Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Санкт-Петербургский Национальный Исследовательский Университет Информационных технологий, механики и оптики Институт холода и биотехнологий

Кафедра промышленной экологии

Современные уровни потребления ресурсов и экологического воздействия специальных процессов в производстве хлебной продукции

Выполнила: Тютрюмова Е.А.,

Гр. 5 ЭМ

Проверила: Сергиенко О.И.

Санкт-Петербург, 2012 г.



Содержание

• Введение
• 1. Проблемы потребления ресурсов и воздействия на окружающую среду промышленности
• 2. Технология производства хлебобулочных изделий
• 3. Воздействие на окружающую среду хлебопекарного производства
• 4. Потребление природных ресурсов при производстве хлебной продукции
• 5. Методы снижения энергопотребления и воздействия на окружающую среду специальных процессов в производстве хлебной продукции
• Заключение
• Список литературы


Введение

Задача природоохранной политики состоит в защите окружающей среды путем создания более экологичных и менее ресурсоемких технологий, совершенствования методов управления, переориентации структуры промышленного производства, обеспечивающих большую эффективность и уменьшение загрязнений, а также изменение вкусов потребителей. Для достижения этих целей предпринимательству необходимо оптимально сочетать командные и контролирующие методы с самоконтролем и экономическими механизмами.

Воздействие промышленности, транспорта, жилищно-коммунального и сельского хозяйства, промышленных и бытовых отходов в основном регулируется межгосударственными и российскими стандартами. В стандартах на продукцию определены показатели, нормы и требования, обеспечивающие ограничение ее вредного воздействия на окружающую природную среду. Уровень ограничений устанавливается на основе инженерно-экономического анализа с учетом реальной экологической обстановки в местах использования продукции. Уровень стандартизации экологических характеристик в стандартах на продукцию по нашей оценке составляет около 70%.

Для предприятий хлебопекарной промышленности, не являющихся в целом чрезвычайно опасными с позиции воздействия на окружающую среду, актуальным является выявление стадий производства, потребляющих наибольшее количество сырьевых и энергетических ресурсов, оказывающих негативное воздействие на окружающую среду. Проблемой, также требующей решения, являются способы экономии ресурсов и пути по снижению вредного воздействия производства.

Заводы по производству хлебобулочных изделий имеются практически в каждом регионе России. В настоящее время общая мощность хлебопекарных заводов составила 149 млн. тонн/год.

Основным сырьем для производства хлеба являются мука, вода, технологические и рецептурные добавки, свекловичная меласса, которые в технологическом процессе трансформируются в конечные продукты.



1. Проблемы потребления ресурсов и воздействия на окружающую среду промышленности

Под современными уровнями потребления ресурсов и воздействия на окружающую среду специальных процессов производства понимается формирование новой системы нормирования воздействия на окружающую среду на основе наилучших доступных технологий, в соответствии с которой негативное воздействие будет снижено до уровней, соответствующих наилучшим экологически безопасным мировым технологиям. С этой целью установлены меры государственного регулирования на основе экономического стимулирования хозяйствующих субъектов, осуществляющих мероприятия по снижению негативного воздействия и применяющих наилучшие технологии. По предложению Правительства был разработан Законопроект для внесения ряда изменений и дополнений в Федеральный закон от 10.01.2002 № 7-ФЗ «Об охране окружающей среды».

В настоящее время в России воздействие на окружающую среду регулируется нормативами. Нормативы допустимого воздействия на окружающую среду - это нормативы, которые установлены в соответствии с показателями воздействия хозяйственной и иной деятельности на окружающую среду и при которых соблюдаются нормативы качества окружающей среды.

В отличие от нормативов качества окружающей среды эта группа экологических нормативов, иногда называемая производственно-хозяйственные нормативы, устанавливает требования к источнику вредного воздействия. Для каждого источника вредного воздействия (например, каждой трубы на предприятии) устанавливаются определенные пределы (параметры) выбросов, сбросов или иных видов вредного воздействия.

Для предотвращения негативного воздействия на окружающую среду хозяйственной и иной деятельности для природопользователей устанавливаются следующие нормативы допустимого воздействия:

- на окружающую среду: нормативы допустимых выбросов и сбросов веществ и микроорганизмов; нормативы образования отходов производства и потребления и лимиты на их размещение;

- нормативы допустимых физических воздействий (количество тепла, уровни шума, вибрации, ионизирующего излучения, напряженности электромагнитных полей и иных физических воздействий);

- нормативы допустимого изъятия компонентов природной среды; нормативы допустимой антропогенной нагрузки на окружающую среду и др.

Воздействия техногенной деятельности на состояние окружающей среды могут быть как поддающимися нормированию, так и спонтанными. В первом случае это воздействие регулируется нормативами Минздрава, Госкомэкологии, Госстандарта, Госгортехнадзора и ряда других федеральных органов исполнительной власти в пределах их компетенции.

На спонтанное воздействие (при авариях) можно влиять только косвенно - через повышение требований безопасности опасных объектов при их строительстве и эксплуатации, через установление жестких ресурсных нормативов, по истечении которых необходимо прекращать их эксплуатацию.

Основными источниками вредного воздействия промышленности на окружающую воздушную среду на сегодняшний день являются электроэнергетика (28%), цветная и черная металлургия (38%), нефтедобыча и нефтепереработка (14%), угольная и газовая промышленность (7%), промышленность строительных материалов и химическая (6%).

Наиболее весомые вклады в загрязнение поверхностных вод вносят деревообработка, химическая промышленность, электроэнергетика (каждая по 18%), черная и цветная металлургия (15%). Вредные воздействия на экологическую обстановку оказывают все виды транспорта, особенно автомобильный (более 40% общих вредных выбросов в атмосферу), а также отдельные виды отходов производства, требующие продуманной нейтрализации, утилизации, захоронения.

Особое место в проблеме защиты окружающей среды занимают отходы производств. Опыт развитых стран по обращению отходов показывает, что основные виды работ в этой области проводятся на основе чрезвычайно развитой системы информационных и нормативно-правовых документов. При этом законы по обращению с отходами носят в основном прямой характер и направлены на преимущественное и стандартизованное промышленное их использование. Повторное использование ресурсов, содержащихся в техногенных отходах, позволяет снизить экологическую нагрузку на население и окружающую среду, зависимость от внешних рынков, а также первичную потребность в сырье и материалах.

Развитие мировой экономики сопровождается неуклонным ростом производства и потребления минеральных ресурсов.

Устойчивое минерально-сырьевое обеспечение промышленности связано с необходимостью усиления разведки запасов, восполнения выбывающих и создания новых горнодобывающих мощностей, строительства дополнительных, реконструкции и технического перевооружения действующих перерабатывающих производств, более полного использования эффективных технологий. Эта проблема не может решаться исключительно на основе рыночных механизмов без совмещения их с государственным регулированием.

Регулирующая роль государства, его интересы в укреплении минерально-сырьевой базы, как это имеет место во многих странах с развитой рыночной экономикой и богатых минерально-сырьевыми ресурсами (США, Канада, Австралия и др.), должны быть определены законодательными и другими нормативно-правовыми актами. Однако до настоящего времени полного и четкого законодательного обеспечения в сфере владения, использования и управления ресурсами недр в России нет.



2. Технология производства хлебобулочных изделий

Хлеб - это пищевой продукт, получаемый выпечкой разрыхленного дрожжами и/или молочнокислыми бактериями теста, которое готовится различными способами из ржаной, пшеничной муки или их смеси, с добавлением хлебопекарных дрожжей, соли, воды и дополнительных видов сырья, предусмотренных рецептурой изделия.

Производство хлеба включает несколько стадий технологического процесса: подготовку сырья, его дозирование, замес полуфабрикатов, их брожение, разделку, в том числе окончательную расстойку и отделку, выпечку хлеба, его укладку, хранение и транспортировку в торговую сеть для реализации. Технология приготовления хлеба может включать специальные стадии, такие как различные методы подготовки отдельных видов сырья; приготовление полуфабрикатов с определенными свойствами - заварок; различных видов закваски; бездрожжевого набухающего полуфабриката; высокоосахаренных ферментативных полуфабрикатов; заквасок с направленным культивированием микроорганизмов; активацию дрожжей; выращивание жидких дрожжей; ошпарку тестовых заготовок, обжарку хлеба; сушку; замораживание и дефростацию тестовых заготовок и другие.

Приготовление теста. При смешивании в тестомесильной машине в определенных количествах муки, воды, солевого раствора, дрожжей и другого сырья, различных полуфабрикатов образуется тесто. Образование структуры теста связано с протеканием физических, биохимических, коллоидных и микробиологических процессов.

Наиболее распространенными способами приготовления теста из пшеничной муки являются опарный и безопарный. Кроме этого разработаны и используются ускоренные способы приготовления теста.

Тесто из ржаной муки готовят на густых или жидких заквасках и на отдельных предприятиях на подкисляющих сухих заквасках.

С момента замеса теста начинается процесс спиртового брожения, обусловленный дрожжами. Выделяющийся при брожении углекислый газ разрыхляет тесто, в результате чего его объем увеличивается. В процессе брожения тесто рекомендуется повторно перемешивать в тестомесильной машине в течение 1-3 мин. Эта операция называется обминкой теста. Обминкой достигается удаление из теста углекислого газа и улучшение питания дрожжевых клеток, а под влиянием механического воздействия - улучшение структуры теста. В результате при вторичном подъеме тесто достигает большего объема и более равномерной структуры.

Выбродившее тесто выгружается в бункер - тестопуск или приемную воронку тестоделительной машины и поступает на разделку.

Разделка теста. Разнообразие ассортимента хлебобулочных изделий в значительной степени определяется их формой - формовые и подовые, в т. ч круглые и батонообразные, изделия сложной формы (в основном мелкоштучные).

Разделка теста включает следующие стадии: деление теста на куски, формование и отделку тестовых заготовок.

Деление теста на куски - тестовые заготовки (ТЗ) - осуществляется на делительной машине.

Формование ТЗ включает разнообразные операции в зависимости от вида готовых изделий: округление, предварительную расстойку, укладку в форму, раскатку, закатку, фигурное формование, окончательную расстойку и отделку.

При выработке формового хлеба производятся операции деления теста, в отдельных случаях округления, укладка в формы и окончательная расстойка.

При производстве подового хлеба из пшеничной муки после деления требуется округление кусков теста.

Для булочных и мелкоштучных булочных изделий после их округления целесообразно проводить предварительную расстойку тестовых заготовок (в течение 5-20 мин в зависимости от вида изделий) в шкафу, на транспортерной ленте, вагонетках и других видах оборудования.

При выработке батонообразных изделий округленные тестовые заготовки подвергаются раскатке и закатке.

После формования тестовые заготовки поступают окончательную расстойку.

Цель расстойки - восстановить нарушенную при формовании структуру теста и обеспечить разрыхление тестовой заготовки за счет выделения диоксида углерода при брожении. Параметры расстойки (температура, влажность, продолжительность) зависят от массы, влажности рецептуры, формы и других показателей тестовых заготовок. Наиболее часто используемыми параметрами среды являются температура 35-45С и относительная влажность - 75-85%.

Перед посадкой в печь расстоявшиеся тестовые заготовки подвергают отделке (наколка, надрезка, смазка) в зависимости от вида изделий.

Выпечка - один из важнейших процессов приготовления хлеба. В зависимости от ассортимента изделий, массы заготовки выпечка в пекарной камере проводится при определенных параметрах. При этом изделия выпекают в основном при переменном температурном режиме в пекарной камере. Продолжительность выпечки каждого вида изделия устанавливается на предприятии в зависимости от конструкции печей и их технического состояния.

В результате интенсивного протекания в тестовой заготовке биохимических, микробиологических, коллоидных и теплофизических процессов тестовая заготовка переходит в состояние готового выпеченного хлеба, т. е образуется эластичный, сухой на ощупь мякиш, накапливаются вкусовые и ароматические вещества, формируются характерная окраска и толщина корки.



3. Воздействие на окружающую среду хлебопекарного производства

хлебопекарное производство окружающая среда

Выбросы в атмосферный воздух

Хлебопекарные предприятия выбрасывают в атмосферу вредные вещества в составе:

- различные виды органической пыли (мучная, сахарная) при приеме, хранении и подготовке сырья;

- пары этилового спирта и углекислого газа при брожении теста;

- пары этилового спирта, летучих кислот (уксусной) и альдегидов (уксусных) при выпечке хлебобулочных изделий;

- акролеин при выпечке формового и подового хлеба;

- пары этилового спирта, летучих кислот (уксусной), альдегидов (уксусных) при остывании и хранении выпеченных изделий;

- окись углерода и окислы азота от хлебопекарных печей при использовании в качестве топлива природного газа;

- пыль древесная, сварочный аэрозоль, окислы марганца, аммиак, окись углерода и окислы азота, пары щелочи - от вспомогательного производства.

Технологические выбросы - этанол, уксусная кислота, уксусный альдегид - в основном выделяются в пруферах, печах и на стадиях остывания хлеба. Пары этих веществ удаляются из пекарных камер по вытяжным каналам за счет естественной тяги и выбрасываются в атмосферу через металлические трубы или шахты высотой не менее 10-15 метров.

На хлебопекарных предприятиях топливо расходуется непосредственно в топочных устройствах хлебопекарных печей для обогрева канальных систем и пекарных камер, где протекает процесс выпечки хлебных изделий, и в топках котлов для получения пара и горячей воды, расходуемых на технологические и подсобные нужды производства.

Если дымовые трубы печей и котлов соединены в одну общую трубу, то в дымовых газах, как правило, присутствуют компоненты технологических выбросов.

Практически все источники выбросов мучной пыли находятся на складах. Это могут быть как организованные источники - при наличии аспирационных установок (зачастую в сочетании с рукавными фильтрами, циклонами и др.), так и неорганизованные (окна и т.п.).

Количество выбрасываемых загрязняющих веществ определяется в зависимости от годовой выработки продукции предприятием. Например, хлебозавод производительностью 8000 т/год продукции имеет выбросы:

- этанол: 8880 кг/год;

- уксусная кислота: 800 кг/год;

- уксусный альдегид: 320 кг/год;

- мучная пыль: 192 кг/год.

Удельные показатели выбросов загрязняющих веществ хлебопекарного производства на 1 т продукции по технологическим операциям представлены в табл. 1.

Таблица 1

Количество загрязняющих веществ, выделяющихся при производстве единицы продукции для различных источников

Технологические операции	Выбросы загрязняющих веществ, кг/т продукции
	пыль мучная	этиловый спирт	летучие кислоты (уксусная)	альдегиды (уксусные)	акролеин
Прием, хранение и подготовка сырья	0,017	-	-	-	-
Выпечка	-	1,6	0,155	0,03	0,676 ? 10-6
Остывание и хранение выпеченных изделий	-	0,2	0,03	0,002	-



Сбросы сточных вод

Производственные сточные воды на хлебопекарнях образуются в результате мойки сырья (яиц, изюма и т. п.), технологического оборудования и лотков. Среднегодовое количество сточных вод на единицу выпускаемой продукции (1 т хлеба) для хлебозаводов и пекарен производительностью до 20 т хлеба в сутки при прямоточной системе водоснабжения составляет 3,9 м3, в том числе производственных - 3,3 н хозяйственно-бытовых 0,6 м3, а для предприятий производительностью от 30 до 140 т хлеба в сутки 2,3-1,5 м3, в том числе производственных 2,2-1,2 м3 и хозяйственно-бытовых 0,6-0,3 м3. Коэффициент неравномерности поступления стоков летом и зимой равен единице. По характеру загрязнений производственные стоки хлебозаводов делятся на воды, загрязненные мукой и мучными примесями, и воды, полученные от охлаждения теплообменных аппаратов, имеющих специфические загрязнения, а также хозяйственно-бытовые. Степень загрязнения сточных вод по данным некоторых исследований различна.

Характерными загрязняющими веществами являются ХПК, БПК, взвешенные вещества, анионные ПАВ, жиры. Также в составе сточных вод наблюдаются микроорганизмы, которые попадают в воду в результате мойки сырья. Согласно ВНТП 02-92 «Нормы технологического проектирования предприятий хлебопекарной промышленности. Часть I. Хлебозаводы» характеристика сточных вод хлебозаводов различной мощности представлена в табл. 2.

Среднегодовое количество сточных вод на единицу выпускаемой продукции (1 т хлеба) для хлебозаводов и пекарен производительностью до 20 т хлеба в сутки при прямоточной системе водоснабжения составляет 3,9 м³, в том числе производственных - 3,3 м³ и хозяйственно-бытовых - 0,6 м³.

По характеру загрязнений производственные стоки хлебозаводов делятся на воды, загрязненные мукой и мучными примесями, и воды, полученные от охлаждения теплообменных аппаратов, имеющих специфические загрязнения, а также хозяйственно-бытовые.

Характеристика стоков на сбросе с площадки хлебозаводов различной мощности определяется в зависимости от ассортимента, наличия кондитерских цехов, мощности систем оборотного водоснабжения.

Таблица 2

Характеристика сточных вод

Наименование	Мощность хлебозаводов
	30 т хлебобулочных изделий в сутки	45 т хлебобулочных изделий и сутки	45 т хлебобулочных изделий в сутки с цехом кондитерских, бараночных и сухарных изделий	65 т хлебобулочных изделий и сутки	65 т хлебобулочных изделий в сутки с цехом кондитерских, бараночных и сухарных изделий	100 т хлебобулочных изделий в сутки	135 т хлебобулочных изделий в сутки
Количество стоков, м3/cyr	107,0	83,7	135,6	104,16	140,0	92,5	109,6
Взвешенные вещества, мг/л	170,0	209,0	222,3	244,0	231,0	202,0	206,0
ВПК полн., мг/л	326,0	442,0	485,0	502,0	523,0	391,4	487,0
РН	6,9	6,7	6,6	6,73	6,5	6,6	6,5

Образование отходов

В хлебопекарной промышленности, как и в любой другой, отходы производства делятся на возвратные и безвозвратные.

К возвратным отходам (используемым) относят отходы, образующиеся в основном производстве - горбушки сухарных плит, остающиеся при резке плит на сухари; отходы, отбираемые на отдельных стадиях технологического процесса; лом от апробации изделий при отбраковке и возврат остатков готовой продукции из лаборатории после анализа; лом и деформированные изделия, отбираемые после выпечки, охлаждения, внутрицеховой транспортировки и укладки; отходы, образующиеся при переходе с выпечки одного вида изделий на другой и в период пуска и остановки печей и др.

Неиспользуемые (безвозвратные) отходы: выбой из мешков и смет муки, крахмала, сахара и другого сырья, отходы при зачистке оборудования, выпеченные тестовые отходы, горелые изделия, а также все виды санитарного брака для выработки продукции не допускаются. К безвозвратным отходам также относятся безвозвратная тара (полиэтиленовая), отходы бумаги и картона, отходы скорлупы яичной и т. д. К реализуемым отходам относят - мучной смет, собранный в производственных цехах и мучных складах; мучной выбой от вытряхивания мешков; хлебную крошку; отходы от очистки тестомесильного и тесторазделочного оборудования. Данные отходы могут реализовываться сторонним организациям (например, на корм скоту). Остальные отходы подлежат утилизации, переработке или захоронению.

Хлебопекарные предприятия имеют в основном от 17 до 21 видов отходов, из них к наиболее опасным относят: люминесцентные лампы и кислотно-свинцовые аккумуляторы - 1-ый класс опасности, отработанные масла, кислотный и щелочной электролиты - 2-ой, ветошь замасленная - 3-ий, теплоизоляционные отходы, лом черных и цветных металлов, изношенные резинотехнические изделия, отработанные абразивные круги - 4-ый и др. Наиболее опасные отходы образуются от вспомогательных производств.

4. Потребление природных ресурсов при производстве хлебной продукции

Потребление энергетических ресурсов

К потребляемым энергетическим ресурсам в хлебопекарном производстве относятся топливо и электроэнергия. Топливо расходуется на технологические нужды (выпечка хлеба) и вспомогательные нужды (отопление). В качестве топлива могут использоваться дизельное топливо, торф или природный газ. Электроэнергия используется на работу хлебопекарной печи (если установлена печь электрическая) и на прочие производственные нужды.

Потребность в топливе и электроэнергии на технологические цели определяется исходя из объемов выпускаемой продукции и норм расхода условного топлива и электроэнергии, разработанных для каждого вида (или группы) изделий в соответствии с разработанной ГосНИИХП "Инструкцией по нормированию расхода топлива на хлебопекарных предприятиях при производстве хлеба и хлебобулочных изделий", "Рекомендациями по расчету норм расхода топлива и тепловой энергии на хлебопекарных предприятиях", "Инструкцией по нормированию расхода электроэнергии на хлебопекарных предприятиях при производстве хлеба и хлебобулочных изделий".

Потребность топлива в натуральном выражении определяется в зависимости от удельного расхода условного топлива на единицу продукции.

Электроэнергия на технологические цели определяется на основании норм расхода на 1 тонну готовой продукции. Для хлеба и хлебобулочных изделий годовой расход электроэнергии составляет 75-120 Квт*ч на одну тонну готовой продукции.

Необходимое количество энергии на выпечку продукции в среднем колеблется в пределах 0,125 - 0,167 кВт * ч/кг продукта (450 - 600 кДж/кг).

На долю хлебопекарных печей приходится основная часть энергопотребления на предприятиях; на втором месте стоят электродвигатели, приводящие в действие мешалки и вентиляторы. В структуре энергопотребления отрасли 5-10% составляет электроэнергия, 90-95% -- топливо и теплоэнергия. Относительное потребление электроэнергии на предприятиях хлебопекарной промышленности по секторам составляет: хлебопекарные печи - 77%, нагрев воды - 4%, коммунальные услуги - 14%, расстоечные шкафы - 5%; газа: охладители для выпеченного хлеба - 20%, холодильное оборудование - 7%, воздухообработка - 5%, хлебопекарные печи - 15%, сжатый воздух - 7%, устройства для выгрузки из форм - 5%, мешалки - 10%, конвейерные ленты - 6%, расстоечные шкафы - 5%, другое - 20%.

Потребление воды

Вода в хлебопекарном производстве используется как растворитель соли, сахара и других видов сырья, для приготовления теста, для приготовления жидких дрожжей, заварок, заквасок, идет на хозяйственные нужды - мойку сырья, оборудования, помещений, для теплотехнических целей - производства пара, необходимого для увлажнения воздушной среды в расстоечных шкафах и печах.

Качество воды, используемой для технологических и бытовых целей, должно удовлетворять требованиям ГОСТ 2874. Вода питьевая, применяемая для приготовления теста, должна отвечать “Санитарным правилам и нормам” (СанПиН 2.1.4.559-69). Общая жесткость воды не должна превышать 7 мг-экв/л.

На многих предприятиях используется по меньшей мере в два раза больше воды, чем необходимо для выполнения конкретной операции, например, при мойке оборудования водой из шланга. В табл. 3 приведены нормы потребления воды в хлебопекарном производстве согласно ВНТП 02-92. «Нормы технологического проектирования предприятий хлебопекарной промышленности. Часть I. Хлебозаводы».

Таблица 3

Нормы расхода воды в хлебопекарном производстве

№ п/п	Наименование потребителей	Температура, °С	Расход воды, м3/ч	Расход сточных вод, м3/ч	Примечание
1	Приготовление пшеничного теста	-	600 л/т муки	-	При использовании бункерных тестоприготовительных агрегатов и тестомесильных машин с интенсивным замесом в летний период предусматривается охлаждение воды, равное 50 % от общего количества воды. При работе на охлажденной сыворотке количество воды, подлежащей охлаждению, соответственно уменьшается
2	Приготовление ржаного теста	-	750 л/т муки	-
3	Приготовление теста на сухари	-	550 л/т муки	-
4	Приготовление теста на бараночные изделия		450 л/т муки
5	Заварочная машина марки ХЗ2М-300 (в рубашку для охлаждения заварки)	15	0,4	-	Оборотная
6	Заварочная машина марки ХЗМ-600 (в рубашку для охлаждения заварки)	15	0,5	-	»
7	Холодильник трубчатый марки МЗС-079 (охлаждение заварки для приготовления жидких дрожжей)	х. в.	Средний 0,3, максим. 1,25	-	»
8	Автоматизированная установка для мойки молочных танков и молокопроводов марки В2-ОЦ2У	х. в.	5,4	5,4	Загрязненная
9	Установка для мойки и сушки хлебных лотков марки «Сибирь-2М»:
	машина для мойки лотков	40	0,75	0,75	»
	бак для моющего раствора	40	0,15	0,15	»
10	Линия для производства соломки марки 2981М (к ванне варочного агрегата)	х. в.	50 л/смену	50 л/смену	»
11	Сахарожирорастворитель СЖР (в рубашку)	65	0,5		Циркуляционная
12	Обогрев трубопроводов жира	65	0,05		»
13	Мойка оборудования, форм, инвентаря	40	0,07... 0,085 м3/т муки	0,07... 0,085	Загрязненная
14	Ванна для мойки изюма	40	0,05	0,05	»
15	Ванна для мойки яиц	40	0,4	0,4	»
16	Опрыскивание изделий форсунками	х. в.	0,005

5. Методы снижения энергопотребления и воздействия на окружающую среду специальных процессов в производстве хлебной продукции

Для предприятий хлебопекарной промышленности, не являющихся в целом чрезвычайно опасными с позиции воздействия на окружающую среду, актуальным является выявление стадий производства, потребляющих наибольшее количество сырьевых и энергетических ресурсов, оказывающих негативное воздействие на окружающую среду. Проблемой, также требующей решения, являются способы экономии ресурсов и пути по снижению вредного воздействия производства.

Энергоэффективность

Как и многие пищевые производства, изготовление хлебопекарных изделий включает несколько стадий, и на каждой применяются различные методы и различные виды энергии. Предлагается рассмотреть описание различных технологий и возможных энергосберегающих мероприятий на каждой стадии производственного процесса. Эта информация кратко систематизирована в табл. 4.

Таблица 4

Энергосберегающие мероприятия и потенциальный срок окупаемости

Стадии производственного процесса	Общепромышленные энергопотребляющие установки/технологии	Потенциал энергосбережения (%)	Капиталовложения	Срок окупаемости
1	2	3	4	5
Хранение и подготовка муки к производству	Более эффективные электродвигатели	3	Цена немного выше, чем у стандартного электродвигателя	До 3-х лет
Охлаждение дрожжевой воды	Правильное размещение камер и оборудования	До 30	Стоимость работ и материалов по переносу камер из внутренних помещений	< 1 года
	Своевременная очистка поверхностей конденсаторов и испарителей	До 10	Беззатратное	Немедленно
	Использование автономных камер	До 50	Стоимость холодильных камер	От 2-х лет
	Максимальная загрузка камер охлаждения	В среднем 20	Беззатратное	Немедленно
	Контроль состояния теплоизоляции камер	В среднем 10	На ремонт теплоизоляции	От 1 года
	Секционирование камер, уменьшение их высоты	В среднем 20	Стоимость теплоизоляции или стеновых панелей	От 1 года
Расстоечные шкафы	Правильная эксплуатация и обслуживание, целевой мониторинг	5	Затраты на создание оптимальных условий эксплуатации расстоечных шкафов	< 1 года
Хлебопекарные печи	Утилизация теплоты уходящих газов хлебопекарных печей	До 7	Затраты на приобретение и монтаж утилизационного оборудования	До 5 лет
	Настройка режимов работы горелок	5	Небольшие (технический специалист предприятия)	Немедленно
	Теплоизоляция и использование смотровых лючков	2,5	Стоимость материалов и работ	< 1 года
Выгрузка готового хлеба из форм	Регулируемые электроприводы	30	Стоимость частотных преобразователей	2-3 года
Охлаждение готовых изделий	Более эффективные электродвигатели	3	Цена немного выше, чем у стандартного электродвигателя	До 3-х лет
	Эффективное холодильное оборудование	20	Стоимость и монтаж оборудования	до 5 лет
Сжатый воздух	Регулирование	5	Стоимость системы автоматического регулирования	до 3-х лет
	Устранение утечек	30	Стоимость материала и запорной арматуры	< 1 года
	Установка автономных компрессоров	40	Стоимость компрессоров	< 1 года
	использование двухскоростных компрессоров в режиме максимальной производительности с дросселированием на всасывающей стороне	15	Беззатратное	Немедленно
	Утилизация теплоты системы охлаждения компрессора	До 25	Стоимость утилизационного оборудования и монтажа	< 2-х лет
	Эффективные воздушные ножи	До 70	Стоимость оборудования и монтажа	< 1 мес.
Пневмо-транспорт муки	Замена в ряде случаев компрессоров воздуховодами	До 50	Стоимость воздуходувки и монтажа	< 1 года

Хранение и транспортировка муки.

Пневматическая бестарная транспортировка муки обеспечивает аккуратное распределение муки индивидуально для каждой мешалки при помощи программируемого логического управляющего устройства. Предприятиям с несколькими производственными линиями и мешалками, возможно, требуются локальные бункеры для муки и пневмотранспортеры. На ряде предприятий практикуется использование воздуходувок для пневмотранспорта муки вместо компрессоров. Экономия электроэнергии может составить до 50% электропотребления на транспортировку муки сжатым воздухом, вырабатываемым компрессорами.

Охлаждение дрожжей и воды.

Ингредиенты, требующие охлаждения, включают жидкие дрожжи для продления эффективного срока хранения и холодную воду; они смешиваются в различных пропорциях для контроля температуры замеса теста. Часто используются компактные холодильные установки; продуманное месторасположение может повысить их эффективность. В идеале, они должны находиться вне помещения в прохладном, затененном месте, куда не попадает солнечный свет. Следует также избегать их размещения в «горячих зонах» или там, где на поверхности конденсатора или на фильтре может скапливаться мусор, листья деревьев или мука, снижающие их КПД. Регулярное техобслуживание не только обеспечит надежную работу, но и минимизирует энергетические затраты.

В качестве холодильных камер используются помещения, внутренняя поверхность которых изолируется. Хладагент для охлаждения подается в испарители, смонтированные на стенах камер. Так как камеры охлаждения обычно расположены внутри производственных корпусов, необходим постоянный контроль состояния теплоизоляции. Перепад температур между поверхностью стен и воздухом внутри камеры не должен превышать 1-2° С. Камеры охлаждения, как правило, имеют такую же высоту, как соседние производственные помещения, и загружены в среднем на 30%, что снижает эффективность работы системы охлаждения. Рекомендуется секционирование камер и уменьшение их высоты.

Расстоечные шкафы.

Эффективная расстойка определяет текстуру и качество хлебных изделий. Она включает два этапа. Первый этап, иногда называемый дутьем, проходит в процессе перемещения заготовок теста от тестоделительных машин к формовочным агрегатам перед его помещением в хлебопекарные формы. В это время происходит обдув теста теплым воздухом. На этом этапе потребляемая мощность может достигать 100 кВт. Окончательная расстойка -- это второй этап, во время которого тестовые заготовки находятся в хлебопекарных формах. При этом обычно поддерживается температура воздуха 45° С и относительная влажность 85%. Как правило, нагрев воздуха осуществляется газовыми нагревателями или паровой батареей. Необходимый уровень влажности обеспечивается подачей пара. Обычно тепловая нагрузка составляет 25-100 кВт. Газовые нагреватели являются альтернативой паровым батареям, экономя до 20% энергии. Еще большей экономии можно достичь при утилизации тепла уходящих газов хлебопекарной печи с помощью теплообменника. Распыление воды может обеспечить необходимый уровень влажности во время окончательной расстойки. Мелкодисперсные распылители и оборудование для микротумана поставляются вместе с эффективными системами регулирования. Комбинация газового нагрева или утилизации теплоты уходящих газов с впрыском мелких капель воды (микротуман) может заменить использование пара на обоих этапах расстойки. Это приведет к важным изменениям на предприятии, значительно уменьшив потребление пара и обеспечив экономию энергии.

Хлебопекарные печи.

Печи являются самыми большими потребителями энергии в хлебопекарной промышленности, а значит, и важными объектами для изучения на предмет возможностей энергосбережения. Существует много видов печей (например, конвейерные, конвейерные с ленточным подом, каменные), но по основным принципам работы их можно разделить на два типа: с внутрикамерным и внекамерным нагревом. В печах с внутрикамерным нагревом воздушный поток, содержащий продукты сгорания топлива, циркулирует по всей печи, обдувая выпекаемые изделия, и выбрасывается в атмосферу. При этом поток воздуха может увлекать за собой муку и другие частицы продуктов, засоряющие поверхности воздуховодов или теплообменника, используемого для утилизации теплоты печи. Печи с внекамерным нагревом работают с двумя воздушными потоками. Поток воздуха, содержащий продукты сгорания, с помощью теплообменника отделяется от воздушного потока, используемого в процессе выпечки. Таким образом, система сжигания топлива практически не загрязняется и может использоваться для утилизации вторичной теплоты. Большинство теплообменников печей с внекамерным нагревом представляют собой воздуховоды или трубы c противотоком, в которых более низкая температура достигается во вторичном потоке и распределяется системой контроля турбулентности, обеспечивая равномерный нагрев на всем пространстве печи сверху донизу. Температура в горелке находится на уровне 1000° С; при смешивании с обратным воздухом она понижается в воздухозаборнике до 400-500° С. Учитывая размер теплообменника и рабочие температуры, с течением времени неизбежно относительное движение или деформация труб и воздуховодов теплообменника. Это может привести к утечкам между воздушными потоками и снижению КПД печи. Рекомендуется проводить регулярные (например, дважды в год) проверки наличия утечек, а значит, и эффективности системы контроля температуры. Это позволит избежать увеличения количества сжигаемого топлива для компенсации утечек и приведет к значительной экономии энергии за счет снижения потребления газа.

Горелки.

Эффективность горелок, т.е. оптимальные режимы горения и регулировки пламени, очень важна с точки зрения эффективности использования энергии. Большое значение имеет соотношение топлива и воздуха. Портативное оборудование для проведения анализа уходящих дымовых газов может быть весьма эффективно и принести быстрый результат при условии использования опытным оператором. Обеспечение прозрачного и яркого цвета пламени и почти абсолютного заполнения им камеры сгорания, а также минимизация избытка воздуха может увеличить общую тепловую эффективность на 5%.

Утилизация теплоты.

На некоторых российских заводах в эксплуатации находятся печи Марсакова -- высокопроизводительные печи-автоматы, смонтированные в 30-40 гг. прошлого века, относящиеся к внутрикамерному типу. Высокая температура и большие объемы уходящих газов делают эффективной утилизацию теплоты этих печей для нужд отопления и горячего водоснабжения производственных помещений. Экономия топлива составит не менее 3% топливопотребления печи. Утилизация теплоты уходящих газов печей ФТЛ-2 и ВНИИХП-II-I-57 снижает удельный расход топлива на выпечку тонны продукции в среднем на 3 кг у.т./т, что составляет до 7% удельного топливопотребления этих печей. Успешный опыт утилизации теплоты уходящих газов печей с внекамерным нагревом накоплен во многих зарубежных странах (например, в Австралии). К примеру, теплообменник, используемый на одном из предприятий в Австралии, состоял из комплекта тепловых труб в блоке, установленном между воздуховодами уходящих газов хлебопекарной печи и подачи воздуха расстоечного шкафа. Блок тепловых труб позволял утилизировать теплоту печи для использования в процессе расстойки. Вторичная теплота, доступная для утилизации, характеризовалась следующими параметрами: 20-45 кВт при эффективности около 65%, скорость воздуха в воздуховоде -- 1,5 м/сек. Эта схема полностью покрывала потребность предприятия в теплоте для процесса брожения теста, делая ненужными газовые нагреватели и паровые батареи. При сравнении затрат на установку оборудования для утилизации вторичной теплоты и эксплуатационных издержек газового котла при его работе в трехсменном режиме простой срок окупаемости составил около 1,5 года.

Пекарные камеры.

Срок службы промышленной печи измеряется десятилетиями, и все это время необходимо проводить техобслуживание. Обмуровка печи проектируется с таким расчетом, чтобы минимизировать теплопотери. Если температура поверхности поднимается до 45° С или выше, рекомендуется обследовать панели и крепежные детали. Качество прокладок на смотровых лючках печи со временем ухудшается; их необходимо осматривать и менять по мере необходимости. Значительной экономии можно достичь, если уменьшить утечки горячего воздуха и приток в пекарную камеру замещающего его более холодного воздуха окружающей среды.

Выгрузка хлеба.

Выгрузка или высвобождение хлеба из форм происходит в два этапа. Сначала буханка высвобождается с помощью сжатого воздуха, подаваемого через форсунки на буханки/формы, и таким образом приподнимается над формой. Затем хлеб окончательно вынимается с помощью вакуума, обеспечиваемого сверху на буханках через гибкие патрубки (устройство для выгрузки из форм).

Использование воздушного ножа может снизить потребление сжатого воздуха, повысить эффективность регулирования и снизить уровень шума на прилегающей территории. Установка частотно-регулируемых приводов (ЧРП) позволяет обеспечить необходимое ускорение и регулирование скорости вытяжных вентиляторов и, приводит к снижению пускового и рабочего тока. Мощность, потребляемая электродвигателем, связана квадратичной зависимостью с величиной силы тока, и поэтому самой большой экономии можно достичь путем повышения эффективности регулирования.

Охлаждение продукта.

Охлаждение хлеба обычно осуществляется путем обдува отфильтрованным и обработанным воздухом, подаваемым вентиляторами, с тщательным регулированием расхода. Для достижения равномерного охлаждения всех рядов изделий необходима постоянная скорость воздушного потока. Обычно в каждый момент времени в работе могут находиться шесть и более вентиляторов мощностью 22 кВт каждый. Более эффективные электродвигатели могут привести к снижению потребления электроэнергии благодаря сокращению потерь. Установив более эффективные электродвигатели на охлаждающие вентиляторы, можно сэкономить 3% потребляемой энергии. Стоимость таких электродвигателей часто не намного выше, чем обычных. К примеру, КПД эффективного электродвигателя мощностью 22 кВт составляет 93,5% (в то время как КПД обычного, стандартного электродвигателя той же мощности равен 90,5%). Экономия энергии в денежном эквиваленте в расчете на один электродвигатель, работающий в три смены 5 дней в неделю в течение 51 недели при загрузке 75%, составляет около 5 тыс. руб. при тарифе на электроэнергию 1,4 руб./кВт*ч. В случае замены неисправного стандартного электродвигателя на более эффективный срок окупаемости может быть очень мал.

Методы снижения потребления воды

В хлебопекарном производстве большая часть воды используется на технические нужды, что приводит к увеличению объема сбрасываемых сточных вод. Мероприятия по снижению потребления воды приводят к уменьшению как забора воды, так и ее отведения.

Вода является ценным ресурсом, широко применяемым для обслуживания производственного процесса, который, однако, может стать источником «скрытых» затрат предприятия. Сокращая количество потребляемой воды, предприятия экономят на затратах на водоснабжение, водоотведение, а, кроме того, снижают вредное воздействие на окружающую среду. Если сокращается потребление горячей воды, можно достичь еще большей экономии энергии. В табл. 5 показаны обычные способы экономии воды на промышленных предприятиях.

Предприятиям, взявшим на вооружение системный подход к сокращению потребления воды, обычно удается снизить водопотребление на 20-50%. Мероприятия Возможная экономия

Таблица 5

Типичные меры по сокращению потребления воды

Меры	Эффективность
Применение замкнутого контура	90%
Применение замкнутого контура с подготовкой	60%
Установка автоматических клапанов	15%
Ополаскивание встречным потоком	40%
Использование оборотной системы охлаждения компрессоров	90%

Методы по снижению выбросов атмосферный воздух

Практически все источники выбросов мучной пыли находятся на складах. Это могут быть как организованные источники - при наличии аспирационных установок, так и неорганизованные (окна и т.п.).

Снижение неорганизованных выбросов мучной пыли с площадок бестарного хранения можно добиться, ограждая их при помощи экранов или стен. В случае, когда выбросы мучной пыли неизбежны, например, при разгрузке сырья, их можно свести к минимуму, снижая скорость разгрузки.

Снижение организованных выбросов загрязняющих можно добиться путем установления пылегазоочистного оборудования. Например, рукавные фильтры, сепараторы мокрой очистки, электрофильтры.

В рукавных фильтрах отходящие газы проходят сквозь рукав, а частицы мучной пыли задерживаются на поверхности фильтра, образуя корж. Степень удаления пыли при использовании таких фильтров очень высока и в зависимости от размеров частиц может превышать 98 и достигать 99%. Процесс регенерации происходит за счет периодического повышения давления на чистой стороне фильтра. Рукавные фильтры, особенно с регенерацией за счет пульсации давления, производят при работе существенный шум, кроме того, при большом перепаде давления может повышаться расход электроэнергии. Несмотря на это, рукавные фильтры являются самым распространенным пылегазоочистным оборудованием в силу простоты использования и минимальных затрат.

В сепараторах мокрой очистки удаление пыли из отходящих газов происходит при непосредственном контакте между отходящими газами и промывной жидкостью (водой), частицы пыли захватываются жидкостью и смываются. В зависимости от конструкции и принципа действия выделяют различные типы сепараторов мокрой очистки (например, скрубберы Вентури). При мокрой очистке вредные вещества переходят из газовой среды в жидкость, что влечет за собой необходимость очистки стоков (суспензий) и дополнительные энергозатраты.

Действие электрофильтра основано на том, что загрязненный воздух поступают в камеру с двумя электродами, на один из которых подают высокое (до 100 кВ) напряжение. Газы ионизируются, образующиеся ионы адсорбируются частицами пыли, и на поверхности этих частиц возникает электрический заряд. Под действием электростатических сил пыль отталкивается от первого электрода и притягивается ко второму, на который оседает и удаляется из газового потока. Недостатками данного метода являются опасность взрыва, особенно при использовании систем сухой электрофильтрации и повышенный расход энергии при работе электрофильтров (тем не менее, меньший по сравнению с другими системами фильтрации перепад давлений ведет к уменьшению расхода электроэнергии вентиляторами для отсоса загрязненного воздуха).

Методы по снижению сбросов сточных вод

Проблема снижения негативного воздействия на окружающую среду при сбросе сточных вод имеет два пути решения:

1. Снижение потребления воды на технические и бытовые нужды и, соответственно, снижение объема сбрасываемых вод.

2. Организация очистки сточных вод от загрязняющих веществ.

Снижение потребления воды на технические и бытовые нужды было рассмотрено выше.

Организация очистки сточных вод позволяет добиться минимального сброса загрязняющих веществ в канализацию или водные объекты.

Как упонималось выше, основными загрязнителями сточных вод хлебопекарной промышленности являются БПК, ХПК, взвешенные вещества, анионные ПАВ, жиры, органические соединения.

Для эффективной очистки сточных вод необходимо использовать несколько стадий очистки:

- механическая очистка для удаления грубодисперсных и легких частиц (крошки хлеба, муки, жиры). Для этого можно использовать механические решетки, жироуловители, гидроциклоны. Наиболее приемлемым будет использование жироуловителей, ввиду того, что в состав сточных вод входят жиры;

- основная стадия, на которой как правило используется биологическая очистка (аэротенки, биофильтры, биореакторы и др.). Биологическая очистка позволяет удалить такие загрязняющие вещества, как, БПК, ХПК, остатки жиров;

- глубокая доочистка и обеззараживание позволяют удалить остаточные загрязняющие вещества с небольшой концентрацией и микроорганизмы. В качестве сооружений глубокой доочистки могут использоваться фильтры, адсорберы, установки коагулирования и др. Наиболее распространены фильтры различных модификаций (каркасно-засыпной, скорый и др.). Обеззараживание может производиться хлорирование, озонированием, ультрафиолетом, ультразвуком.

Методы по снижению образования отходов

Правильной организацией работы мучных складов с соблюдением технологических рецептур, осуществлением тщательного контроля за состоянием и работой механизмов и оборудования, а также за исправным состоянием тарного хозяйства отходы производства можно резко снизить (до 0,1% и меньше).

Так, при приемке муки следует тщательно следить за целостностью мешков. Порванные мешки складывают отдельно, и находящуюся в них муку используют в первую очередь. Мешки с разорвавшейся сшивкой зашивают и складывают в общий штабель.

При засыпке муки в завальную яму или через грохот каждый освободившийся мешок обрабатывают на мешкотряске и собирают отдельно выбой муки.

Наиболее эффективным методом снижения образования отходов мучки является бестарное хранение и транспортировка муки.

Каждую тестомесильную машину следует оборудовать специальными раздвижными железными корытцами-поддонами, чтобы крошки теста или муки при замесе не падали на пол.

У разделочных машин и всех видов транспортеров, передающих куски теста, устанавливаются поддоны, собирающие выпавшие куски.

Вес куска теста должен быть установлен с таким расчетом, чтобы в конце расстойки тесто не вытекало через край формы. Крошки хлеба, остающиеся на столах для выбивки хлеба из форм, собираются в специальную тару.

Мучную пыль (мучку) и смет реализуют на корм скоту. Также одним из способов переработки муки является получение кислотного декстрина. Для этого отходы муки очищают от посторонних примесей, пропускают через сито. Далее муку подкисляют соляной кислотой, просеивают, просушивают при 100-105°С и вторично просеивают.

Используемые отходы производства: горбушки сухарных плит; отходы, отбираемые на отдельных стадиях технологического процесса; лом от апробации изделий при отбраковке и возврат остатков готовой продукции из лаборатории после анализа и др., применяются в производстве для изготовления хлебной мочки, сухарей, кваса и др. Мочка - размоченный хлеб, который протирается через сито или пропускается через специальную мясорубку. Оптимальная дозировка мочки при выработке формового хлеба составляет 5%, при выработке подового хлеба - 3-4%. Зачерствевший или имеющий неправильную форму хлеб из пшеничной муки перерабатывают в сухари. Хлеб режут ломтиками и сушат в печах. Брак также перерабатывают на сухари, затем их дробят на куски с последующим перемолом в сухарную муку. Из брака и черствого ржаного хлеба приготавливают сухой хлебный квас.



Заключение

В России действует комплекс нормативных документов, позволяющих регулировать воздействие техногенной деятельности на состояние окружающей среды. Несмотря на это необходима разработка и реализация программы, обеспечивающей полный охват вредной и потенциально опасной продукции экологическими нормативами с одновременной их актуализацией. Нормирование качества окружающей природной среды осуществляется в основном через нормативы Госкомэкологии. Однако эти нормативы требуют серьезного развития в жесткой связи с нормативными актами других федеральных органов исполнительной власти - Госстандарта России, Минздрава России и др.

Регулирование воздействия вредных и потенциально опасных объектов на состояние окружающей производственной среды осуществляется в основном через стандарты ССБТ и нормы Минздрава России. И здесь назрела необходимость актуализации норм, заложенных в стандарты, приведение их в соответствие с мировой практикой.



Список литературы

1. Reference Document on Best Available Techniques in the Food, Drink and Milk Industries. Integrated Pollution Prevention and Control. August 2006.

2. Директива Совета Европейского Союза 96/61/EC от 24 сентября 1996 г. о комплексном предотвращении и контроле загрязнений.

3. Правила организации и введения технологического процесса на хлебопекарных предприятиях. - М.: Технический комитет по стандартизации №13, ГосНИИХП.

4. Снижение энергетических затрат на предприятиях хлебопекарной промышленности. Руководство по повышению рентабельности производства. - Международная финансовая корпорация.

5. ВНТП 02-92. Нормы технологического проектирования предприятий хлебопекарной промышленности. Часть I. Хлебозаводы.

6. А.С. Степанов. Комплексная оценка влияния хлебопекарных предприятий на компоненты окружающей среды. Диссертация на соискание ученой степени доктора наук, 2008 г.

7. Методические рекомендациии по планированию, учету и калькулированию себестоимости продукции на хлебопекарных предприятиях. - ГосНИИПХ, 2000 г.

8. Цыганова Т. Б. Технология хлебопекарного производства. - М.: ПрофОбрИздат, 2002 г.