того ж не потрібно стабілізувати; концентрація анаеробної біомаси лімітована лише її реологічними властивостями; анаеробні реактори стійкі до тривалих перерв у подачі стічної води, що дає змогу ефективно їх використовувати для очищення стоків сезонних виробництв.