3.3 Úrovně spotřeby a emisí v některých jednotlivých odvětvích FDM

Kapitola 3

3.3

Úrovně spotřeby a e misí v některých jednotlivých odvětvích FDM

Jednotkové operace v konkrétních odvětvích jsou popsány v části 2.2. Tabulka 3.9 ukazuje přehled uváděných spotřeb vody a objemů odpadních vod pro některá odvětví FDM . Některé z těchto hodnot spotřeby a emisí jsou rozporné.

166

Kapitola 3 Obor Maso a drůbež Ryby Filetování sleďů Makrela Bílé ryby Zpracování garnátů Ovoce a zelenina 1 Konzervované ovoce v plechovkách Ovocné šťávy Konzervovaná zelenina v plechovkách Zmrazená zelenina Hluboko zmrazená zelenina Konzervovaná zelenina (ne v konzervách) Brambory Džemy Kojenecká výživa Škrob Kukuřičný P šeničný Bramborový Mléčné výrobky2 Mléko a jogurt Sýry Sušené mléko, sýry a/nebo tekuté produkty Mléko a jogurt Sýry Sušené mléko, sýry a/nebo tekuté produkty Pivo Cukrovka

Spotřeba vody 2-20 m3/t

Objem odpadní vody 10-25 m3/t

3,3-10 m3/t 20-30 m3/t 4,8-9,8 m3/t 23-32 m3/t 2,5-4,0 m3/t 6,5 m3/t 3,5-6,0 m3/t 5,0-8,5 m3/t 2,5-5,0 m3/t 5,9-11 m3/t 2,4-9,0 m3/t 6 m3/t 6,0-9,0 m3/t 1,7-3 m3/t 1,7-2,5 m3/t 0,7-1,5 m3/t 0,6-4,1 l/l 1,2-3,8 l/l 0,69-6,3 l/l 0,8-25 m3/t 1-60 m3/t 1,2-60 m3/t 0,32-1 m3/hl 0,23 3-1,5 m3/t

Jednotka

Zdroj

**

[41, Nordic Council of Ministers, 2001, 89, Italian contribution, 2001]

2-40 m3/t

**

[27, ATV, 2000, 28, Nordic Council of Ministers, 1997]

11-23 m3/t

*

[5, Derden A Vercaemst P and Dijkmans R, 1999, 74, Greek Ministry for the Environment, 211, 134, AWARENET, 2002, 140 Worlf Bank (IBRD), et al., 1998]

**

[115, CIAA-AAC-UFE, 2002, 152, Austria, 2002]

1,4 m3/t 1,8 m3/t 2 m3/t 1-5 l/kg

[152, Austria, 2002] [42, Nordic Council of Ministers, et al. 2001]

0,9-25 m3/t 0,7-60 m3/t 0,4-60 m3/t 0,24-0,9 m3/hl

** [160, European Dairy Association, 2002] * **

[69, Environment Agency of England and Wales, 2001, 199, Finland, 2003] [139, Nielsen E.H. Lehmann, 2002, 152, Austria, 2002]

167

Kapitola 3

Odvětví Rostlinné oleje Výroba surového oleje Chemická neutralizace Dezodorace Ztužování Chemická rafinace Výroba olivového oleje Tradiční proces Třístupňový proces Dvoustupňový proces Nealkoholické a alkoholické nápoje 1 Nepoužitelné pro zpracování rajčat. 2 Nepoužitelné pro zpracování zmrzliny. 3 S výjimkou chladící vody * Na jednotku produktu **Na jednotku suroviny

Spotřeba vody

Objem odpadní vody

0,2-14 m3/t 1-1,5 m3/t 10-30 m3/t 2,2-7 m3/t 0,25-0,8 m3/t 5 m3/t

0,2-14 m3/t 1-1,5 m3/t 10-30 m3/t

**

14-35 m3/t

*

6-14 m3/m3

2-5 m3/t 6-8 m3/t 0,33-0.35 m3/t 0,8-3,6 m3/m3

Jednotka

Zdroj

[65, Germany, 2002, 74, Greek Ministry for the Environment, 2001, 109, CIAA-FEDIOL, 2002, 134, AWARENET, 2002, 140, World Bank (IBRD), et al., 1998, 182, Germany, 2003, 185, CIAA-FEDIOL, 2004] [142, IMPEL, 2002]

*

[74, Greek Ministry for the Environment, 2001, 86, Junta de Andalucia and Agencia de Medio Ambiente, 1994] [51, Environwise (UK), 1998]

Tato tabulka shrnuje data, uvedená v části 3.3. některé spotřeby vody a objemy odpadních vod jsou rozporné. Nejsou k dispozici údaje o použitých procesech, provozních podmínkách a metodách odběru vzorlků.

Tabulka 3.9: Přehled spotřeb vody a objemů odpadních vod v sektoru FDM

168

Kapitola 3

3.3.1 Maso a drůbež 3.3.1.1

Obecné informace

3.1.1.1.1

Voda

Hlavní dopad na životní prostředí z výroby masa a drůbeže má produkce odpadních vod. Největší objemy vody se používají na mytí a rozmrazování masa. Uváděná 3 spotřeba vody činí asi 3 až 5 m /t. Voda použitá na rozmrazování může být recirkulována v uzavřeném oběhu a znovu použita [182, Germany, 2003]. K jiným procesům, které vykazují vysokou spotřebu vody, patří např. pasterace, chlazení, čistění, úklid a desinfekce. Přísná hygienická opatření se uplatňují na dělení a chlazení jatečných trupů, což vede na poměrně velká množství odpadních vod, pocházejících z čistění zařízení a výrobny. 3.3.1.1.2 Atmosf érické emise

Znečistění atmosféry má původ zejména v provozu kotlů a udíren. Zápach může být obtížný. Chladiva mohou unikat a způsobovat znečistění ovzduší. 3.3.1.1.3

Pevný výstup

Dělení a odstraňování kostí z masa a drůbeže produkuje kosti, tuk a kůže. Používání živočišných vedlejších produktů se řídí nařízením č. 1774/2002/ES [188, Ec, 2002]. Kosti a tuk mohou být použity např. pro výrobu klihu a detergentů nebo pro výrobu želatiny, kterou pak lze v některých případech použít v průmyslu potravin a farmaceutik. Některé vedlejší živočišné produkty musí být zlikvidovány jako odpad. Pevný výstup může vznikat také v operacích balení jako např. obalový odpad. Podíl jatečných trupů, považovaný za vedlejší produkty, ukazuje tabulka 3.10.

Kosti Tuk Kůže

Vedlejší produkty dělení/vykosťování (v % hmotnosti jatečného trupu) Hovězí P rasata Drůbež 5 – 9,5 1–2 12 3-6 6 1-2

Tabulka 3.10: Vedlejší produkty dělení a odstraňování kostí z masa [134, AWAREN ET, 2002] 3.3.1.1.4 Energie

V procesech obsahujících tepelné zpracování či úpravy, jako je vaření, ohřívání ve vodě, pasterace, sterilace, sušení či uzení. K dalším operacím, které jsou náročné na energii, patří chlazení, zmrazování, rozmrazování, čistění, úklid a desinfekce. 3.3.1.2

Výroba masa a drů beže

3.3.1.2.1

Obecné informace

Do této kategorie patří velké množství výrobků a zpracovatelských technologií, které není možné jednotlivě probírat. Všechny linky, zařízení a provozní prostory, které nejsou ve vyhrazených suchých prostorech, vyžadují mokré čistění, kterým se produkuje odpadní voda, kontaminovaná produktem, surovinami a čistícími chemikáliemi. Jestliže se odpad splachuje do kanalizace, zvýší se ChSK, obsah tuku a suspendovaných pevných látek v odpadní vodě. 169

Kapitola 3 M etody ohřevu ve vodě, kde dochází k přímému styku produktu s vodou nebo parou jsou zdrojem odpadní vody, podobně jako operace chlazení, ochlazování, zmrazování a plnění. Přísady, přidávané do masa, se pravděpodobně také dostanou do proudu odpadní vody v důsledky čistění zařízení a rozlití. Ty, které se používají ve velkých množstvích (např. panáda, strouhanka, olej) mohou významně přispívat k hladinám BSK, TSS a FOG v odpadní vodě. Uvádí se, že ve Spojeném království čerstvá masa, zvláště hovězí maso horší jakosti, jsou často zpracovávána enzymy původem z rostlin či plísní, aby se zlepšila jejich jemnost. M aso se buď zkrápí roztokem enzymů, nebo se do něj noří. Provozovatelé musí zajistit, že je vypouštění enzymatických roztoků omezeno na nejmenší míru. Enzymy jsou složité organické struktury a jako takové přispívají k BSK a mohou potenciálně ovlivňovat biologické procesy v ČOV [13, Environment Agency of England and Wales, 2000 1998]. Itálie uvádí, že u nich se tato technologie nepoužívá [184, Italy, 2003]. Tabulka 3.11 shrnuje úrovně spotřeby a emisí, vyjádřené na tunu hotového produktu, pro výrobu vařené šunky v italském masném průmyslu. Proudový diagram výroby vařené šunky a plecka je uveden na obr. 2.4. Jednotková operace

Vařená šunka Spotřeba vody

Číslo

Popis

A.1

E.3 E.5 E.6 E.7 E.8 F.3 H.1 U.1 U.2 U.3

Manipulace s materiály, vybalení, skladování Třídění, prosévání, klasifikace, luštění, ořezávání Mytí a rozmrazování Řezání, krájení, sekání, sekání nadrobno, mělnění Míchání, směšování, konšování, homogenizace Tvarování, formování, protlačování Solení, nasolování, nakládání Uzení Potahování, postřikování, obalování, aglomerace, enkapsulace Ohřívání a vaření Pražení Smažení Temperování Pasteurace, sterilace, UHT Dehydrat ace (pevná látka na pevnou látku) Balení, plnění Čistění a desinfekce Výroba a spotřeba energie Úprava vody (vody vstupující do procesu)

U.4 U.5

Výroba podtlaku Chlazení

A.2 A.4 B.1 B.2 B.4 D.7 D.8 D.12

1

Vy šší hodnota platí pro rozmrazování vodou. ∗ nízká spotřeba/emise

(m 3/t)

0 - 15

0,5

2,5

Zátěž odpadní vody (kg ChSK/t)

∗∗∗

∗

Tepelná Elektřina energie (kWh/t) (kg páry/t)

∗∗ (plasty , lepenka)

∗

∗(maso)

∗

∗∗ (tuk) ∗∗(maso)

∗ ∗∗

∗(maso)

∗

∗(maso) ∗∗ (sůl) ∗(popel) ∗(prach)

∗ ∗

∗∗∗

∗ ∗(prach) ∗(plasty) ∗∗

0,25

∗∗ ∗ ∗(pry sky řic e) ∗∗

4 - 18 1

∗∗

∗∗

∗

∗∗ ∗∗ ∗∗

∗ ∗ ∗∗ ∗ ∗∗ ∗

∗∗ ∗∗∗

∗(prach)

∗

Celkem

Pevný výstup (kg/t)

∗

∗ ∗∗

10 - 21

∗∗ střední spotřeba/ emise ∗∗∗ vy soká spotřeba/emise.

Tabulka 3.11: Úrovně spotřeby a emisí pro výrobu vařené šunky v Itálii [89, Italian contribution, 2001] 170

Kapitola 3 3.3.1.2.2

Výroba salámů a měkkých uzenin

Hlavní ekologické faktory související s výrobou uzenin se týkají procesů uzení a chlazení. Dřevný kouř obsahuje mnohé sloučeniny, které vyvolávají obavy z hlediska ochrany zdraví. jsou to např. polycyklické aromatické uhlovodíky (PAH), fenoly, dusitany a N-nitroso- sloučeniny plus oxid uhelnatý. Jak udírny, tak místnosti je tudíž třeba řádně větrat. Kouř může v okolí vyvolávat problémy se zápachem. Intenzita zápachu v emisích z udírny závisí na procesu uzení, větrání a podmínkách sušení. Typická síla zápachu 3 v nečistěném vzduchu bývá 5000 až 20000 OU/m . M okrá pračka pro čistění emisí 3 z udírny má typickou účinnost 50 až 70 %, měřeno v OU/m . Ve výfuku z moderního provozu teplé udírny a varny byl naměřen obsah uhlíku 1000 ppm. Po spálení při 815°C a ochlazení na 26°C bylo naměřeno 5 ppm uhlíku. Podle norského výzkumu se udávají následující úrovně znečistění z procesu uzení, vztažené na tunu produktu: 0,3 kg CO, 0,15 kg anorganických částic a 0,2 kg TOC. Při vyšetřování varné/udírenské komory byly po spálení kouřových plynů zjištěny tyto 3 hodnoty emisí: 7 mg TOC/m nebo 0,2 mg TOC/t uzenin. Plyn neobsahoval CO. V udírnách se na udících tyčích a rámech usazují saze a dehtové sloučeniny. M usí být proto odstraňovány, což se často provádí účinnými alkalickými detergenty. Odpadní voda z udírny může tudíž obsahovat velké množství chemických sloučenin. O používání zdrojů a znečisťování z výroby salámů a vídeňských párků jsou k dispozici jen velmi omezené informace. Jedním z důvodů je, že závod pro zpracování masa nebo jatky mohou vyvíjet řadu jiných aktivit, než jsou zde uváděné činnosti a že tyto společnosti nemají číselné údaje o spotřebách a znečistění pro jednotlivé linky dostatečně oddělené. Produkt

Jednotky*

Země m3/t§ Voda Elektřina kWh/t Teplo kWh/t Rekuperace kWh/t Celková energie kWh/t BSK kg/t N g/t P g/t *Vztaženo na tunu hotového výrobku

Salám Dánsko 7,5 neznáma 1240 neznáma neznáma

Salám Dánsko 5,3 1000 900 230 2130 4,7 300 140

Různé Švédsko 7,7 750 1000 250 2000 15

Různé měkké uzeniny Norsko 10 1300 450 neznáma 1750 8-10

Tabulka 3.12: Měrné spotřeby vody a energie a emise odpadní vody ve výrobě salámů a měkkých uzenin [41, Nordic Council of Ministers, 2001] Tabulka 3.13 shrnuje úrovně spotřeby a emisí, vyjádřené na tunu hotového produktu, pro výrobu konzervovaných masných výrobků v italském masném průmyslu.

171

Kapitola 3

Číslo

Konzervované produkty, např. měkké u zeniny, upravené vepřové , šunka, slanina, atd. Spotřeba Zátěž Pevný Tepelná Jednotková operace vody odpadní výstup Elektřina energie vody 3 m /t kg kg/t kWh/t kg páry/t Popis ChSK/t ∗∗ (plasty , lepenka)

∗

∗(maso)

∗

∗∗ (tuk)

∗

Řezání, krájení, sekání, sekání nadrobno, mělnění

∗∗(maso)

∗∗

B.2

Míchání, směšování, konšování, homogenizace

∗(maso)

∗

B.4

Tvarování, formování, protlačování

∗(maso)

∗

D.7

Solení, nasolování, nakládání

∗∗ (sůl)

∗

D.8

Uzení

F.3

Dehydrat ace (pevná látka na pevnou látku)

∗(prach)

∗∗∗

H.1

Balení, plnění

∗(plasty)

∗∗

U.1

Čistění a desinfekce

∗∗

∗

U.2

Výroba a spotřeba energie

∗

∗∗

U.3

Používání vody

U.4

Výroba podtlaku

U.5

Chlazení

A.1

Manipulace s materiály, vybalení, skladování

A.2

Třídění, prosévání, klasifikace, luštění, ořezávání

A.4

Mytí a rozmrazování

B.1

Celkem pro typickou výrobnu

∗

∗∗∗

∗

∗∗

∗∗

∗(pry sky řice)

∗∗∗

∗

∗ ∗

∗∗

10 - 20 1

20 - 25

∗∗

35 - 50

2500 - 4000 2

(Všechny jednotkové operace se neprovádějí v každé výrobně, takže úhrnné hodnoty nejsou součtem úrovní pro každou jednotkovou operaci.) 1

Vy šší hodnota platí pro rozmrazování vodou.

2

Tepelná + elektrická (1300 – 1400 kWh/t + 150 – 180 m 3 methanu/t) ∗ nízká spotřeba/emise ∗∗ střední spotřeba/ emise ∗∗∗ vy soká spotřeba/emise.

Tabulka 3.13: Úrovně spotřeby a emisí pro výrobu konzervovaných masných výrobků v Itálii [89, Italian contribution, 2001] 3.3.1.3

Konzervace masa a drůbeže

3.3.1.3.1

Zmrazování

Jediná odpadní voda, vznikající při zmrazování, je přetok z chladícího systému a voda z odmrazování mrazícího zařízení, viz též část 3.2.47. 3.3.1.3.2

Nakládání a zrání

Solení a nasolování zrací solí může do odpadních vod zanášet NaCl a Na2NO3. Provozovatelé potřebují snížit na minimum nadprodukci solanky nebo láku) a také produkci solanky či láku neodpovídající normám. Nejenom že to znamená vyhazování suroviny, 172

Kapitola 3 ale nadbytečný odpadní solný roztok má také škodlivé účinky na ČOV, pokud se vypouští ve větších množstvích. Chloridové solanky a láky se v ČOV neodstraní, jen rozředí. Tradiční suchou konzervaci provádí několik malých a úzce specializovaných společností. Z tohoto procesu odcházejí pouze malá množství odpadních vod z ohřevu ve vodě. Tabulka 3.14 shrnuje úrovně spotřeby a emisí, vyjádřené na tunu hotového produktu, pro výrobu syrové zrající šunky v italském masném průmyslu. Proudový diagram výroby zrající šunky je uveden na obr. 2.5. Jednotková operace

Zrající (nasolovaná) šunka Spotřeba Zátěž vody odpadní vody m3/t kg ChSK/t

Číslo

Popis

A.1

Manipulace s materiály, vybalení, skladování Třídění, prosévání, klasifikace, luštění, ořezávání Mytí a rozmrazování Řezání, krájení, sekání, sekání nadrobno, mělnění Míchání, směšování, konšování, homogenizace Tvarování, formování, protlačování Solení, nasolování, nakládání Uzení (špek a uherský salám) Dehydrat ace (pevné látky na pevnou látku) Balení, plnění Čistění a desinfekce Výroba a spotřeba energie Úprava vody (vody vstupující do procesu) Výroba podtlaku Chlazení

A.2 A.4 B.1 B.2 B.4 D.7 D.8 F.3 H.1 U.1 U.2 U.3 U.4 U.5

Celkem pro typickou výrobnu (Všechny jednotkové operace se neprovádějí v každé výrobně, takže úhrnné hodnoty nejsou součtem úrovní pro každou jednotkovou operaci.) 1

∗ (∗∗1 )

∗∗∗

∗∗∗ ∗∗ ∗

∗∗ ∗

2 - 201

20 - 25

∗∗

Pevný výstup

Tepelná Elektřina energie

kg/t

kWh/t

∗∗ (plasty , lepenka)

∗

∗(maso)

∗

∗∗ (tuk) ∗∗(maso)

∗ ∗∗

∗(maso)

∗

∗(maso) ∗∗ (sůl) ∗(popel) ∗(prach) ∗(plasty)

∗ ∗

∗

∗(pry sky řice 35 - 50

kg páry/t

∗∗

∗ ∗∗∗ ∗∗∗ ∗∗ ∗ ∗ ∗∗ ∗ ∗ ∗∗ 2500 - 40002

Vy šší hodnota platí pro rozmrazování vodou.

2

Tepelná + elektrická (1300 – 1400 kWh/t + 150 – 180 m 3 methanu/t) ∗ nízká spotřeba/emise ∗∗ střední spotřeba/ emise ∗∗∗ vy soká spotřeba/emise.

Tabulka 3.14: Úrovně spotřeby a emisí pro výrobu zrající šunky v Itálii [89, Italian contribution, 2001] 3.3.1.3.3 Uzení

Nejčastěji udí nasolené maso, lze je však udit i produkty z čerstvého masa, které se před podáváním vaří. Tradiční technologie uzení se opírají o doutnající dřevo nebo piliny a neprodukují odpadní vody. Alternativní masová produkce může používat tzv. tekutý kouř, připravovaný rozkladnou destilací dřeva a nanášený postřikem, ponorem nebo rozprašováním. Kontaminovaná odpadní voda vzniká tehdy, když se myjí nádoby nebo zařízení, přicházející s tekutým kouřem do styku.

173

Kapitola 3 V průběhu působení kouře na masné výrobky část složek kouře kondenzuje na stěnách komor. Dehtovité vrstvy se odstraňují horkou vodou a alkalickým čistícím roztokem. tato voda je silně kontaminována a je třeba ji likvidovat samostatně. M á hodnotu COD 20000 – 100000 mg/, pH 12 – 14, fenolový index 20 – 480 mg/ a úroveň PAH 1 – 5 mg/. 3.3.1.3.4

Sušení

Sušená masa se nasolují, poté následuje sušení při nízké relativní vlhkosti. Pokud není nutné kondenzovat páru z odchozích plynů ze sušárny z důvodů potlačování pachu, žádná odpadní voda se neprodukuje. 3.3.1.3.5 Výroba konzerv

Používání horké vody nebo přímého ohřevu parou pro účely vaření vede k produkci vody kontaminované tukem, bílkovinami a kousky masa. M aso v konzervách musí být tepelně zpracováno pro dosažení pasterace a stability při skladování. Značná množství vody se spotřebují také na mytí plechovek před a po naplnění a na jejich chlazení. Tabulka 3.15 shrnuje úrovně spotřeby a emisí, vyjádřené na tunu hotového produktu, pro výrobu masa v konzervách v italském masném průmyslu. Proudový diagram výroby zrající šunky je uveden na obr. 2.3.

Číslo A.1 A.4 B.1 E.8 G.1 H.1 U.1 U.2 U.3 U.4 U.5

Výroba masových konzerv Spotřeba Zátěž Jednotková operace/technologie vody odpadní vody m3/t kg Popis ChSK/t

Manipulace s materiály, vybalení, skladování Mytí a rozmrazování Řezání, krájení, sekání, sekání nadrobno, mělnění Pasterace, sterilace, UHT Ochlazování, chlazení Balení, plnění Čistění a desinfekce Výroba a spotřeba energie Úprava vody (vody vstupující do procesu) Výroba podtlaku Chlazení

Celkem pro typickou výrobnu (Všechny jednotkové operace se neprovádějí v každé výrobně, takže úhrnné hodnoty nejsou součtem úrovní pro každou jednotkovou operaci.) 1 2 3

6 - 12

Pevný výstup kg/t

kWh/t

181

1-2 0,5 – 1,5

1-2

1,5 – 3,5 1,5 – 3,5 0,5 – 2,0 1-2

Tepelná Elektřina energie

2-4 1-2 20

0,7 2

kg páry/t

800-900

100-120 5 - 10

13

10 - 18

20 - 25

20 - 30

150-400

800-900

Plasty , lepenka Plechovky Kal, pry skyřice

Tabulka 3.15: Úrovně spotřeby a emisí pro výrobu masových konzerv v Itálii [89, Italian contribution, 2001]

174

Kapitola 3

3.3.2 Ryby, měkkýši a korýši Důležité ekologické dopady, spojené s provozem zpracování ryb, jsou vysoká spotřeba vody, spotřeba energie a vypouštění odpadních vod s vysokou koncentrací organických látek, způsobenou přítomností olejů, bílkovin a suspendovaných pevných látek. Odpadní voda může obsahovat také velká množství fosforečnanů, dusičnanů a chloridů. U některých závodů mohou představovat problémy také hluk, zápach a pevný odpad. M imo to, protože suroviny i produkty se v porovnání s jinými produkty FDM velmi snadno kazí, pokud nejsou řádně chlazeny, výtěžky produktu klesají a ztráty na produktu přispívají k zatížení pevným a kapalným odpadem. Tento pevný odpad může být použit pro výrobu rybí moučky. 3.3.2.1 S potřeba vody Aby splňoval normy jakosti a hygieny, rybný průmysl používá velká množství vody. Spotřebuje se hlavně na operace čistění a mytí a chlazení a na dopravu ryb. Výroba rybích konzerv a výroba filetů spotřebují velká množství vody, např. na čistění a mazání 3 filetovacích strojů. Typická čísla spotřeby čerstvé vody udávají 1 m /t ryb pro rozmrazování, 5 až 11 m3/t ryb pro filetování a 15 m3/t ryb pro konzervování (v plechovkách). Voda se používá pro dopravu ryb a vnitřností, pro čistění a úklid výrobny a zařízení, pro praní surovin a produktů a pro rozmrazování. Uváděné spotřeba vody a měrná zatížení ChSK pro tradiční zpracování ryb shrnuje tabulka 3.16. Výroba Filetování sleďů Makrela Čistěná a zbavená hlavy Včetně rozmrazení Zpracování bílých ryb Čerstvé ryby Včetně rozmrazení Zpracování garnátů

Spotřeba vody (m3 /t surových ryb) 3,3 – 10

ChSK (kg/t surových ryb) až 95

20 26 – 32

270

4,8 9,8 23 - 32

5 - 36 100 - 130

Tabulka 3.16: Měrná spotřeba vody a organické ztížení v severských zemích [28, Nordic Council of Ministers 1997] 3.3.2.4 Odpadní voda Většina vody, spotřebované při zpracování ryb, odchází jako odpadní voda. Odpadní voda, související s procesem, vzniká v různých krocích procesu, např. rozmrazování, praní a odstraňování ledu, odřezávání hlav, filetování, stahování kůže, začisťování/ořezávání a při mytí zařízení a podlah. Pokud se jako surovina používají zmrazené ryby, je potřebný krok rozmrazování a organické znečistění odpadní vody je poměrně malé. Odstraňování šupin se normálně provádí v rotačních děrovaných bubnech. Šupiny se odplavují velkým množstvím vody 3 - 10 – 15 m /t ryb. Tvoří se velké objemy odpadní vody a organického znečistění. Pokud se filety stahují, není odšupinování nezbytné. Při automatických procesech filetování a kuchání se voda používá pro „namazání“ ryb, když procházejí strojem. pro některé druhy, jako je makrela, je k odstranění kůže potřebná horká alkalická lázeň a odpadní voda pak musí být před vypuštěním zneutralizována. 175

Kapitola 3 Voda se používá pro čistění a oplachování ryb, z čehož vzniká odpadní voda, unášející odpad z ryb a vnitřnosti. Vnitřnosti a z tučných ryb obsahují vysoké hladiny oleje a rozpustných materiálů, takže odpadní vody z jejich filetování mají normálně vyšší hodnoty ChSK (3000 až 60000 mg/l), než vody z filetování bílých ryb (2000 až 6000 mg/l). Silně znečistěné průmyslové odpadní vody se tvoří jednak kvůli tomu, že pevný odpad je dlouho ve styku s vodou, jednak proto, že se do vody dostává krev. Při automatickém stahování kůže se ryba přetahuje přes mrazící buben. K čistění a mazání stroje se používá voda. Stahováním tučných ryb se do odpadní vody uvolňují velká kvanta oleje. Proces stahování přispívá k celkovému organickému znečistění odpadních vod z výroben rybího filé asi jednou třetinou. Protože se kuchání tučných ryb provádí ve výrobně, kdežto bílé ryby se zbavují vnitřností již na moři, je to další důvod pro to, aby odpadní voda měla vyšší hodnoty ChSK a TSS. Uváděné charakteristiky odpadních vod z filetování ryb ukazuje tabulka 3.17. Filetování sleďů

Parametr BSK7 Tuk Sušina Bílkoviny Celkový dusík Suspendované látky Spotřeba vody v m3/t

Průměr (mg/l)

Rozsah (mg/l)

10000 12000 20000 6000

5000 – 20000 2500 – 16000 5000 - 28000 -

Filetování tresek Koncentrace Zatí žení (mg/l) (kg/t ryb) 600- 1300 8 – 19 50 - 70 0,3 – 1,4 100 – 600 -

-

0,3 – 3,1 1,6 – 11,3

5

Tabulka 3.16: Odpadní voda z filetování ryb [134, AWAREN ET, 2002]. Při předvařování se voda použije několikrát a může se regenerovat. Asi 3-4 g oleje na kg tučných ryb, bílkoviny a kousky ryb se uvolňují do vody, přičemž olej vytváří vrstvu na hladině. Jestliže se předvaření provádí v solance (láku), přechází do odpadní vody velké množství solí. Některé druhy, např. makrela, se stahují pomocí teplé alkalické lázně. Následkem toho je voda alkalická a zpracuje se neutralizací. Odpadní voda obsahuje krev, maso, vnitřnosti, rozpustné bílkoviny a odpadní materiál a má vysoké hodnoty BSK, ChSK, TSS, FOG a fosfátů, ale také detergentů a dalších čistících prostředků. Poměrná množství a charakteristiky odpadní vody závisejí značně na výrobních linkách. Pro Německo jsou údaje uvedeny v tabulce 3.18. Výroba

Produkce odpadní vody 3

Sleď Čerstvé ryby Uzení ryb Nasolování lososů Hluboko zmrazené ryby Rozmrazování

m /t 17 – 40 asi 8 asi 8 asi 35 2 - 15

Suspendované pevné látky mg/l 220 - 1520 170 - 3650 14 - 845

B SK5

Tuky*

mg/l 2,3 – 4,0 1,0 - 6,25 1,0 – 1,7

mg/l 190 – 450 46 – 2500 24 – 180

0 - 70

30 - 1800

4 - 46

*Jako petroletherový extrakt

Tabulka 3.18: Typická produkce a charakteristiky odpadních vod ze zpracování ryb v Německu [27, ATV, 2000] 176

Kapitola 3 3.3.2.3 Pevný výstup M nožství pevných odpadů, vzniklých během zpracování ryb, se pohybuje v rozsahu 20 – 60 % hmotnosti úlovku a tvoří je kůže, vnitřnosti, kosti, hlavy, „péra“ hlavonožců, lastury atd. Když je například jakost ryb špatná, měkké filety se mohou zachycovat na stahovacím noži. Tím se snižuje výtěžek a zvyšuje produkce vedlejších produktů a odpadu. Část odpadní vody a téměř veškerý pevný výstup lze použít pro různé účely. Z vody z ohřevu lze získávat mastné kyseliny a chuťové látky. Vyřazené ryby se použijí do krmiv pro hospodářská zvířata či pro výrobu rybí moučky a rybího oleje a potom do potravin, krmiv a nátěrových hmot. Vedlejší produkty pocházející z filetování, stahování, řezání a konzervování se používají pro: • • • • • •

výrobu potravin, např. rybí moučky, přísad, surimi, polynenasycených mastných kyselin, želatiny a kolagenu výrobu krmiv pro hospodářská zvířata např. rybích proteinů, rybí siláže, hydrolyzátů rybích proteinů, krmiv pro domácí zvířata, rybího oleje a rozpustných produktů výrobu hnojiv, např. rozpustných rybích produktů, hydrolyzátů rybích proteinů výrobu léčiv, jako jsou želatina a kolagenu výrobu nátěrových hmot, např. rybího oleje, perleťových pigmentů a lepidel jako je rybí klíh výrobu kůži.

Tekutiny uvolněné z ryb mohou být zpracovány anaerobně k výrobě bioplynu. Hlavy, krunýře, skořápky, vnitřnosti, šrot atd. mají různá použití, např.: • • • •

ve výrobě krmiv např. rybí moučky, moučky z korýšů pro kočky a antaxanthinu pro akvakultury ve výrobě potravin, např. rybí moučky, chitinu a chitosanu ve výrobě flokulantů (vločkovacích činidel) pro čistění odpadních vod , např. chitinu a chitosanu ve výrobě léčiv např. chitinu či chitosanu.

Obrázek 3.3 ukazuje úrovně spotřeby a emisí procesních kroků při výrobě rybích konzerv.

177

Kapitola 3

KAPALNÝ ODPAD, OBJ./HM.

SLOŽENÍ ZÁTĚŽE

ODPADNÍ

RYBÍ

VO DA

KONZERVY

PEVNÝ ODPAD/ VEDL . PRODUKT

%HM. PEVNÉHO ODPADU

¾ 0,2 m 3/t

∗ChSK: 350 – 1700 m g/l

Prací voda

Vyřazené ryby

Tř ídění

3

¾ Prací voda ∗krev ∗susp. pevné látky (0,3-2,3 g/l) Krvavá voda ∗ChSK: 2500-5000 mg/l 0,5-1 m 3/t

∗olej: 0,2-2,5 g/l ∗susp. pevné látky (0,6-2,5 g/l) Voda na vaření ∗rozpustné protei ny ∗ChSK:12000 – 50000 m g/l ∗Cl: - 10 – 57 g/l

Filetování Kuchání Nařezání na kusy ¾ Předvaření

Hlavy Vnitřnosti Ocasy

20 – 40

s NaCl bez NaCl

¾ 17 m3/t

∗ChSK: 3000 – 5000 m g/l

Voda na m ytí

Ru ční staho vání a řezání

Kůže Červené m aso Kosti

15 - 20

¾ 0,1-0,3 m3/t

∗ChSK: 15000 – 5000 m g/l

Rozlití om áčky, oleje a láku

Konzervování

Zmetky

5

¾ 0,04 m 3/t

∗Stopy oleje či láku ∗Detergenty

3-7 m3/t

∗Stopy oleje či láku ∗Detergenty ∗ChSK: 30 – 100 mg/l

Voda na čistění plechovek

Čistěn í konzerv ¾

Voda z autoklávu

Autoklávo ván í

Uvažované ryby jsou: tuňák, m akrela, sleď a sardinka. Druhy m al ých ryb se předvařují v plechovce, než se napl ní lákem/olejem

CELKEM 30 – 65 %

0brázek 3.3: Úrovně spotřeby a emisí kroků procesu výroby rybích konzerv [134, AWAREN ET, 2002] Pevné vedlejší produkty filetování, nakládání, solení a uzení ryb mají podobné použití, jak je uvedeno shora u rybích konzerv. Popel z pilin se obvykle likviduje spolu s komunálním pevným odpadem. Obrázek 3.4 ukazuje úrovně spotřeby a emisí u procesních kroků filetování a konzervace ryb.

178

Kapitola 3

KA PA LNÝ OD PAD , OBJ./H M.

SLOŽENÍ ZÁTĚŽE

ODPADN Í VODA

FILETOVÁNÍ, NAK LÁDÁNÍ, SOLENÍ A UZEN Í RYB

PEVNÝ ODPAD/ VEDL. PRODUKT

%H M. PEVNÉHO ODPADU

Zmrazené ryby ¾ Vybalení

Čer stvé ryby

¾ Rozmr azení ve vodě

5 m3/t

∗Krev ∗Ch SK 10007000mg/l ∗Vysoký Na Cl

1,4 m 3/t

∗Ch SK 10005000mg/l

Prací vod a

∗BSK: 3,4-45,5 kg/t ∗SS: 2 – 24,5 kg/t ∗Ch SK 20004000mg/l ∗Nízké Cl ∗Krev

Prací vod a Krvavá voda

1-3 m3 /t

∗Ch SK 400012000mg/l

Odpadní voda

Filetování

0,2-1m 3/t

∗Ch SK 20005000mg/l

Odpadní voda

Pr aní

1 m 3/t

Voda z rozmrazování

Pr aní a tříděníb

Odříznutí hlav a v ykuchání

Vyřazené ryby

1- 5

25 - 30 Hlavy, Vni třnosti

Ko sti Kostry a o dřezky

20 - 30

¾ ¾ Stahování kůže 0,2-0,5 m 3/t

Odpad ní voda

Vo da z pol évání

Vo da z odvod nění

Kůže

4

Sušení/Sole ní/ Nakládání Polévání,

Ba lení v láku

¾ Praní, plavení, odvodńov ání

Uzení

Chlazení, zmrazování, balení a skla dování

Pop el z pi lin

CELKEM 50 - 7 5

U pel agických ryb je pevný odp ad z filetování 44% a Voda spotřebovaná při rozmrazování či ní asi 50% veškeré spo třeby vody při fil etován í. b V někte rých případech mohou být ryby v tomto kroku zbaveny šup in. c Staže ní kůže se může provést před a nebo až po odřízn utí fil etu. V příp adě mo kré ho so lení sol anka přechází do od padní vo dy.

Obrázek 3.4: Úrovně spotřeby a emisí kroků procesu výroby rybích filetů a konzervovaných ryb [134, AWAREN ET, 2002]

179

Kapitola 3 V Evropě se zpracovávají a konzumujíí hlavně korýši, jsou garnáti, krevety, humři, langusty a krabi. Hlavní kroky procesu a úrovně spotřeby a emisí jsou uvedeny na obrázku 3.5.

KAPALNÝ ODPAD , OB J./H M.

SLOŽENÍ ZÁTĚŽE

OD PADN Í VOD A

Pra cí vod a Odp adní voda

0,05 m3/t

∗su sp. p evné látky (0,31 g/l) ∗C hSK¨ 5000 mg/l

0,1 m3/t

∗su sp. p evné látky (0,6 g/l ∗C hSK: 2 400 mg/l ∗rozpustné pro te iny

0,25-0,45 m3/t

∗BSK5:10 00-140 00 mg/l ∗C hSK¨ 20000 -250 00 mg/l ∗amoniak N : 20 0-250 mg/l ∗TSS: 7 00 – 100 0 mg/l

ZPRA COVÁNÍ K OR ÝŠŮ

%HM. PEVNÉH O OD PADU

Pra ní

Pra cí vod a Vo da z tá ní ledu Šť áva z krevet

Va ření Odp adní voda

PEVNÝ OD PAD/ VEDL. PR OD UKT

Skladování v ledu Ods traňov ání ledu

Va ření

2 5-35c

Tělní teku tinac

Chlazení

0,8

m3/t

∗olej a tuk: 0 ,2 5 g/lb ∗su sp. p evné látky (0 ,5 g /l) ∗rozpustné pro te iny ∗C hSK: 2 400 mg/l ∗Bakte rie? 6,6 ES/l

L oupá ní Odp adní vo da

Odře zání hlav Loupání a

L astury Vnitřn osti

Čistění c

Pasteura ce

H lavy Krun ýře Vnitřn osti

K ontrolab Oddělení toků

Šrot

6 0-65d

15-2 0c

5– 7b

B alení CEL KEM (průmě r) 5 0 – 6 0% a Po dle toho , ja k jsou krevety dod ány do konz ervárny – čerstvé , v led u n ebo zmrazen é; loupa né neb o neloupa né – může proce s n ěkteré kro ky p řeskočit. b Při zp racován í kreve t se při vařen í v páře uvo lňují těln í tekutiny. c Při zpra cování krabů d Při zp racován í kreve t: ten to kro k se ně kdy p rovádí dříve (n a palu bě neb o před vař ením)

Obrázek 3.5: Úrovně spotřeby a emisí kroků procesu zpracování korýšů [134, AWAREN ET, 2002] Písek a částice skořepin, které se uvolňují při vylupování (odstraňování lastur) a praní při zpracování měkkýšů, se používají při výrobě chemikálií jako jsou plasty a nátěrové hmoty, dále jako stavební materiály a hnojiva. Tekutina, pocházející z těl mořských živočichů, např. šťáva z mlžů, může být použita ve výrobě potravin. Úrovně spotřeby a emisí procesních kroků při zpracování měkkýšů uvádí tabulka 3.6

180

Kapitola 3 KAPALNÝ ODPAD, OB J./HM.

SLOŽENÍ ZÁTĚŽE

∗BSK 5:3 300 mg /l ∗C hSK: 20000-250 00 mg/l ∗Toxicita: 5,02 equ ito x ∗TSS: 2080 mg/l ∗C hloridy: 44300 mg/l

∗BSK 5:4 400 mg /l ∗C hSK: 917 2 mg/l ∗Toxicita: 75 ,16 eq uitox ∗TSS: 5120 mg/l ∗C hloridy: 15300 mg/l

ODPADN Í VODA

ZPR ACOVÁNÍ MĚKK ÝŠŮ

Prací voda

Vo da z vaření

PEVNÝ ODPAD / VEDL. PROD UKT

Pr aní

Vaření

Těl ní tekutin a

Vyloupání

Lastury, vousyb

Písek Č ásti l astu r

Pr aní

Odpad ní vody z na kl ádání

%HM. PEVNÉHO ODPADU

Nakládání

Plně ní plechovek

Balení

Čistění plechovek

Ster ilace v autoklávu 20 – 50b a Při zpracování ml žů se vyloupán í provádí před kroke m vaření. b Při zpracování plžů..

Tabulka 3.6: Úrovně spotřeby a emisí kroků procesu zpracování měkkýšů [134, AWAREN ET, 2002] 3.3.2.4

Energie

Spotřeba energie závisí na výrobně, zařízení a výrobních procesech zpracování ryb, které provádí. Procesy, například výroba rybích konzerv, zahrnují ohřev, chlazení, výrobu ledu, sušení, odpařování, výrobu oleje spotřebují více, než ty v kterých se tyto operace neprovádějí, jako je např.výroba filetů, kde je spotřeba energie nízká. Průměrná spotřeba energie na filetování je 65 – 87 kWh/t ryb, kdežto na výrobu konzerv 150 – 190 kWh/t ryb.

181

Kapitola 3

3.3.3 Ovoce a zelenina 3.3.3.1

Voda

Voda je potřebná hlavně během praní. Používá se také při loupání a blanšírování. Když se provádí loupání parou, může být použita studená voda pro kondenzaci páry. Průmysl 3 výroby ovocných a zeleninových konzerv v Řecku spotřebuje 7 – 15 m vody na tunu produktu. Tabulka 3.19 ukazuje úrovně spotřeby vody, jaké uvádějí a dosahují závody zpracovávající ovoce a zeleninu. Úrovně spotřeby vody uváděné pro některé procesy průmyslu ovoce a zeleniny naleznete v tabulce 3.20 Kategorie výrobku

Ovocné konzervy Zeleninové konzervy Zmrazená zel enina Ovocné šťávy Džemy Dětská výživa

Spotřeba vody (m3 /t produktu) 2,5 –4,0 3,5 – 6,0 5,0 – 8,5 6,5 6,0 6,0 – 9,0

Tabulka 3.19: Úrovně spotřeby vody v závodech na zpracování ovoce a zeleniny [140, World Bank (IBRD) UNEP UNIDO, 1998] Druh zpracování Hluboko zmrazená zelenina neloupané produkty (např. pór, cibule, lilek, kapusta, blanšírovaný celer, reveň, cuketa atd.) fazole, hrášek, květák, chřest, zelené fazol e atd. blanšírovaná listová zelenina (špenát atd.) loupané produkty (mrkev, celer, brambory atd.) Konzervovaná zelenina (rozmezí ) při dobrém hospodaření Zp racování brambor (rozmezí) při dobrém hospodaření Firma provádějící loupání brambor (dobře hospodařící)

Spotřeba vody (m3 /t hotového produktu) 2,5 – 5,0 2,6

3,0 5,1 3,8 7 – 11 5,9 4,5 – 9,0 5,1 2,4

Tabulka 3.20: Spotřeba vody v některých procesech průmyslu zpracování ovoce a zeleniny [5, Derden A Vercaemst P and Dijkmans R, 1999, 134, AWARENET, 2002]

Rajčata jsou jednou ze surovin, které se zpracovávají v největších množstvích. Itálie je druhým největším producentem na světě (za USA) a největší vývozce výrobků z rajčat. Údaje o spotřebě vody a energie spolu s produkcí odpadní vody a pevných odpadů v různých krocích zpracování jsou uvedeny stručně v tabulkách 3.21 a 3.2.

182

Kapitola 3 Loupaná konzervovaná rajčata (celá a v kouscích) Jednotková operace Číslo

Popis

A.1 A.2

Manipulace s materiály a skladování Třídění, prosévání, klasifikace, luštění, odstonkování / odstopkování, ořezávání Loupání (rafinace) Mytí Řezání, krájení, sekání, sekání nadrobno, mělnění a lisování Míchání, směšování, konšování, homogenizace Filtrace Blanšírování Pasteurace, sterilace a UHT Plechovky, láhve Odpařování (na šťávu) Balení, plnění Čistění a desinfekce Výroba podtlaku

A.3 A.4 B.1 B.2 C.4 E.2 E.8 F.1 H.1 U.1 U.4

Celkové úhrny pro typické výrobny

(ne všechny jednotkové operace se provádějí v každé výrobně, takže úhrnné hodnoty nejsou součtem úrovní pro každou jednotkovou operaci.) 1

Vedlejší. Elektřina Tepelná produkty (kWh/t) energie / pevný (kg odpad páry/t) (kg/t)

Spotřeba vody m 3/t

Zatížení odpadní vody (kg ChSK/t)

1

0,2

1,5

1,1

1

0,1

0,2

1,5

0,5 - 2 2

3-5 2

25 - 50 0,2

2,5 0,5

100

45 2

60 450-500 200-300 150-200

1

15 – 251

1 0,5

10 – 121 1,5

1

0,5 0,2 - 1

35 - 40

7 - 10

25 - 35

7-8 1,5 19 - 24

750-850

60 – 8 2

Nevy pouští se, ale recy kluje. ě Odpadní voda v m3 /t.

Tabulka 3.21: Úrovně spotřeby a emisí pro výrobu konzervovaných rajčat [89, Italian contribution, 2001, 184, Italy, 2003]

183

Kapitola 3 Rajčatová šťáva, protlak a pasta (protlak 28 – 30°B rix1) Jednotková operace

Číslo

Popis

A.1

Manipulace s materiály, vybalení, skladování

A.2

Třídění, prosévání, klasifikace, luštění, odstonkování / odstopkování, ořezávání

A.3 A.4 B.1

Loupání (rafinace) Mytí Řezání, krájení, sekání, sekání nadrobno, mělnění a lisování Míchání, směšování, konšování, homogenizace Blanšírování Pasterace, sterilace a UHT Odpařování (kapalina na kapalinu) Sušení (kapalina na pevnou látku) Balení, plnění Čistění a asanace Výroba a spotřeba energie Výroba podtlaku

B.2 E.2 E.8 F.1 F.2 H.1 U.1 U.2 U.4

Spotřeba vody m 3/t

Zatížení odpadní vody (kg ChSK/t)

5

6

10

2

15

5

Vedlejší. Elektřina Tepelná produkty (kWh/t) energie / pevný (kg odpad páry/t) (kg/t) 12

0,4

1,5 150 - 200

8 - 12

2,5

15 - 25 0,5 60 - 80

700 - 900 60 - 80

1,5

3,5

10

13,5

90-125

2300-2800

100-1501

1 1

Celkem 130-180 2

1

1500-1800

10 - 12 60 – 80 3

Všechny údaje se vztahují na 1 tunu rajčatové pasty 28-30°Bx . Přepočítávací koeficienty pro ostatní hotové produkty : py ré 7-12°Bx – násobte 0,3; py ré 20-22°Bx – násobte 0,7; protlak 36-40°Bx – násobte 1,3 2 Bez chladících věží

Tabulka 3.22: Úrovně spotřeby a emisí pro výrobu rajčatové šťávy, protlaku a pasty [89, Italian contribution, 2001, 184, Italy, 2003] 3.3.3.2 Odpadní voda Charakteristiky odpadních vod v tomto odvětví jsou ovlivňovány různými faktory, včetně zpracovávané suroviny, sezónní růzností a rozdílnosti zdrojů surovin, jednotkových operací, výrobních schémat a praxe provozovatele. Tbulka 3.23 ukazuje údaje, uváděné pro výrobu ovocných a zeleninových konzerv v USA. Parametr Objem odpadní vody (m3 /t suroviny) BSK5 (kg/t suroviny) TSS (kg/t suroviny)

Ovoce 10,86 11,8 2,2

Zelenina 22,91 13,0 6,6

Tabulka 3.23: Průměrná produkce odpadní vody a znečistění vody v průmyslu konzerv, US A 1975 [74, Greek Ministry for the Environment, 2001] Typická odpadní voda má vysoký obsah suspendovaných pevných látek, cukrů a škrobů. Problémem mohou být zůstatky pesticidů, obtížně odbouratelné v průběhu čistění odpadní vody, zvláště jde-li o zemědělské produkty, dovážené ze zemí s méně přísnou regulací používání pesticidů. Uváděné hodnoty BSK a TSS v odpadní vodě vznikající při zpracování různého ovoce a zeleniny naleznete v tabulkách 3.24 a 3.25. 184

Kapitola 3 BSK < 500 mg/L Produkt TSS mg/L

citrusy chřest brokolice čekanka květák dehydrovaná zelenina listové zeleniny

130 43-114 100-455 29-1680 18-113 168-778

BSK 500 – 1000 mg/L Produkt TSS mg/L

jablečná šťáva jahody kojenecká výživa loupaná rajčata výrobky z rajčat

104 96-210 101-533 280-1280 512-1180

BSK 1000 – 2000 mg/L Produkt TSS mg/L zmrazené brambory 17-16 sušené brambory 981 meruňky 33-387 žampiony 33-467 broskve 164-1020 švestky 60-187

19-419

BSK 2000 - 3000 mg/L Produkt TSS mg/L

BSK 3000 – 51000 mg/L Produkt TSS mg/L

mrkev šťáva z hroznů

262-1540 sušené ovoce 216-228 džemy, želé, marmelády hrách 79-673 hrušky bramborové lupínky 1450-3910

8-568 404-711 84-702

BSK > 5000 mg/L Produkt TSS mg/L řepa 367-4330 loupané celé 1660brambory 24300 cukrová kukuřice 131-2440

Tabulka 3.24: Koncentrace BS K a TSS v odpadní vodě ze zpracování ovoce a zeleniny [140, World Bank (IBRD) et al., 1998] Druh operace

SS (mg/l)

Zelenina, zmrazená zelenina, marmelády, ovocné a zeleninové 700 šťávy Zpracování brambor 700 Loupání brambor 1100 Ovocné a zel eninové šťávy1 332 Jablka Jablka (bez lisování) 16,52 Višně 92 Černý rybíz 242 Černý rybíz bez lisování 212 Mrkev 24 1 Zaokrouhlené průměrné hodnoty 2 Sedimentovatelné pevné látky po 2 hodinách,

ChSK (mg/l)

BSK5 (mg/l)

Ncelk (mg/l)

Pcelk (mg/l)

5000

3000

150

30

10000 6000

3000 2500

150 200

200 30

5500 5100 4000 4900 4600 8600

2500 2500 2300 2600 2100 2700

26,5 27

21 23

15 13,5

12,5 9

v ml/l

Tabulka 3.25: Charakteristiky odpadní vody z některého zpracování ovoce a zeleniny [5, Derden A Vercaemst P and Dijkmans R, 1999, 65, Germany, 2002] M ěrná tvorba odpadní vody a měrná zatížení znečistěním jsou uvedeny v následujících dvou tabulkách. Tabulka 3.26 ukazuje uváděná zatížení na jednotku produkce, která lze dosáhnout realizací opatření pro snížení znečistění, jako je nákup čistého surového ovoce a zeleniny, používání protiproudých systémů praní či recirkulace technologických vod, ačkoliv konkrétní technologie, použité pro každý příklad a jednotku produkce, nejsou blíže identifikovány. Tabulka 3.27 uvádí objem odpadních vod a znečistění vody na jednotku produkce, generované při zpracování některých druhů ovoce.

185

Kapitola 3 Produkt

Chřest Řepa (červená stolní)) Brokolice Růžičková kapusta Mrkev Květák Kukuřice konzervovaná zmrazená Dehydrovaná cibule a česnek Dehydrovaná zelenina Sušené boby Fazole měsíční Žampiony Cibulky, v konzervách Hrášek konzervovaný zmrazený Nakládaná zelenina čerstvá balená zpracovaná balená solená Chilli papričky Brambory všechny výrobky zmrazené výrobky dehydrované výrobky Kyselé zelí konzervované krájené Fazole konzervované zmrazená Špenát konzervovaný zmrazený Ovocná drť Bataty Rajčata loupaná výrobky

Objem odpadu (m3 /U) 69,0 5,0 11,0 36,0 12,0 89,0

BOD5 (m3 /U)

TSS (m3 /U)

2,1 20,0 9,8 3,4 20,0 5,2

3,4 3,9 5,6 11,0 12,0 2,7

4,5 13,0 20,0 22,0 18,0 27,0 22,0 23,0

14,0 20,0 6,5 7,9 15,0 14,0 8,7 23,0

6,7 5,6 5,9 5,6 4,4 10,0 4,8 9,3

20,0 15,0

22,0 18,0

5,4 4,9

8,5 9,6 1,1 29,0

9,5 18,0 8,0 27,0

1,9 3,3 0,4 2,9

10,0 11,0 8,8

18,0 23,0 11,0

16,0 19,0 8,6

3,5 0,4

3,5 1,2

0,6 0,2

15,0 20,0

3,1 6,0

2,0 3,0

38,0 29,0 5,6 4,1

8,2 4,8 17,0 30,0

6,5 2,0 2,3 12,0

8,9 4,7

4,1 1,3

6,1 2,7

Jednotka produkce U není v pramenu [140, World Bank et al., 1998] definována

Tabulka 3.26: Objem a znečistění odpadních vod na jednotku produkce při zpracování některých zelenin [140, World Bank et al., 1998]

186

Kapitola 3 Produkt

Meruňky Jablka všechny výrobky všechny výrobky kromě moštu mošt Brusinky Citrusy Třešně Višně Cocktailové višně Brusinky Sušené ovoce Grapefruity kompoty lisované Broskve kompoty zmrazené Hrušky Ananasy Švestky Rozinky Jahody

Objem odpadu (m3 /U) 29,0

BOD5 (m3 /U)

TSS (m3 /U)

15,0

4,3

3,7 5,4 2,9 5,8 10,0 7,8 12,0 20,0 12,0 13,0

5,0 6,4 2,0 2,8 3,2 9,6 17,0 22,0 10,0 12,0

0,5 0,8 0,3 0,6 1,3 0,6 1,0 1,4 1,4 1,9

72,0 1,6

11,0 1,9

1,2 0,4

13,0 5,4 12,0 13,0 5,0 2,8 13,0

14,0 12,0 21,0 10,0 4,1 6,0 5,3

2,3 1,8 3,2 2,7 0,3 1,6 1,4

Jednotka produkce U není v [140, World Bank et al., 1998] definována

Tabulka 3.27: Objem a znečistění odpadních vod na jednotku produktu při zpracování některého ovoce [140, World Bank et al., 1998] Až do tohoto místa tohoto oddílu byly obecné údaje o znečistění vody uváděny pro různé výroby. Následuje rozpis všech jednotkových operací, ve kterých se získává odpadní voda. Uváděný typický proces odpadních vod, vnikající z hlavních jednotkových operací, je na obrázku 3.7.

187

Kapitola 3 Odpadní voda Skladování suroviny ¾ Pran í

Celk. pevné látky, TSS, BSK/ChSK, ( z detergent ů), pest icidy

¾ Lou pání

Celk. pevné látky, TSS, ChSK, BSK, vysoké pH (alkal. loupání)

¾ Třídění, úprava, zmenšení veliko sti

Celkové pevné lát ky, TSS, Ch SK, BSK, mikroo rganismy

¾ Blanšírování ¾ Chlazení vodou ¾ Zmrazován í

TSS, ChSK, BSK

TSS, , ChSK, BSK, (přichází-li voda do st yku s pro duktem)

Pevné látky, TSS, , ChSK, BSK,

Celk. pevné látky, TSS, , ChSK, BSK, Voda z plavení Odkalo vání kotlů Odpadní vod a z čistění a úklidu

TDS Celk. pevné látky, TSS, , ChSK, BSK, vysoké/nízké pH, chemikálie z čistění

Do kanalizace nebo do čistírny

Obrázek 3.7: Odpadní voda, produkovaná při zpracování ovoce a zeleniny [13, En vironmental Agency of England and Wales, 2000] Zpracovávaná surovina se pere v chlorované vodě pro odstranění ulpělé hlíny, kaménků a jiných nečistot a snížení populace mikroorganismů. Spotřebují se velké objemy, zvláště u kořenové zeleniny, která nese množství hlíny, a u listové zeleniny, která má velký povrch. K snadnému odstranění hlíny a snížení množství potřebné vody se používají mechanické nebo pneumatické flotační technologie. Běžná je alespoň částečná recirkulace nebo opakované použití vody z jiných operací. Odpadní voda z předběžného praní obsahuje hlavně materiál z polí a částice hlíny s malými úlomky ovoce nebo zeleniny. Jestliže se ke zlepšení účinnosti mytí používají detergenty, zvýší to hodnotu ChSK odpadní vody. Většina procesů obsahuje určitý druh třídění, úpravy a zmenšování velikosti. Někdy se používají třídiče na bázi hustoty, obsahující solanky o různé koncentraci. Vypouštění významných množství použité solanky může nepříznivě ovlivnit každou biologickou ČOV. Praní plodin po těchto operacích zanechává odpadní vodu obsahující rozpustný škrob, cukry a kyseliny. Používání plavení vodou ve žlabu způsobuje další vyluhování těchto látek. Odpadní voda ze zpracování citrusového ovoce také obsahuje pektinové látky, které mohou tvořit překážku při usazování suspendovaných pevných podílů. 188

Kapitola 3 Všechny linky, zařízení a provozní prostory, které nejsou označeny jako suché, vyžadují mokré čistění, které produkuje odpadní vody, kontaminované surovinou, produktem a chemikáliemi, používanými pro čistění. V tomto odvětví existují relativně menší požadavky na agresivní chemikálie než v jiných oblastech, pokud se při zpracování nepoužívají tuky a oleje. 3.3.3.3 Pevný výstup Vznikají velká množství pevných odpadů. Jsou to organické materiály, patří sem při selekci vyřazené ovoce a zelenina a pevné odpady z procesů, jako jsou loupání nebo odstraňování jader, které mají obvykle vysokou nutriční hodnotu a lze je využít jako krmivo pro hospodářská zvířata. Nežádoucí materiály, vyřazené v prvních krocích procesu, obsahují hlínu a materiál z jiných rostlin, zkažené zásoby potravin a odřezky z ovoce a zeleniny, slupky, pecky, semena a dužinu. Když se pro loupání ovoce a měkké zeleniny používají alkalická činidla, vzniká silně alkalický nebo solný pevný odpad. Mohou se tvořit pevné odpady s vysokým obsahem vlhkosti při mokrém čistění a opakovaném používání vody, v níž se koncentrují rozpuštěné nebo suspendované pevné látky a oddělují se od kapalného odpadu. Při zpracování ovoce se do odpadu ztratí typicky až 50% suroviny, u zpracování zeleniny je to 10 – 30 % suroviny. Část odpadu přechází do odpadních vod a vzniká i významné množství pevných odpadů. Některé uváděné hodnoty naleznete v tabulce 3.28. Zp racovávaná surovina Kukuřice Hrášek Brambory Jahody Jablka Veškerá zelenina broskve Brokolice Mrkev Zmrazené broskve∗ ∗ Produkt

Pevný odpad na tunu produktu (kg) 40 40 40 60 90 130 180 200 200 200

Tabulka 3.28: Pevný odpad ze zpracování ovoce a zeleniny [140, World Bank (IBRD) et al., 1998] Druhy a množství odpadů produkovaných při zpracování a konzervování ovoce a zeleniny jsou uvedeny v obrázku 3.8.

189

Kapitola 3

KAPALNÝ ODPAD, OBJ./HM.

SLOŽENÍ ZÁTĚŽE

ODPADNÍ VODA

PRACOVÁNÍ A KONZERVACE OVOCE A ZELENINY

PEVNÝ ODPA D/ VEDL. PR ODUKT

HM. % PEVNÉHO ODPADU

¾ Stonky, prac h, listy, stopky, shnilá surovina

Předběžná úprava

¾ Voda z čistění a plavenía

Praní, plavení

¾ Stonky, prac h, listy, stopky, shnilá surovina

Třídě ní, ořezávání, loupání Celk ová odpadní voda BSK : 140 – 700 0 mg/l TSS: 8 0 – 300 0 mg/l

¾ Voda z blanšírov ání

1 – 30b Blanšírov ání

¾ Smažení

Použitý olej

0,07

¾ Odpa dní voda

Chlazení

¾ Odpadní v oda (alkalická)

Loupá ní

tonky .listy, semena

¾ Odstranění jader/pecek 2 m3/t

7,4 m3/t

ChSK 6000 – 12000 mg/l TKN 300 mg/l ChSK 4650 mg/l

Konzer vování, uzavírání, ster ilace, chlazení

¾ Nakrá jení (kostky, plátky)

Suše ní

Zmrazování

CELKEM:

5 - 30

a Velká množství vody se používají pro zpraco vání ovoce a zeleniny, zvláště pro čis tění. Spotřeb a je velmi proměnlivá podle surov in a proces ů. b Exis tují velké rozdíly v p ro centu pevného odpadu podle druhu o vo ce či zelen iny, od 1% (bru sinky) do 20% (brokolice či mrkev) c Odstraněn í nahnilého a poškozeného ovoce a zeleniny mech anicky (síta, děrované des ky). P ro od stranění s iln ě shnilého ovoce se používají solné roztoky (s různou a ods tupňovanou hus totou) d Ods tranění slupek. P oužívají se různé metody podle tlo ušťky a houževn atosti slupky a požadavků na hotový pro du kt: mechanické, tepelné (parou ) a chemické (N aO H) lo upán í. Brambo ry se loupou p arou před blanš írováním. e Někd y je nu tné to provés t mechan icky (třeš ně) pro od stranění semen a jader. 3 f Průměrná celková s potřeba odp adní vody je as i 3,7 m /U (jednotku produkce) a průměrné hodnoty BSK5 5 kg/U a TSS 0,5 kg/U.. g Některé produ kty se neblanš írují, jako n apř. ko nzervovaná cibule h Pro výrobu pomfritů. odpadní voda z praní, lou pání parou a blanšírování se vypouš tí do ČOV; tvoří se 5 l kalu n a tun u, které se s palují. i P ro výrob u konzervovaných brambor a mrkve (data z f ins ký ch společnos tí)

Obrázek 3.9: Druh a množství odpadů ze zpracování a konzervování ovoce a zeleniny [134, AWAREN ET, 2002] Některé uváděné hodnoty pro produkci ovocných a zeleninových šťáv jsou na obrázku 3.9.

190

Kapitola 3

KA PALNÝ OD PAD , OBJ./HM.

SLOŽENÍ ZÁTĚŽE ZNEČ ISTĚNÍM

ODPADNÍ VODA

VÝROBA OVOCNÝCH A ZELENINOVÝCH ŠŤÁV

PEVNÝ OD PA D/ VEDL. PRODUKT

%HM. PEVNÉHO OD PAD U

¾ Voda z čistění (TSS, pesticidy atd.)

Tř ídění a praní

Prací v oda

Stonky , pra ch, listy, stopky, shnilá surovina Pe cky,semena, dužina, vinná sedlina, slupky, vlá knina z r ajč at a jable čné výlisky, bez nutriční hodnoty

Extrakce a lisování

3 0-50

Ohře v 0 ,5-6,5 m3/t s uroviny

¾

BSK: 500 – 3200 mg/l TSS: 300 – 1300 mg/l

Ochuzová ní

Prací v oda

Organické zbytky, pev né, zmetk y z procesu

¾ Prací v oda

Čiření, enzymatické zpracování

2

Bentonit, žela tina s organickými neč istota mi

¾ Odvzdušnění

¾ Prací v oda

Filtrace

Prací v oda

Pasteurace

Použitá k řemelina

¾

Pr oces ní voda

Zahušťování

¾

Chlazení

¾

Skla dov ání

Balení a skladování CELKEM:

5 - 30

a Spot ře ba a z atí že ní zneči stě ní m j sou velm i promě nl ivá podl e surovin a procesů. b U raj čat ové šťávy se provádí mlet í před l isová ní m c Při z prac ování ochuzovac í vody se používaj í také m embrá ny

Obrázek 3.9: Druh a množství odpadů z výroby ovocných a zeleninových šťáv [134, AWAREN ET, 2002] Pokud se při výrobě šťáv používají ke zpracování ovoce a zeleniny směsi enzymů, množství odpadu klesne. Následující tabulka 3.29 ukazuje příklad ze zpracování jablek a rajčat z M aďarska: Surovina Jablka Rajčata

Druh předběžného zpracování s enzymem bez enzymu s enzymem bez enzymu

Množství odpadu (%) 8 – 18 10 – 25 2–6 4-8

Tabulka 3.29: Rostlinný odpad z výroby ovocných šťáv v Maďarsku [134, AWAREN ET, 2002]

191

Kapitola 3 Pevné odpady se běžně využívají k výrobě krmiv a organických hnojiv. Používají se však také pro výrobu potravin nebo jiných prodejných produktů nebo se likvidují do kanalizace nebo rozptylem na pozemky. Existují tyto možnosti opakovaného použití a likvidace různých produkovaných pevných odpadů: •

Vláknina bez nutriční hodnoty z výlisků z jablek, sušená citrusová kůra, lecithin ze sojových bobů atd. mohou být použity ve výrobě potravin (fermentovaných potravin, nápojů, žampionů, olejů, bílkovin) nebo pro vývoj biopolymerů pro vypracování biologicky odbouratelných obalových a stavebních materiálů. Z jablek se získávají pektiny. V průběhu výroby šťáv se extrahují citrusové silice.

•

Citrusový odpad, vinné sedliny, odpad ze zpracování škrobu atd., mohou být použity pro biosyntézu přírodních chemikálií (jako jsou fural, xylitol, alkohol, organické kyseliny, polysacharidy) a léčiv (hycogenin, antibiotika a vitaminy). Tato možnost se rozvíjí, protože se nacházejí příležitosti.

•

Výroba krmiv pro hospodářská zvířata z řepných řízků, jablečných a rajčatových výlisků, pelet z citrusové dužiny atd. přímo nebo po zpracování (fyzikálním, chemickém, mikrobiálním, silážováním, výrobě mikrobiální biomasy). Toto použití je omezeno několika faktory, k nimž patří přeprava, malá údržnost během skladování a dopravy a přítomnost nežádoucích složek jako jsou alkálie nebo soli. Obsah vody nejvíce přispívá k nákladům na přepravu a do jisté míry i k rychlosti kažení. Kažení zkracuje skladovatelnost pevných odpadů, snižuje jejich hodnotu a omezuje jejich použití pro výrobu krmiv.

•

Broskvové a olivové pecky, rýžové plevy a sláma mohou být přímo spalovány, nebo přeměněny na bioplyn nebo alkohol. Spalování (ve spalovně) je také schůdnou variantou pro pevné odpady s relativně nízkým obsahem vody (do 10 %). Lze také uplatnit katalytické zplynování (pyrolýzu).

•

Kompostování a rozptylování organického odpadu na pozemky je omezeno zápachem a možnou kontaminací půdy vyluhovanými organickým látkami a solemi.

V rámci jednotkových operací, používaných v odvětví ovoce a zeleniny, je loupání jedním z největších zdrojů pevného výstupu a odpadních vod. Loupání parou se obecně používá pro velká množství brambor, mrkve a hlíz. Předběžné zpracování se skládá z praní a oddělení bláta a kamení. Tento pevný odpad nemá pro biologickou přeměnu žádnou cenu. Odpad z loupání má pevné podíly, hlavně slupky, které se od vodné fáze oddělují sedimentací, suší se a lze je kompostovat. M ohou být dále zpracovány pro získání minerálů, vlákniny a fenolických látek. Vodná fáze postupuje k čistění odpadních vod spolu s odpadními vodami z jiných procesů. Před vstupem do komunální ČOV lze její znečistění vyjádřit hodnotou ChSK asi 4000 mg/l. Z této odpadní vody lze regenerovat rozpustné vitaminy, škrob, vlákninu a tkáňovou tekutinu. M echanické loupání se používá pro menší množství brambor, mrkve, jablek, hrušek atd. nebo, když se zelenina používá pro dodávku hotových jídel či ve veřejném stravování. Loupání se často provádí jinde, než u hlavního zpracovatele. Existuje řada firem s různou kapacitou, které provádějí loupání na různých zařízeních. Přesto jsou jednotkové operace v zásadě stejné jako u loupání parou. Zpracování začíná oddělením bahna a kamení podobně jako u procesu loupání parou. 192

Kapitola 3 Loupání se skládá ze tří po sobě jdoucích kroků: předběžného loupání, loupání noži a praní. Ve všech třech krocích vzniká odpadní voda. Po sedimentaci se vodná fáze vypustí do stoky (ČOV). Její znečistění, vyjádřené jako ChSK, je asi 5000 mg/l. Oddělená pevná fáze se normálně zkompostuje. Vitaminy, škrob, vlákninu, minerály atd., lze získat zpět. Loupání noži poskytuje podobný výstup, jako loupání parou, a tento výstup lze používat podobně, buď přímo jako krmivo pro hospodářská zvířata, nebo k zpětnému získání jeho složek. Kontrolní loupání poskytuje podobný výstup jako třídění podle barvy v procesu loupání parou a tento výstup lze také použít podobně, tj. buď přímo jako krmivo nebo z něj regenerovat složky. Asi 60 % celkového pevného organického odpadu pochází z předběžného loupání oděrem a zbytek z loupání noži. Po nařezání jsou vadné kusy, jež jsou např. příliš tmavé nebo příliš malé, odděleny a použity jako krmivo. Avšak zvláště při zpracování mrkve, lze z tohoto vedlejšího produktu získávat několik cenných látek, jako je vitamin C, fenolové sloučeniny a karotenoidy. Dalším krokem je oplach a v případě zpracování brambor se oplach spojuje s přidávání inhibitorů hnědnutí nebo siřičitanů před dopravou oloupaného produktu do hlavního zpracovatelského závodu. Údaje, porovnávající výstupy z procesů používajících buď loupání parou nebo kombinaci loupání oděrem a loupání noži, jsou uvedeny na obr. 4.50 a 4.51. 3.3.3.4 Energie Procesy zahrnující ohřev, chlazení, sušení, odpařování, sterilaci, pasteraci a blanšírování spotřebují významná množství energie. Téměř každý proces potřebuje elektřinu. Pro výrobu páry lze používat kotle vytápěné zemním plynem. Velkým spotřebitelem elektřiny a zemního plynu je odvětví zmrazené zeleniny. Hluboké zmrazování je proces, jehož spotřeba elektřiny je největší. Při hlubokém zmrazování je nutné ochlazení na velmi nízké teploty, -30 až –40°C. Při tomto procesu se spotřebuje energie v poměru 80 až 280 kWH na tunu zmrazené zeleniny. Jiné procesy, např. praní, spotřebují méně elektřiny, nejvýše 28 kWh/t zmrazeného produktu. Hluboko zmrazená mrkev spotřebuje cca 8 kWh/t a zmrazování kozí brady spotřebuje asi 20 kWh/t. Dále se spousta elektřiny spotřebuje na třídění. Na praní špenátu pro hluboké zmrazování je třeba asi 4 kWh/t a je náročné na elektřinu. M echanické zpracování fazolí a kozí brady spotřebuje asi 6 kWh/t a í kWh/t, tj. mnohem více elektřiny, než jiné zeleniny. Spotřeba elektřiny pásového blanšírovacího zařízení s chlazením vzduchem, která činí 7 až 30 kWh/t zmrazeného produktu, je významně vyšší, než u pásového blanšírovacího zařízení s chlazením vodou, které vyžaduje jen 1 – 2,6 kWh na tunu zmrazeného produktu. Špenát spotřebuje nejvíce elektřiny pro meziprocesy, jako je balení nebo tvoření porcí. Pára se používá pro loupání a blanšírování. Parní loupání používá asi pětkrát více páry, než alkalické loupání. Pásové blanšírování s chlazením vodou spotřebuje asi polovinu energie než pásové blanšírování s chlazením vodou v protiproudu. Spotřeba elektřiny na 3 skladování se pohybuje v rozmezí 20 až 65 kWhe /m skladového prostoru za rok.

193

Kapitola 3 3.3.3.5 Údaje pro některé výrobky z ovoce a zeleniny 3.3.3.5.1

Čerstvé balené produkty

Čerstvá balená zelenina, saláty a ovoce vyžadují jen minimální zpracování. Voda se spotřebuje hlavně na praní plodin, na dopravu žlabem a čistění linek. Zpracovatelská zařízení jsou často blízko pěstebních ploch, což dává možnost použít odpadní vodu k zavlažování. Některé čerstvé balené zeleniny vyžadují oloupání. 3.3.3.5.2

Konzervované ovoce a zelenina

Ovoce a zelenina, jež mají být konzervovány, musí projít dalším zpracováním. Jeho nejběžnější druhy jsou popsány níže. M nohé zeleniny a některé druhy ovoce vyžadují loupání, které může být hlavním zdrojem BSK a TSS a představuje podstatný podíl celkového objemu odpadních vod. Po oloupání obvykle následuje praní. Konvenční postupy loupání parou nebo horkou vodou spotřebují velké objemy vody a produkují odpadní vody s vysokým obsahem zbytků produktu. V bramborárnách mohou slupky přispívat k celkovému zatížení BSK až z 80 %. Při zpracování ovoce může odpadní voda z loupání představovat až 10 % z celkového objemu odpadních vod a až 60 % celkové BSK. Vodní chlazení při loupání parou zvyšuje spotřebu vody. Používání alkalického loupání způsobuje větší solubilizaci materiálu a následně vyšší hodnoty zatížení ChSK, BSK a SS než mechanické loupání, které je kombinací loupání oděrem a loupání noži. M imo to, používání alkálií pro loupání může vést ke kolísání hodnot pH odpadní vody. Suché alkalické loupání vykazuje nižší spotřebu alkálií než mokré metody a může značně snížit objem a koncentraci odpadní vody z této operace a umožňuje shromažďovat slupky ve formě čerpatelné suspenze. Blanšírování se používá pro většinu zeleniny, určené ke konzervování, zmrazování nebo sušení a provádí se obvykle horkou vodou nebo parou. M á-li být plodina zmrazována, po blanšírování následuje chlazení vodou nebo chlazení vzduchem. Jak blanšírování vodou, tak blanšírování parou produkuje odpadní vodu s vysokými hodnotami BSK; v některých případech přesahujícími polovinu celkového zatížení BSK. U parního blanšírování je množství odpadních vod menší, než u mokrého procesu. Objem odpadních vod z blanšírování parou lze snížit recyklací páry. Účinné parní uzávěry a konstrukce zařízení snižují spotřebu páry na minimum. Odpadní vody lze zcela vyloučit mikrovlnným blanšírováním, které se používá v Evropě a v Japonsku. Ovocné a zelenininové výrobky, které mohou být z mikrobiologického hlediska sterilovány za teplot nepřevyšujících 100°C, se takto sterilizují, což se obvykle nazývá pasterace, v zařízeních používajících horkou vodu nebo páru pod atmosférickým tlakem. Tradičněji používané nízkoteplotní zařízení je otevřená lázeň (vana). Jsou to kovové válcové nebo hranolové lázně, vyhřívané přímým vstřikem páry pomocí trysek umístěných u dna. Tyto lázně nebývají běžně vybaveny automatickými termostaty, protože pracovní teplotou je bod varu vody pod atmosférickým tlakem a přebytečná pára nepřetržitě uniká. Produkt v obalech (plechovkách) se nakládá do košů, které se pomocí kladkostrojů spouštějí do lázně, a tepelně se v ní zpracuje požadovanou dobu. Chlazení se obecně neprovádí ve sterilizační lázni, která tak může přijmout novou dávku, ale v jiné lázni s tekoucí studenou vodou. 194

Kapitola 3 Jde-li o produkty balené ve skle, používají se průchozí tunely, kde produkt prochází fázemi podávání, předehřívání, ohřevu, předběžného chlazení, chlazení a sušení. Ohřev se provádí nasycenou suchou parou nebo horkou vodou, přiváděnou shora na obaly řadou trysek nebo pouhým protékáním děrovaným stropem tunelu. Voda se pak regeneruje v recyklačních lázních, opatřených přímým nebo nepřímým parním ohřevem. Chlazení se také provádí postřikem (sprchováním) vodou. Voda z předběžného chlazení se zčásti recykluje tak, aby měla stále teplotu zhruba 60°C. Fáze sušení, které se nelze vyhnout, aby se zabránilo vzniku „fleků“ na víčku a především umožnilo etiketování na navazující balící lince, se provádí pomocí dmychadel horkého nebo studeného vzduchu. Pro sterilizaci produktů s nízkou kyselostí, které vyžadují teploty nad 100°C, lze použít různé prostředky ohřevu, ačkoliv průmyslově se převážně používá ohřev v autoklávech. Všechny vysokoteplotní sterilizátory pracují za vyššího než atmosférického tlaku. Kyselé produkty v jedné fázi, nebo produkty, obsahující jen malé kousky, jako jsou ovocné šťávy, zeleninové šťávy a protlaky, rajčatové protlaky, džemy, marmelády a želé, mohou být plněny za horka. Sterilizace teplem se může provést před balením díky nízké hodnotě pH nebo aw těchto produktů. Sám horký produkt steriluje obal (plech či sklo), takže je nutné samostatně sterilizovat pouze uzávěry a hrdla láhví, víčka malých nádob atd. Naplnění a hermetické uzavření nádoby je třeba provést před chladnutím produktu. Teploty plnění se musí udržovat v rozmezí 85 až 92°C, V každém případě se pak následné chlazení provádí sterilizovanou chlorovanou vodou. Nakonec se provádí aseptické balení. Je to kombinace sterilizačních zařízení pro produkt a pro nádoby různého druhu s odděleným systémem plnění a uzavírání. Aseptické balení kapalných produktů sestává z této posloupnosti operací: ohřev na předem stanovené teploty; převedení do sekce výdrže na teplotě; ochlazení na teplotu kolem 35°C; plnění do předem sterilizovaného obalu, otevřeného a chovaného v dokonale aseptických podmínkách, a uzavření obalu. Typ tepelného výměníku se volí podle rheologických vlastností tekutiny. Pro produkty s vysokou hodnotou Re je trubkový /dvouplášťový / nebo se stíraným filmem, pro produkty s nízkou hodnotou Re to bývá deskový výměník nebo trubkový výměník typu „trubka v trubce v trubce“) [124, Italy, 2002]. Nakládání je rovněž důležitou operací pro konzervaci ovoce a zeleniny. Následující fáze procesu produkují lák; čerstvý lák po nakrouhání a nasolení (100 – 150 kg/t bílého zelí), a kyselý lák v průběhu mléčného kysání (150 – 180 kg/t bílého zelí). proces blanšírování se provádí v kyselém láku, což produkuje blanšírovací lák. Tabulka 3.30 ukazuje hodnoty odpadní vody láku v průběhu výroby kyselého zelí. Lák

Čerstvý lák Fermentační lák Blanšírovací lák

pH

6,0 – 6,2 3,8 – 4,2 3,8 – 4,0

Koncentrace v odpadní v000odě BSK5 (mg/l) ChSK (mg/l) Chloridy (mg/l) 10000 -30000 15000 – 40000 12000 - 15000 17000 - 50000 25000 – 75000 2500- 20000 40000 - 55000 65000 - 85000 -

Tabulka 3.30: Hodnoty odpadní vody z láku během výroby kyselého zelí 3.3.3.5.3

Zmrazená zelenina

M anipulace s materiálem a skladování (A.1) Při výrobě zmrazené zeleniny jsou následující spotřeby energie na dopravu a skladování [32, Van Bael J., 1998]: 195

Kapitola 3 • •

doprava zmrazené zeleniny vyžaduje 2 – 14 kWhe /t zmrazené zeleniny. Pro většinu výrobních linek je jmenovitý příkon pásů v rozmezí od 5 do 30 kWe . skladování zeleniny vyžaduje 20 – 65 kWhe /m3 skladu a rok a asi 26,389 kWh/m2 (95 MJ/m2) plochy skladu a rok je potřebných ve formě horké vody.

Údaje z literatury ukazují, že průměrnou energetickou bilanci tvoří tyto položky [32, Van Bael J., 1998]: • • • •

11 % pro ventilátory výparníků 5 % pro ventilátory kondenzátorů 7 % pro periferní zařízení 77 % pro kompresory, z čehož se 21 % použije na vstup tepla dveřmi a poklopy, 48 % se použije na krytí ztrát pláštěm budovy a 8 % na ztráty prostřednictvím produktu.

Třídění, prosévání, klasifikace, luštění, odstonkování / odstopkování, ořezávání Operace třídění vykazuje spotřebu elektřiny - 20 kWhe /t zmrazené zeleniny [32, Van Bael J., 1998]: Tabulka 3.31 ukazuje spotřebu elektřiny během třídění zeleniny. Produkt

Špenát Květák Hrášek Růžičková kapusta Fazole Mrkev

Spotřeba elektřiny (kWhe/t zmrazené zeleniny) 0 1 4 4 5 8

Tabulka 3.31: S potřeba elektřiny při třídění zeleniny [32, Van Bael J., 1998] Loupání (A.3) Při zpracování zmrazené zeleniny se černý kořen a mrkev loupají před mechanickým zpracováním. Používají se dvě metody – alkalické loupání a loupání parou, Alkalické loupání vyžaduje méně energie, jak pokud jde o elektřinu, tak pokud jde o páru, než loupání parou, ale produkuje větší zatížení ČOV [32, Van Bael J., 1998]. Tabulka 3.32 ukazuje nosič a spotřebu energie pro alkalické loupání zeleniny a tabulka 3.33 ukazuje nosič a spotřebu energie pro loupání zeleniny parou. Nosič energie Horká voda (kWh/t zmrazené zeleniny) Pára (t/t zmrazené zeleniny) Tlak páry (bar) Elektřina (kWh/t zmrazené zeleniny)

Přibližná spotřeba 0

0,16 7 2

Tabulka 3.32: Nosič a spotřeba energie pro alkalické loupání zeleniny [32, Van Bael J., 1998]

196

Kapitola 3 Nosič energie Horká voda (kWh/t zmrazené zeleniny) Pára (t/t zmrazené zeleniny) Tlak páry (bar) Elektřina (kWh/t zmrazené zeleniny)

Přibližná spotřeba 0

0,16 7 2

Tabulka 3.33: Nosič a spotřeba energie pro loupání zeleniny parou [32, Van Bael J., 1998] Praní (A.4) Praní používané ve výrobě zmrazené zeleniny spotřebuje 0 –5 kWhe /t zmrazené zeleniny. Některé druhy zeleniny, např, růžičková kapusta a květák nevyžadují žádné mytí a tudíž energii nespotřebují [32, Van Bael J., 1998]: Tabulka 3.34 ukazuje spotřebu elektřiny na mytí zeleniny. Produkt

Růžičková kapusta Květák Fazole Mrkev Černý kořen Hrášek Špenát

Spotřeba elektřiny (kWhe/t zmrazené zeleniny)

0 0 0,5 2,5 3 3 5

Tabulka 3.34: S potřeba elektřiny při praní zeleniny [32, Van Bael J., 1998] Řezání, krájení, sekání, sekání nadrobno, mělnění a lisování (B.1) Před hlubokým zmrazením se některé druhy zeleniny krájejí. Spotřeba elektrické energie činí až 9 kWh/t zmrazené zeleniny. tabulka 3.35 ukazuje spotřebu elektřiny na mechanické zpracování zeleniny před zmrazením. Produkt

Hrášek Růžičková kapusta Špenát Mrkev (kolečka) Mrkev )kostky) Černý kořen Fazole

Spotřeba elektřiny (kWhe/t zmrazené zeleniny)

0 0 0 1 2,5 6 9

Tabulka 3.35: S potřeba elektřiny na mechanické zpracování zeleniny před zmrazením [32, Van Bael J., 1998] M rkev, černý kořen a fazole vyžadují na mechanické zpracování přiměřené množství elektřiny..Jiné vyšetřované zeleniny nepotřebují elektřinu vůbec [32, Van Bael J., 1998]: Blanšírování (E.2) Při výrobě hluboko zmrazené zeleniny se používají bubnová a pásová blanšírovací zařízení. Spotřeba energie závisí nejenom na typu zařízení, ale také na druhu následného postupu chlazení.Typické úrovně spotřeby energie jsou uvedeny v tabulkách 3.36 a 3.37. 197

Kapitola 3 Nosič energie Horká voda (kWh/t zmrazené zeleniny) Pára (t/t zmrazené zeleniny) Tlak páry (bar) Elektřina (kWh/t zmrazené zeleniny)

Přibližná spotřeba 0 0,16 7 2

Tabulka 3.36: Zdroj a s potřeba energie pro bubnové blanšírování při hlubokém zmrazování zeleniny [32, Van Bael J., 1998] Nosič energie Horká voda (kWh/t zmrazené zeleniny) Pára (t/t zmrazené zeleniny) Tlak páry (bar) Elektřina (kWh/t zmrazené zeleniny)

Přibližná spotřeba 0 0 0 0,5 – 1,3

Tabulka 3.37: Zdroj a s potřeba energie pro chlazení vodou v protiproudu při zpracování zeleniny [32, Van Bael J., 1998] M imo to, spotřeba elektřiny na výrobu ledové vody je zahrnuta ve spotřebě elektřiny uvedené pro hluboké zmrazování. Například, pokud jde o spotřebu energie, má nejnižší celkovou spotřebu pásové blanšírovací zařízení s chlazením vodou. teplo uvolněné chlazením produktu v chladící zóně se použije pro předehřátí zeleniny. Tak je pro blanšírování zapotřebí méně páry. Tabulka 3.38 uvádí nosiče a spotřeby energie pro pásové blanšírovací zařízení s vodním chlazením pro zpracování zeleniny, tabulka 3.39 ukazuje nosiče energie a ukazatele řádové velikosti pro pásové blanšírovací zařízení s chlazením vzduchem při zpracování zeleniny. Nosič energie Horká voda (kWh/t zmrazené zeleniny) Pára (t/t zmrazené zeleniny) Tlak páry (bar) Elektřina (kWh/t zmrazené zeleniny)

Přibližná spotřeba 0 0,09 7 2-9

Tabulka 3.38: Nosič a spotřeba energie pro pásové blanšírovací zařízení s vodním chlazením pro zpracování zeleniny [32, Van Bael J., 1998] Nosič energie

Horká voda (kWh/t zmrazené zeleniny) Pára (t/t zmrazené zeleniny) Tlak páry (bar) Elektřina (kWh/t zmrazené zeleniny)

Ukazatele velikostních řádů 0 0,16 7 7 - 30

Tabulka 3.39: Nosič a ukazatele řádové velikosti energie pro pásové blanšírovací zařízení a chlazením vzduchem pro zpracování zeleniny [32, Van Bael J., 1998]

198

Kapitola 3

Ohledně spotřeby elektřiny má nejnižší spotřebu bubnové blanšírovací zařízení pro protiproudé chlazení vodou. Spotřeba vody takovéhoto zařízení je dosti vysoká. Použití výkonných ventilátorů (60 kWe ) u pásového blanšírovacího zařízení s chlazením vzduchem způsobuje, že má vysokou spotřebu elektřiny [32, Van Bael J., 1998]. 3.3.3.5.4

Šťávy

Energie se spotřebovává, když se šťáva zahušťuje odpařováním a při pasteraci. Během odpařování z kondenzátu a dále při spouštění, přechodu na jiný produkt a čistění pastérů se produkují odpadní vody. Při lisování ovoce a zeleniny se produkuje pevný odpad. Během lisování se mohou ztrácet 2 % rajčat a až 30 % citrusových plodů jako pevný odpad [184, Italy, 2003]: 3.3.3.5.5

Ostatní produkty

Džemy, želé a marmelády jsou založeny na ovocných gelech získaných ze šťáv, protlaků nebo celého ovoce. Ovocné gely jsou složeny z pektinů, kyselin, cukrů a vody. Použití cukru a dalšího ohřevu veden na zvýšení hodnot BSK odpadní vody v porovnání s většinou jiných zpracování ovoce. Přítomnost přirozeného nebo přidaného pektinu v odpadní vodě může mít nepříznivý vliv na usazování pevných látek.

3.3.4

Rostlinné oleje a tuky

3.3.4.1

S potřeba vody

Procesy s nejvýznamnější spotřebou vody jsou výroba surového oleje, chemická neutralizace a následující praní, a dezodorace oleje [182, Germany, 2003]. Spotřeba vody závisí na druhu procesu, např. spotřeba vody na pouhé lisování je minimální, na druhu chlazení a vakuového zařízení a na druhu a stáří semen olejnin. Např. měkká semena, jako řepka, vyžadují jiné množství vody než sojové boby [109, CIAA (FEDIOL), 2002, 182, Germany, 2003]. 3 Při výrobě surového oleje se pro účely chlazení spotřebuje 0,2 – 14 m /t semen olejniny. Neutralizace surového oleje chemikáliemi má spotřebu vody 1 – 1,5 m3/tunu produktu. Dezodorace zneutralizovaného a vyběleného oleje a vyběleného jedlého tuku spotřebuje 3 2 – 30 m na tunu produktu. Spotřeba vody při ztužování rostlinných olejů dosahuje 2,2 3 – 7 m na tunu oleje.

Při chemické rafinaci jedlých olejů se používají tyto látky: • • • •

3 demineralizovaná voda: 0,1 – 0,3 m /t oleje pitná voda: 0,05 – 0,3 m3/t oleje chladící voda: 0,1 – 0,2 m3/t oleje H2SO4: 50 – 250 kg/t mýdla.

3.3.4.1.1

Olivový olej

Výrobci olivového oleje spotřebují za rok asi 12 milionů tun vody [142, IMPEL, 2002], 3 což odpovídá asi 5 m vody na tunu vyrobeného olivového oleje.

199

Kapitola 3 3.3.4.2 Odpadní voda 3 Úprava semen a zpracování jedlého oleje mohou být zdrojem až 10 – 25 m odpadních vod na tunu produktu [140, World Bank (IBRD) et al., 1998]. M ěrná produkce odpadní 3 vody je přitom obvykle v rozsahu 3 až 5 m /t přiváděné suroviny. M nožství odpadní vody silně závisí na zdroji oleje a technologii. Například výroba surového řepkového oleje lisováním plus extrakcí rozpouštědlem vede na produkci 2,5 – 3 m3 odpadní vody / 3 na tunu řepkového semene (tj. 7 – 12 m3 m na litr surového oleje), zatímco výroba 3 rafinovaného oleje z řepkového semene může vést k produkci 10 – 12 m odpadní vody na tunu řepkového semene [134, AWARENET, 2002].

Charakteristika odpadních vod z výroby rostlinných olejů, z několika zdrojů a uvádění v různých jednotkách, naleznete v tabulkách 3.40, 3.41 a 3.42. Výrobní odvětví Výroba surových rostlinných olejů a tuků Zpracování semen Odpadní voda Chladící voda Rafinace surových rostlinných olejů a tuků Kyselá voda ze štěpení mýdel z neutralizace oleje Odpadní voda z čistění výrobny Kondenzované páry, používají-li se k dosažení vakua pro dezodoraci parní ejektory Barometrická spádová voda z vakuových koncových stupňů destilační neutralizace a dezodorace (bez recirkulace) Odpadní voda z ostatních vakuových zařízení Výroba margarinu Procesy čistění a proplachování

Vstup vody pro odpaření ∗ na hotový rafinovaný olej ∗∗ pro chladící výkon 15 – 20 kW/t hotového produktu

Jednotka

Měrný objem odpadní vody

(m3 /t semen) (m3 /t semen)

0,2 – 0,5 0,2 – 14

(m3 /t)∗ (m3 /t)∗ (m3 /t)∗

1 – 1.5 až 0,5 0,02 – 0,4

(m3 /t)∗

10 – 30

(m3 /t)∗

asi 1,5

(m3 /t hotového produktu) (m3 /t hotového produktu)

0,75 – 2 0,1∗∗

Tabulka 3.40: Produkce odpadní vody ve fázích výroby rostlinných olejů [65, Germany, 2002, 109, CIAA-FEDIOL, 2002 ]

200

Kapitola 3 Proces/jednotková operace Výroba surového oleje (zpracováním semen)

Parametr Zatížení ChSK

Objem odpadních vod

Chemická neutralizace a štěpení mýdel

Zatížení ChSK Objem odpadních vod

Dezodorace

Zatížení ChSK Objem odpadních vod

Konvenční chemická rafinace jedlého oleje

Zatížení ChSK Spojená výroba a zpracování jedlého oleje

Poměr ChSK/BSK odpadní vody

Úroveň 0,1-1,0 kg/t zpracovaných semen 1-15 m3 /t rafinovaného produktu ≤ 5 kg/t rafinovaného produktu 10-30 m3 /t rafinovaného produktu ≤ 7 kg/t rafinovaného produktu 25-35m3 /t rafinovaného produktu ≤ 15 kg/t rafinovaného produktu 1,5-2 (normálně)

Tabulka 3.41: Charakteristiky odpadní vody ze zpracování rostlinných olejů [65, Germany, 2002, 109, CIAA-FEDIOL, 2002] Zdroj

Objem m 3/t1

0,1 Praní neutrálního oleje 2,12 Neutralizační reakce pH = 10 – 12 2 Barometr. kondenzátory pH= 6,5 – 7,5 10% páry Parní kotel 5% páry Změkčování vody 0,1 Mytí podlah a zařízení 1

Tuny surového oleje

2

Tuny volných mastných ky selin

3

B SK5 mg/l

1000 4300 140 – 200 20 20 1500

ChSK mg/l

15000 7200 500 – 600 40 40 2000

FOG 3 mg/l

5000 670 20 – 200 n.d.

SS4 mg/l

n.d.5 2900 40 – 100 100 100 300

n.d. = Data nejsou k dispozici

Tabulka 3.22: Charakteristiky nečistěných odpadních vod z rafinace rostlinných olejů (kukuřice1, bavlník, slunečnice) [74, Greek Ministry for the Environment., 2001] 3.3.4.2.1 Olivový olej

Tradiční výroba olivového oleje, nazývaná také lisování, generuje asi 2 až 5 litrů odpadní vody na litr vyrobeného oleje, třífázové kontinuální získávání olivového oleje produkuje asi 6 až 8 litrů odpadní vody na litr vyrobeného oleje, zatímco dvoufázový kontinuální proces izolace olivového oleje generuje pouhých 0,33 – 0,35 litru odpadní vody na litr vyrobeného oleje. Tabulka 3.43 ukazuje charakteristiky odpadních vod z výrob olivového oleje různou technologií.

1

V orig. „cornflower“ = chrpa –, autor měl asi na mysli „corn“ (kukuřice) - pozn. překl.

201

Kapitola 3 Technologie

Objem odpadní vody (m3 /t olivového oleje)

Tradiční způsob (lisování) Třífázové odstřeďování Dvoufázové odstřeďování

BSK5 (mg/l)

ChSK (mg/l)

FOG3 (mg/l)

pH

3–5

22000 – 62000

59000 – 162000

65000

4,6 – 4,9

6-8

13000 – 14000

39000 - 78000

65000

5,2

0,33 - 035

90000 - 100000

120000 - 130000

120000

4,5 – 5,0

Tabulka 3.43: Charakteristiky odpadních vod z výroben olivového oleje [74, Greek Ministry for the Environment, 2001, 86, Junta de Andalucia and Ambiente, 1994] 3.3.4.3 Atmosférické emise Suchý prach se uvolňuje v průběhu dodávek semen, skladování v silech, čistění semen, přípravy semen, přepravy pokrutin a dopravy a přepravy uvnitř provozních prostorů. M okrý prach může vznikat při přípravě semen, sušení a chlazení pokrutin při dopravě a přepravě uvnitř provozních prostorů. Jestliže se provádí extrakce rozpouštědly, netěsnosti a doprava mohou působit ztráty do ovzduší. Po provedení extrakce se mohou emise rozpouštědla (hexanu) uvolňovat do ovzduší při sušení, chlazení, skladování a dopravě pokrutin a surového oleje. Úrovně atmosférických emisí pro hexan, spojené s různými semeny, používanými jako surovina, ukazuje tabulka 3.44 Surovina

Sojové boby Řepkové semeno Slunečnicové semeno Lněné semeno Skočcové semeno

Výstup hexanu (kg hexanu/t surových semen) 0,5 – 1,0 0,5 – 1,2 0,5 – 1,2 asi 2,0 >3,0

Tabulka 3.44: Atmosférické emise hexanu [65, Germany, 2002] Některá semena, například řepkové, mohou mít vysoký obsah síry. Enzymatické a biologické procesy mohou přeměnit sloučeniny síry na sirovodík. Dosud nebyly hlášeny žádné emise během skladování, avšak významné koncentrace sirovodíků byly zjištěny ve výfukovém vzduchu z extraktorů [65, Germany, 2002]. Druhy atmosférických emisí přicházející při výrobě surových rostlinných olejů, jsou uvedeny v tabulce 3.45. Odslizení

Neutrali zace Těkavé sloučeniny

Bělení Pachy

Dezodorace Volné MK Těkavé sloučeniny Pachy

Ztu žování

Tabulka 3.45: Přehled atmosférických emisí z výroby surových rostlinných olejů [10, En vironment Agency of England and Wales, 2000, 74, Greek Ministry for the En vironment, 2001]

202

Kapitola 3 Zápach vzniká ve všech krocích, kde se provádí ohřev. M á původ v těkavých mastných kyselinách, organických sloučeninách dusíků a – v případě řepky – v sirovodíku a organických sloučeninách síry. 3.3.4.4 Pevný výstup V závislosti na druhu rostlin, tj. zda jde o semena olejnin či o plody s obsahem oleje, lze suroviny pro produkci rostlinných olejů převést téměř úplně na produkty, jako jsou rostlinné oleje, moučka, pokrutiny bohaté na bílkoviny, mastné kyseliny a lecithin, či vedlejší produkty, použitelné do potravin, krmiv či léčiv. Pevný odpad, např. listí, dřevo, kousky kovu a kaménky, se odděluje v prvním stupni zpracování surovin (čistění a loupání). Oddělí se pomocí pneumatických čističů („províváním“), magnetických separátorů a sít. Ve výrobě ze semen olejnin tato frakce činí méně než 1 % hmotnosti zpracovávaných semen. Kovy se odvedou k recyklaci nebo likvidaci a zbytek, jako je kamení a písek, se odstraní jako odpad. Prach lze spalovat. Z kroků lisování a odstřeďování vycházejí použité filtrační plachetky z lisování semen, které se také likvidují [161, Verband Deutscher Oelmuehlen, 2003]. Při chemické rafinaci se ve fázi neutralizace odděluje soapstock. Skládá se hlavně ze sodných solí zneutralizovaných volných mastných kyselin (FFA), ale obsahuje také fosfatidy, bílkoviny a jiné sloučeniny. Soapstock se dále zpracuje v rafinerii rozštěpením mýdel a zpětným získáním mastných kyselin („kyselého oleje“). V některých zemích je možné soapstocky z chemické rafinace rostlinných olejů míchat s dalšími složkami pro výrobu méně jakostních mýdel, nebo pro výrobu krmné moučky pro hospodářská zvířata.. Produkce pevných odpadů z rafinace rostlinných olejů závisí na konkrétní lokalitě. Při bělení vzniká použitá bělící hlinka s obsahem 20 – 40 % oleje. Je náchylná k samovznícení. Ve výrobních závodech, které pouze rafinují a modifikují jedlé oleje, použitou bělící hlinku využívají další subjekty pro výrobu energie kofermentací na bioplyn, nebo z ní vyrábějí cihly (brikety) [182, Germany, 2003]. Použitý katalyzátor se odesílá na regeneraci specializované firmě (výrobci). V závodech se smíšenou výrobou, které produkují surový olej a moučku a pokrutiny, a jedlé oleje také rafinují a modifikují. Existují další příležitosti k využití složek surovin a odpadů. Je to například využití fosfolipidů v moučce a využití použité bělící hlinky v moučce, obojí jako krmivo. Nutnou podmínkou pro poslední z příkladů je nepřítomnost zbytkového niklového katalyzátoru [161, Verband Deutscher Oelmuehlen, 2003]. Destilát z dezodorizérů, shromážděný z destilace rafinovaných jedlých olejů s parou, má proměnlivé složení podle použité suroviny a rafinačního procesu. Pochází-li z fyzikální rafinace a má nízký obsah pesticidů, může být použit v průmyslu krmiv. Jinak jej lze prodávat jako zdroj technických mastných kyselin. Destiláty s chemické rafinace mají vyšší hodnotu: pro svůj vyšší obsah tokoferolu jsou atraktivní surovinou pro výrobu vitaminu E. Pro rostoucí zájem o přirozené antioxidanty – jako je tokoferol – a použití fytosterolů v potravinářském a farmaceutickém průmyslu důležitost tohoto destilátu patrně stoupne.

203

Kapitola 3

Druhy pevného a kapalného odpadu, vznikající z různých jednotkových operacích zpracování rostlinných olejů jsou uvedeny v přehledu v tabulce 3.46. Odslizení Pevný a kapalný výstup

Rostlinný sliz

Neutrali zace Bělení Použitá hlinka Soapstocky Použité kyseliny s obsahem slizů, kovů, pigmentů a alkálie atd.

Dezodorace

Žádný

Ztu žování Použitý katalyzátor Použitá filtrační hmota

Tabulka 3.46: Přehled klíčových pe vných a kapalných emisí a vedlejších produktů z rafinace rostlinných olejů [10, Environment Agency of England and Wales, 2000, 74, Greek Ministry for the En vironment, 2001] Porovnání pevného výstupu z výroby olivového oleje a z výroby oleje ze semen olejnin uvádí tabulka 3.47. Předběžná úprava surovin

Úprava surovin

Druh produkce Odpad z oliv

Externí materiál, např. Žádné listí a kamení

Odpad ze semen

Externí materiál, např. Žádné listí a kamení

Lisování a odstřeďování

Extrakce rozpouštědlem Použité filtrační plachetky, Extrahovaný koláč, lisový koláč, pecky z oliv pokrutiny a odpad z filtrů Použité filtrační plachetky Zádné

Tabulka 3.47: Přehled pevného výstupu z výroby surových rostlinných olejů [10, En vironment Agency of England and Wales, 2000, 185, CIAA-FEDIO L,2004]

204

Kapitola 3 Druhy a množství odpadů a vedlejších produktů jsou přehledně uvedeny v obrázku 3.10.

.

KAPALNÝ ODPAD, OBJ./HM.

SL OŽENÍ ZÁTĚŽE Z NEČIST ĚNÍM

ODPADNÍ VO DA

VÝROBA ROSTLINNÝCH OLEJŮ

PEVNÝ ODPAD/ VEDL. PRO DUKT

ª Čistění a sklad ování

Chrást, l istí, plevel kamení, písek

ª

slupky

L oupán í

Slupky

%HM. PEVNÉHO ODPADU

5a

ª Rozbíjen í,. vlo čkování , dr cení

Prach

ª 0,7a - 5 m3/t

BSK 20000 – 35000 mg/l ChSK 30000 - 60000 mg/l Oleje/tuky: 5000-10000 mg/l Organický N: 5,00 800 mg/l

Vařen í, ko ndicion ace

ª Odpadní voda

Surový koláč O livové pecky a

L isován í, odstřeďován í

ª Polyfenoly. 80000 mg/l

Extrakce rozpou štědlem

TSS: 20000 mg/l ChSK 200000 mg/l pH: 3 – 5,9

Extrahovaný koláč či pokruti ny

ª Suro vý olej

6

ª Odstraněn í slizů

Slizy

0,4 – 2

ª Neutralizace

Soapstock

0,5 – 5

ª Bělení

Použitá bělící hl inka

ª Odpadní voda

Deodo rizacec

Destilát

ª Rafinovaný olej

CELKEM

40 - 70

a Pro v ýrob u olivov éh o oleje b Pro výr obu řepk ovéh o o leje, lo upání se nep oužívá. Ex trakce r ozpou štědlem je kr ok, v němž v zniká hlavní pevný o dpad . c Většin a v ody se u volňu je při deod orizaci.V případě řepk y může být množství až trojnásobk em o dpadn í v ody z výro by surov éh o oleje.

Obrázek 3.10: Druh a množství odpadů a vedlejších produktů ze zpracování rostlinných olejů [134, AWAREN ET, 2002] 3.3.4.4.1

Olejnatá semena

Typický výtěžek zpracování olejnatých semen je téměř 100 %. Produkty ze zpracování semen olejnin a rafinace rostlinných olejů tvoří hlavně rostlinný olej, na bílkoviny bohaté pokrutiny, lecithin a ffa (kyselý olej). Ffa mohou obsahovat tokoferol, což je přirozený antioxidant. M ohou se používat jako surovina pro výrobu vitaminu E. Vedlejší produkty mohou být využity jako krmivo pro hospodářská zvířata, nebo spáleny jako palivo [182, Germany, 2003, 185, CIAA-FEDIOL, 2004].

205

Kapitola 3 Při chemické rafinaci se ve fázi neutralizace odděluje soapstock. Skládá se hlavně ze sodných solí oddělených mastných kyselin (FFA), ale obsahuje také triacylglyceroly, fosfatidy, bílkoviny, pigmenty a jiné sloučeniny. Normálně se soapstock dále zpracuje v rafinerii rozštěpením mýdel a zpětným získáním mastných kyselin. Soapstocky z chemické rafinace rostlinných olejů je možné míchat s dalšími složkami pro výrobu méně jakostních mýdel, nebo pro výrobu krmné moučky pro hospodářská zvířata [182, Germany, 2003, 185, CIAA-FEDIOL, 2004]. Surový koláč a využité pokrutiny se buď spalují nebo použijí ve výrobě paliv a dalších produktů, jako je jádrový olej a aktivní uhlí. M ohou se také zkrmovat. Vyextrahovaný koláč, který má obvykle nižší obsah oleje než 1 %, se obvykle lisuje do pelet nebo briket a používá se hlavně jako krmivo. M ůže se však také kompostovat nebo spalovat. Lecithin je poživatelný vedlejší produkt, složený ze směsi fosfatidů s malým množstvím glykolipidů a oligosacharidů. Jeho výjimečné funkční charakteristiky jsou známy, zejména emulgační vlastnosti, rozliv a smáčivost. Po velmi jednoduchém a nenákladném přečistění může být použit v četných aplikacích v potravinářském průmyslu nebo při výrobě kosmetických přípravků a léčiv. Nedůležitějším zdrojem lecithinu je sojový olej, ačkoliv kukuřičný, slunečnicový a podzemnicový olej poskytují také vhodný lecithin. Při zpracování semen olejnin se tvoří O,7 až 0,8 tuny pevného výstupu na tunu zpracované suroviny. Hlavní podíl z toho je rostlinného původu, tj. koláč a pokrutiny. Ty se buď dále zpracují za účelem získání zbytkového obsahu oleje,který může činit i 10 až 20 %, použijí se jako krmivo, spálí se pro získání tepla, nebo se použijí pro zlepšení půdy buď po zkompostování, nebo přímo. 3 .3.4.4.2

Olivový olej

Při výrobě surového olivového oleje, tradiční způsob (lisování) a třífázový systém produkují lisový koláč a značné množství odpadní vody, kdežto dvoufázový systém, používaný hlavně ve Španělsku, produkuje těstovitý odpad nazývaný „alperujo“, který má vyšší obsah vody než tradiční pevný odpad a špatně se zpracovává . Obsah vody v lisovém koláči, obsahujícím surový olivový koláči, pokrutiny a slupky, je asi 30 %, používá-li se tradiční lisování, a asi 45 – 50 % při použití dekantačních odstředivek. Lisový koláč má ještě nějaký olej, který se normálně získá v jiném provozu. Vyčerpaný olivový koláč se spaluje nebo se použije ke zlepšení půdy v olivových hájích. 3.3.4.5

Energie

Spotřeba energie při výrobě surového rostlinného oleje závisí na druhu suroviny, zařízení a výrobního procesu. Ohřev, chlazení, sušení, mletí, lisování, odpařování a destilace jsou operace náročné na energii. Lisování za studena bez tepelné úpravy suroviny, jež se speciálně používá pro výrobu olivového oleje, spotřebuje dvojnásobek energie než lisování tepelně upravených semen olejnin. Spotřeba páry se pohybuje v rozmezí 200 až 500 kg páry na tunu zpracovaných semen (155 – 390 kWh/t) a odběr elektřiny se pohybuje v rozmezí 25 – 50 kWh/t zpracovaných semen (90 – 180 M J/t) [109, CIAA-FEDIOL, 2002, 182, Germant, 2003, 185, CIAA-FEDIOL, 2004]. Tabulka 3.48 ukazuje spotřeby energie a páry pro některé procesy rafinace surového oleje v německých závodech. Další údaje o spotřebě energie jsou pro některé procesy uvedeny ost. 4.7.4.2, 4.7.4.3 a 4.7.4.4. 206

Kapitola 3

Parametr

Neutralizace Štěpení mýdel Dezodorace Ztužování Bělení Neutralizace Štěpení mýdel Dezodorace Ztužování Bělení

Celková spotřeba energie

Spotřeba páry1

(MJ/t hotového produktu) 145 - 330 620 - 2850* 510 - 1350 400 - 1000 n.d (kWh/t hotového produktu) 40 - 92 172 - 792* 142 - 375 111 - 278 n.d.

(MJ/t hotového produktu) 112 - 280 560 - 2800* 420 - 1120 n.d. n.d. (kWh/t hotového produktu) 31 - 78 156 - 778* 117 - 311 n.d. n.d.

Spotřeba elektřiny2 (MJ/t hotového produktu) 22 - 44 11 - 36* 60 - 150 n.d. n.d. (kWh/t hotového produktu) 6 – 12 3 – 10* 17 - 42 n.d. n.d.

1

Vy počteno ze vzorce 2,8 x kg páry /t = MJ/t *MJ/t mýdla nebo kWh/t mýdla Hotový produkt = rafinovaný rostlinný olej

Tabulka 3.48: S potřeba energie při rafinaci surových rostlinných olejů [65, Germany, 2002, 109, CIAA (FEDIOL), 2002] 3.3.4.6

Používané chemikálie

V ideálním případě má extrakční rozpouštědlo rozpouštět pouze glyceroly; nežádoucí složky, jako jsou barviva, slizy a fosfolipidy, má ponechat netknuté. Rozpouštědla nesmějí obsahovat toxické složky a mají být regenerovatelná s co nejmenšími ztrátami, být bezpečná při manipulaci a snadno odstranitelná z extrahovaného materiálu. Z těchto důvodů se téměř výhradně používají alifatické uhlovodíky, téměř výhradně hexan. Technický hexan (frakce vroucí v rozmezí 55 – 70°C) se osvědčil jako optimální rozpouštědlo. Hexan lze z oleje odstranit snadno za teplot nižších než 100 °C ve vakuu a může být z pokrutin odstraněn parou. Rozpustnost hexanu ve zkondenzované vodě činí pouhou 0,1 %. Pro extrakci poměrně mokrých materiálů jsou zvláště vhodné alkoholy jako ethanol, isopropanol, methanol, butanol a fural. Extrakce semen olejnin alkoholy vede k poměrně vysoké koncentraci fosfatidů, glykolipidů, sacharidů a podobných složek v surovém oleji, i když glyceroly mohou být v zásadě zkoncentrovány ochlazením nebo extrakcí alkoholických roztoků. Alkoholy nejsou obecně používány jako primární extrakční rozpouštědla. Používají se však občas jako sekundární extrakční činidla pro odstranění gossypolu z bavlníkových pokrutin, thioglykosidů z řepkových pokrutin, cukrů ze sojových pokrutin (při výrobě bílkovinných koncentrátů) a alkaloidů z pokrutin s hořkého vlčího bobu. Novou technologií je použití superkritického propanu nebo oxidu uhličitého k extrakci oleje, která pak probíhá za vysokého tlaku. Tento proces je pro vysoké náklady na zařízení vyhrazen pouze pro zvláštní výrobky s vysokou vlastní hodnotou [87, Ullmann, 2001].

207

Kapitola 3 K neutralizaci surového oleje se používají chemikálie, v množství 1 – 6 kg NaOH na tunu oleje. Podle druhu oleje a obsahu volných mastných kyselin v odslizeném nebo jiném než surovém oleji se použije jen 0,1 – 2 kg/t oleje. Pokud se potom použije kyselina fosforečná, spotřebuje se jí 0,1 až 2,0 kg na tunu oleje. M ísto ní lze použít kyselinu citrónová (spotřeba 0,1 až 1,0 kg/t). Spotřeba kyseliny sírové, používané ke štěpení soapstocků, činí 100 – 250 kg H2SO4 na tunu mýdel [109, CIAA-FEDIOL, 2002].

3.3.5 Mléčné výrobky 3.3.5.1 Voda 3.3.5.1.1

Spotřeba vody

Spotřeba vody souvisí zejména se způsoby čistění a úklidu. K faktorům, které ovlivňují spotřebu vody evropských mlékáren, se počítají [160, European Dairy Association, 2002]: • dostupnost povrchové a spodní vody pro chlazení • doba a množství vody používané pro oplach • charakteristiky programů CIP • údržba, např. opravy netěsností. Přiměřeně účinná spotřeba vody činí asi 1 až 5 litrů vody na kg mléka [134, AWARENET, 2002], avšak na vyspělém zařízení lze při správné obsluze dosáhnout spotřeb vody kolem 0,8 až 1,0 l vody/kg mléka [74, Greek M inistry for the Environment, 2000]. Podle německého průzkumu, 132 mlékáren spotřebovalo v roce 3 1999 v průměru 2,06 m vody na tunu zpracovaného mléka [39, Verband der Deutschen M ilchwirtschaft (German Dairy Association), 2001]. Tabulka 3.49 ukazuje spotřebu vody v evropských mlékárnách, tabulka 3.50 spotřebu vody v některých severských mlékárnách. Spotřeba vody∗ (l/kg zpracovaného mléka)

Konzumní produkty

mléko

a

zakysané

Sýry a syrovátka Sušené mléko, sýry nebo tekuté produkty ∗ Chladící voda je započtena

0,96 – 2,8 (8)∗

0,60 – 0,97 (3)

2,0 – 2,5 (4) 1,7 – 4,0 (7)

1,2 – 1,7 (5) 0,69 – 1,9 (3)

Tabulka 3.49: S potřeba vody v evropských mlékárnách [160, European Dairy Association, 2002]

208

Kapitola 3

Produkty

Tržní mléko a zakysané produkty Sýry a syrovátka Sušené mléko, sýry nebo kapalné produkty

Spotřeba vody (l/l zpracovaného mléka) Švédsko Dánsko Finsko Norsko 0,96 – 2,8 0,60 – 0,97 1,2 – 2,9 4,1 (3) (8) (1) (8)∗ 2,0 – 2,5 1,2 – 1,7 2,0 – 3,1 2,5 – 3,8 (4) (5) (2) (2) 1,7 – 4,0 0,69 – 1,9 1,4 – 4,6 4,6 – 6,3 (7) (3) (2) (2)

∗ Čísla v závorkách označují počet mlékáren v kategorii

Tabulka 3.50: S potřeba vody v některých severských mlékárnách [42, Nordic Council of Ministers, et al., 2001] V britském mlékárenském průmyslu existují velké rozdíly v poměru spotřeby vody k množství zpracovaného mléka v porovnání s objemem mléka přijatého ke zpracování na jeden závod, jak ukazuje obrázek 3.11. ™

6,00

Poměr voda/mléko (l/kg)

5,00 4,00 ™

3,00

™

2,00 ™

1,00

™

™ ™

0,00 0

100000

2000000

™

™

300000

™

400000

500000

600000

Zpracované mléko (103 kg/rok)

Obrázek 3.11: Poměr spotřeby vody k objemu zpracovaného mléka jako funkce množství zpracovaného mléka [94, En vironment Agency of England and Wales, 2002] Sedm závodů na výrobu zmrzliny ve severských zemích uvádí, že mají spotřebu vody v mezích 3,6 až 10,3 l/kg vyrobené zmrzliny [42, Nordic Council of M inisters, 2001]. Pro výrobny zmrzliny, kde se nepoužívá v chladících systémech žádná recyklace vody, se uvádí spotřeba vody v rozmezí 10 až 325 l/kg produktu [118, CIAA-EDA, 2002]. 3.3.5.1.2

Odpadní voda

V mlékárenství je hlavní ekologický problém odpadní voda. Obor používá značná množství vody a produkuje obrovská množství odpadních vod s cílem udržet potřebnou úroveň hygieny a čistoty. Údaje o měrném objemu vypouštěných odpadních vod pro činnosti v mlékárenském průmyslu v Rakousku ukazuje tabulka 3.51. Uvádí se, že objem odpadní vody v dobře udržované výrobně je asi 1 – 2 l na kg zpracovaného mléka.

209

Kapitola 3 Druh produktu

„Bílé“ produkty (např. mléko, smetana, jogurt) „Žluté“ produkty (např. máslo, sýry atd.) „Speciální“ produkty (např. zahuštěná mléka nebo syrovátka, sušené mléčné výrobky atd.)

Objem odpadní vody (m3 /t zpracovaného mléka) 3 4

5

Tabulka 3.51: Přibližné objemy odpadních vod z výrobnách činností v mlékárně [152, Austria, 2002] Ve Spojeném království se ke zpracování vyrobí produkuje každoročně asi 14 milionů 3 m . Uvádí se, že nová mlékárna ve Spojeném království dosahuje poměru objemů zpracovaného mléka odpadní vody 1.1, tj. na každý litr mléka produkuje litr odpadní vody. M á se zato, že ve stávajících mlékárnách je dosažitelný poměr 1:1,5. Uvádí se také porovnání mezi mlékárnou produkující 2 litry odpadní vody na litr zpracovaného 3 mléka. Ta by produkovala ročně asi 28 milionů m odpadní vody pro likvidaci v ČOV. jestliže se uváží, že tato voda má v průměru koncentraci ChSK 3000 mg/l, pak by celkové zatížení činilo 84000 tun ChSK/rok, což je odpad ekvivalentní produkci dvou 3 milionů lidí. Jestliže se do vodoteče uvolní 1 m mléka, potenciální spotřeba kyslíku, vyjádřená zatížením BSK5, je ekvivalentní denní produkci splašků od 1500-2000 lidí. Nečistěné mlékárenské vody mají průměrnou BSK v rozmezí od 0,8 do 2,5 kg BSK/t mléka. Dalšími významnými kontaminanty v odpadní vodě jsou dusík, fosfor a chloridy. Hodnoty pH jednotlivých produkovaných proudů odpadních vod se značně liší a starosti může působit také teplota proudů odpadní vody. Odpadní voda může obsahovat pathogenní mikroorganismy z kontaminovaných materiálů či výrobních procesů [140, World Bank (IBRD) et al., 1998]. Tabulka 3.52 uvádí údaje pro typickou nečistěnou odpadní vodu ze zpracování mléka. Složka Suspendované pevné látky Celkové pevné látky ChSK BSK5 Bílkoviny Tuky Sacharidy Amoniakální dusík Dusík Fosfor Sodík Chloridy Vápník Hořčík Draslík pH Teplota

Rozsah 24 – 5700 mg/L 135 – 8500 mg/L 500 – 4500 mg/l** 450 – 4790 mg/L 210 – 560 mg/L 35 – 500 mg/L 252 – 931 mg/L 10 – 100 mg/l** 15 – 180 mg/L 20 - 250** mg/L 60 – 807 mg/L 48 – 469 (až 2000*) mg/L 57 – 112 mg/L 22 – 49 mg/L 11 – 160 mg/L 5,3 – 9,4 (6 - 10*) 12 – 40°C

*Připomínky CIAA [83, CIAA, 2001] **Připomínky Německa [99, Germany, 2002]

Tabulka 3.52: Uváděné úrovně znečistění mlékárenské odpadní vody [13, En vironment Agency of England and Wales, 2000].

210

Kapitola 3 Objem a úrovně znečistění mlékárenských odpadních vod v Evropě jsou uvedeny v tabulce 3.53. Typické hodnoty BSK pro různé mlékárenské produkty naleznete v tabulce 3.54. Parametry (mg/kg zpracovaného mléka)

Objem odpadních vod (l/kg)

ChSK

Celk. dusík

Celk. fosfor

Konzumní mléko a jogurt

0,9 – 25

2,0 – 10

0,05 – 0,14

0,01 – 0,02

Sýry

0,7 – 60

0,8 – 13

0,08 – 0,2

0,01 –0,05

Sušené mléko a syrovátka

0,4 – 60

0,5 - 6

0,03 – 0,3

0,01 –0,2

Zmrzlina

2,7 – 7,8

Produkt

Tabulka 3.53: Objemy a úrovně znečistění mlékárenských odpadních vod v Evropě [42, Nordic Council of Ministers, et al., 2001, 160, European Dairy Association, 2002] Produkt Plnotučné mléko Odstředěné mléko Šlehačka Jogurt Zmrzlina Syrovátka

BSK5 (mg/kg produktu) 104000 67000 399000 91000 292000 34000

Tabulka 3.54: Typické úrovně BS K různých mléčných výrobků [13, En vironment Agency of England and Wales, 2000] Největší podíl z operací, k nimž patří mytí zařízení; proplachování linek při přechodu na jiný produkt; spouštění, odstavování a změny provozu pasteračních jednotek HTST a praní produktů, tvoří mycí vody. Za normálního provozu se ztrácí do odpadu asi 0,5 až 1,5 % produktu, ale ztráty mléka (produktu) mohou dosáhnout až 3 – 4 %. Tyto ztráty na mléku mohou nastat při čistění, vypuštěním během spouštění, odstavování nebo změny produkce na jednotce HTST, či únikem při nehodě. Ztráty na produktu do odpadních vod mohou významně přispívat ke zvýšení ChSK, obsahu dusíku a fosforu. typické ztráty mléka ukazuje obrázek 3.12.

211

Kapitola 3

Pří kl ad příjem 1000 t/ den Příjem plnotučného mléka Surové CIP

1000 tun mléka Chlazení a skl adování

Ztráta ml éka 3 tuny

997 tun Odstřeďování a homogeni zace 996 tun

Konečné CIP

Smetana, 30 tun Ztráta mléka, 1 tuna

Pasteur ace a chl az ení

Sklad hotového produktu Ztráta ml éka 3 tuny

993 tun Plnění a balení

Přeplnění 2 tuny

990 tun S tudený skl ad

Ztráta při změně produktu, 1 tuna

990 tun hotového produktu

Obrázek 3.12:Typické ztráty mléka v mléčném průmyslu [13, En vironment Agency of England and Wales, 2000] Ačkoliv operace CIP přispívají k úsporám vody, energie a chemikálií, stále produkují velké objemy odpadních vod, které mohou mít nízkou nebo vysokou hodnotu pH, způsobenou použitím kyselých nebo alkalických čistících roztoků. Používání kyseliny dusičné nebo fosforečné zvyšuje obsah dusičnanů a fosforečnanů v odpadní vodě. Nesprávně navržený systém CIP a nedostatečné odstranění produktu před zahájením cyklu CIP umožňují, aby se do mycích vod dostalo značné množství produktu. Některé britské mlékárny dosáhly snížení hodnoty ChSK ve svých mycích vodách o 40 – 65 % jako výsledek zdokonalení v této oblasti. [43, Envirowise (UK) and Entec UK Ltd., 1999]. Odpadní voda s vysokou koncentrací rozpuštěných pevných látek pochází z regenerace iontoměničových pryskyřic a ze zpětného promývání membrán.

212

Kapitola 3 Při výrobě mléčného koncentrátu (v první fázi výroby sušeného mléka) se používají velké odparky, stejně jako pro výrobu sušené syrovátky. Odpařená voda se kondenzuje a získávají se tak velké objemy kondenzátu. Normálně bývá čistý, avšak netěsnosti na podtlakovém kondenzátoru mohou být příčinou jeho kontaminace. Kondenzát může být použit v jiných procesech, jako je předehřívání příchozího mléka nebo, po patřičné úpravě, jako voda k čistění (takovou úpravou může být reverzní osmóza plus desinfekce). Odpadní voda obsahuje i další látky, jejich zdrojem jsou přísady jiného původu, které se v některých produktech používají, nebo chemikálie z čisticích prostředků či maziv. Suspendované pevné látky souvisejí se sraženým mlékem, částicemi sýřeniny a jinými než mléčnými složkami. Asi 90 % mléka, použitého pro výrobu sýrů, končí jako syrovátka. Sladká syrovátka se často získává zpět a používá jako přísada potravinářské jakosti. Slaná syrovátka, které odchází po přidání soli k sýřenině, aby se odstranila další kapalina, není pro toto použití vhodná, pokud se nezbaví soli reverzní osmózou. Permeát RO je velmi slaný. Jestliže se syrovátka rychle nezpracuje, zkysne v důsledku tvorby kyseliny mléčné. Vypouští-li se kyselá syrovátka do ČOV, může to způsobit snížení pH. Tato odpadní voda s obsahem mléka nebo mléčných produktů má vysoké hodnoty BSK. Typické BSK různých mléčných výrobků jsou uvedeny v tabulce 3.55. Parametr

Závod s regenerací syrovátky

Závod bez regenerace syrovátky mg/l

BSK5 ChSK Tuky Ncelk Pcelk

2397 5312 96 90 26

5312 20599 463 159 21

Tabulka 3.55: Složení odpadní vody z výroby sýrů [134, AWAREN ET, 2002] 3.3.5.2

Atmosférické emise

M nohé mlékárny si tepelnou energii vyrábějí samy. Z výroby tepla v kotelnách vznikají emise oxidu uhličitého, oxidu siřičitého a oxidů dusíku. Těmito problémy se tento dokument nezabývá. M nohé mlékárny dosud používají halogenované sloučeniny ve svých chladících systémech, většinou typu HCFC, ale v některých zemí se ještě používají malá množství CFC. Reakce halogenovaných chladiv s atmosférickým ozonem měly za výsledek postupný zákaz uvádění ozon poškozujících látek na trh, stejně jako výrobků a zařízení, které tyto látky obsahují [202, EC, 2000]. V současnosti existuje návrh nařízení Evropského parlamentu a Rady o některých fluorovaných skleníkových plynech [246, EC, 2003]. Amoniak, který se používá v chladící ch systémech, může unikat a může dojít i havarijním únikům, což má za následek stížnosti na zápach. Problémy se zápachem se obvykl e pojí s provozy čistění odpadních vod. Mlékárenské závody v městských oblastech často řeší stížnosti na hluk, např. hluk, způsobený provozem vozidel, chladírenským zaří zením a jednotkami UHT.

213

Kapitola 3 3

Pro snížení emisí prachu až na méně než 5 mg/Nm lze používat nohavicové filtry. Filtry spotřebují podstatně méně energie a produkují méně hluku. Jestliže se pro výstupní vzduch používají filtrační zařízení vhodná pro CIP, použití cyklonů není nutné, což umožňuje dosáhnout značné úspory energie a snížení hluku. Odfiltrovaný prach potravinářské jakosti může být použit pro jiné účely. 3.3.5.3

Pevný výstup

Odpad z obalů, jako jsou papír, dřevěné palety, velké vaky, plastové folie atd., a ostatní odpad z provozních operací, např. maziva, akumulátory, nátěrové hmoty, zářivky, laboratorní chemikálie atd., je potřebné použít znovu nebo zlikvidovat. Odpad vzniká také v lapačích tuku a ve flotačních a biologických čistírnách odpadních vod. Vedle těchto odpadů vznikají také větší pevné a kapalné odpady a vedlejší produkty, jako jsou zbytková syrovátka, normám nevyhovující produkty, kal z odstředivek pro čiření a filtraci mléka, produkt ztracený na teplosměnných površích a vypouštěný při čistění zařízení, odpadní sýřenina a malé kousky sýra. Syrovátku lze oddělit a zpracovat na užitečné výrobky. Produkty mimo normu a kal se využijí jako krmivo nebo se likvidují na skládce. Kal z ČOV se odesílá na skládku. Tabulka 3.56 shrnuje ztráty produktu v mléčném průmyslu, vyjádřené jako procenta ze zpracovaného objemu mléka, tuku nebo syrovátky: Druh zpracování

Máslo/doprava odstředěného mléka Máslo a sušené odstředěné mléko Sýry Sýry a odpařování syrovátky Sýry a sušená syrovátka Konzumní mléko Sušené plnotučné mléko

Ztráty produktu v % Mléko Tuk Syrovátka 0,17 0,14 0,60 0,20 0,20 0,10 1,6 0,20 0,10 2,2 0,20 0,10 2,3 1,9 0,7 0,64 0,22 -

Tabulka 3.56: Ztráty produktu v některých postupech v mlékárenském průmyslu [140, World Bank (IBRD) et al., 1998] Uváděné pevné výstupy na tunu zpracovaného mléka uvádí tabulka 3.57.

Tekuté a jogurt Sýry Sušené mléko a sušená syrovátka

Pevný výstup (kg)

Kaly z ČOV

1,7 – 45,0 1 - 20 0,5 - 16

0,2 – 18,0 0,20 - 24 3 - 30

Tabulka 3.57: Pevný výstup na tunu zpracovaného mléka [160, European Dairy Association, 2002] Hlavní zdroje odpadů ze zpracování mléka, jogurtu a sýrů jsou vyznačeny na obrázcích 3.14, 3.15 a 3.16.

214

Kapitola 3

KAPALNÝ ODPAD, OBJ./HM.

S LOŽENÍ ZÁTĚŽE

ODPADNÍ VODA

V ÝROBA MLÉKA, MÁSLA, SMETANY

PEVNÝ ODPAD/ VEDL. PRODUKT

Příjem, filtrace, čiření

Kal

%HM. PEVNÉHO ODPADU

Studený sklad

1,3-2,5 l/kg vstupu mléka

∗ChSK: 20004000 mg/l ∗BSK5: 15002500 mg/l ∗Olej a tuk: 150 mg/l ∗N celk 100 mg/l ∗Pc elk 30 mg/l

Odstředění a standardizace Mycí vody (ztráta mléka, detergenty přísady)

Plnotučné mléko

Kal Smetana

Odstředěné mléko Tepelné ošetření

Homogenizace

Kal: mikrobiální hmota a směs proteinů 0,04 pro šaržový proces

Homogenizace

Zmáselňování

Skladování

Balení a st udený sklad

Podmáslí

Máslo

Balení a zmrazení

Distribuce Plnotučné mléko Mléko se sníženým obsahem tuku Odstředěné mléko

Smetana

Podmáslí

Máslo

a Pasteurace (HTST) nebo sterilizace (UHT) b Filtr ace, čiřen í, odstř edění, stand ardizace, pasteur ace a h omogen izace jsou sp olečné i pro vý robu jogu rtu a sýrů. tek utý o dpad z operací čistění z odstřeďov án í, tepeln ého ošetřen í a homog en izace – ztr áta 0,2% do kanalizace (<0,2 %sušin y) c Typické rozmezí spo tř eb y vody př iměř en ě efektivn í vý robn y je 1,3 – 2 ,5 l/kg vstu pu mléka. Z většiny spotřebov ané v ody je n akonec odpadn í vo da. d Průměr né h odno ty o dpadní vod y jsou: BSK: 0,8 – 2,5 k g/t; Ch SK: BSK x 1 ,5 ; TSS: 100 – 100 0 mg/l; N: 0,6 x BSK; P: 10- 100 mg/l.

Obrázek 3.13: Druh a množství odpadů ze zpracování mléka [134, AWAREN ET, 2002]

215

Kapitola 3

KAPALNÝ ODPAD, OBJ./HM.

SLOŽ ENÍ Z ÁTĚŽE ŠKODLIVIN

ODPADNÍ

VÝRO BA MLÉKA, MÁSLA, SMETANY

VO DA

%HM. PEVNÉHO ODPADU

PEVNÝ ODPAD/ VEDL. PRODUKT

Mléko Příjem, filtrace, čiř ení

Kal

¾ Studen ý sklad

1,3-2,5 l/kg vstu pu mléka

∗Ch SK: 2000-4000 mg/l ∗BSK5: 1500-2500 mg/l ∗O lej a tuk: 150 mg /l ∗Ncelk 100 mg/l ∗P celk 30 mg/l

Mycí vo dy (ztráta mléka, jo gurt, detergen ty, přísady)

¾ Pln otučn é mléko

Odstřed ění a stand ardizace

¾

Kal

O dstředěn é mléko

Přísad ya

¾ Ho mogen izaceb

¾ T epelné zp racován íc

¾ T epelně ošetřené mléko se očkuje d věma ku ltu rami mikroo rganismů (startéry)

Kal: mikrob iální hmota a směs p rotein ů 0,04 p ro šaržový p roces

Očkování

¾ Fermentacee

¾ Chlazeníf

¾ Ochu cení/ovo ce

¾ Balení

Prod ukty z r ozhraní se smísí a př ejdo u do o dpad u

2-6% vstup u mléka

a P řís ady do mléka nejs ou nutné. Lze přidat stabilizátory a sladidla b Mléko na výrobu jogurtu s e homogenizuje při 20 MP a (200 bar) a 55-70°C c Mléko se ohřeje na 90-95°C na 5 minut v kontinuálním procesu. P ak s e vytemperuje na 40-43°C. d Tepelně ošetřené mléko se očkuje dvěma startovacími kulturami: Streptococcus salivarius subsp. thermophilus a Lactobacillus delbrueckii subsp, bulgaricus . e Fermentace trvá asi č hodiny. f Mléko s e ochladí asi na 15-20° C, ochutí (příp.) a dále ochladí pod 5° C. D o tuhých jogurtů s e příchuť přidává před fermentací, což se provádí s každou sklenicí.

Obrázek 3.14: Druh a množství odpadů z výroby jogurtu [134, AWAREN ET, 2002]

216

Kapitola 3

KAPAL NÝ ODPAD, OBJ./HM.

SL OŽENÍ ZÁT ĚŽ E

ODPADNÍ VODA

VÝROBA MLÉKA, MÁSLA, SMETANY

PEVNÝ ODPAD/ VEDL. PRODUKT

%HM. PEVNÉHO ODPADU

¾a Př id ání mikro biální ku ltu ry

¾ Sýření (řezání, mích ání, p aření)

Syrovátkab Ztráty sýřeniny

80 - 90

Odpad sýřeniny

<0,5

¾ F ormován í

S regenerací syrovátky::

300 m 3//t

1 m 3/t d

∗ChSK: 5312 mg/l ∗ BSK5: 2397 mg/l ∗ Olej a tuk: 96 mg/l ∗Ncelk 90 mg/l ∗ Pcelk 26 mg/l

¾ Prací vody

L iso vání

Syrovátkac

¾ Solanka do kanálud

Solení

¾ L iso vání Bez regenerace syrovátky::

Slaná syrovátka

¾

∗ChSK: 20559 mg/l ∗ BSK5: 5312 mg/l ∗ Olej a tuk: 463 mg/l ∗Ncelk 159 mg/l

Zrání

Maz a kůrka

<1

¾ Čistění

∗ Pcelk 21 mg/l

Odřezky, malé kousky sýra Ch lazení a balení

¾ Sklad ování a distrib uce CELKEM 85-90% vstupu ml éka Čerstvé sýr y

Měkké a p ařené sýry

a Chybějící kroky jsou uvedeny v procesu výroby mléka b Syrovátka se považuje za pevný odpad. Odchází-li do kapalného výtoku, má složení BSK5: 3500 mg/l; SS: 400 mg/l c M nožství syrovátky je velmi malé v porovnání s tím, které s e regeneruje ze s ýření. d Objemy s lané syrovátky js ou velmi malé v porovnání s objemy sladké či kyselé s yrovátky. Sbírá se odděleně.

Obrázek 3.15: Druh a množství odpadů z výroby sýrů [134, AWAREN ET, 2002] Tabulka 3.58 uvádí publikovaná celková množství odpadu, produkovaného ve severských mlékárnách, a jejich likvidaci. Čísla nezahrnují odpad, který je určen jako krmivo, ale jsou zahrnuty produkty nevyhovující normám, které se vyvážejí na skládku.

217

Kapitola 3 Celkový pevný odpad (kg/1000 l) 1,7 – 14 (13)

Produkt

Z toho Recyklováno

Spáleno

Kompostováno

Likvidováno na skládce

0 – 14%

14 – 95%

0 – 2%

9 – 88%

0%

67 – 95%

Konzumní 5 – 41% 0 - 48% mléko, zakysané výrobky Sýry, syrovátka, 0,5 – 10 1 – 91% 0 – 80% sušená (17) Zmrzlina 35 – 48 4 – 33% 0 – 6% (kg/1000 kg) (4) ∗ Čísla v závorkách označují počet mlékáren v kategorii

Tabulka 3.58: Produkce a likvidace pevných odpadů z některých severských mlékáren [42, Nordic Council of Ministers, 2001] Celkový pevný výstup pro výrobu zmrzliny uváděný pro Evropu má širší rozmezí, tj. 30 – 150 kg/t produktu [118, CIAA-EDA, 2002] 3.3.5.4

Energie

M lékárny mají významnou spotřebu energie. Asi 80 % energie se spotřebuje jako teplo ze spalování fosilních paliv pro výrobu páry a horké vody. Zbývajících 20 % se spotřebuje jako elektřina pro pohon strojního zařízení, chladírenských zařízení, větrání a jako osvětlení. Největšími odběrateli energie jsou operace odpařování a sušení mléka [42, Nordic Council of M inisters, et al., 2001]. Například je značná energie potřebná také při pasteraci na ohřev a chlazení mléka. Lze využívat regeneraci tepla pomocí výměníků tepla. Odpařování se normálně spojuje s rekompresí (brýdových) par. Pro evropský mlékárenský průmysl se uvádí množství dat. Údaje jsou zahrnuty do tabulky 3.59. Produkty

Konzumní mléko a zakysané produkty Sýry a syrovátka Sušené mléko, sýry nebo tekuté produkty

Celková spotřeba energie (GJ/t zpracovaného mléka) Elektřina Palivo Poznámky 0,15 – 2,5 0,18 – 1,5 Minimum pro tekuté mléko, maximum pro speciality 0,09 – 1,11∗

0,08 – 2,9 0,15 – 4,6 0,06 – 2,08∗ 0,06 – 3,3

3 – 20

0,85 – 6,47∗

Závisí na druhu sýra a výrobních operacích. Maximum paliva na odpařování syrovátky Maximum paliva na výrobky ze syrovátky.

∗ přibližná hodnota v kWh/l za předpokladu, že mléko má spec. hmotnost 1 kg/l

Tabulka 3.59: S potřeba energie v evropských mlékárnách [160, European Dairy Association, 2002]

218

Kapitola 3 Pro severské mlékárny se publikují podobná čísla, jak vplývá z tabulky 3.60. Celková spotřeba energie (kWh/l zpracovaného mléka) Švédsko Dánsko Finsko Norsko

Produkty

Konzumní mléko a zakysané produkty Sýry a syrovátka Sušené mléko, sýry nebo tekuté produkty

0,11 – 0,34 (8)∗ 0,15 – 0,34 (4) 0,18 – 0,65 (7)

0,07 – 0,09 (3) 0,12 – 0,18 (4) 0,3 – 0,71 (3)

0,16 – 0,28 (8) 0,27 – 0,82 (3) 0,28 – 0,92 (2)

0,45 (1) 0,21 (1) 0,29 – 0,34 (2)

∗ Čísla v závorkách označují počet mlékáren v kategorii

Tabulka 3.60: Celková spotřeba energie v některých severských mlékárnách [42, Nordic Council of Ministers, 2001] Větší spotřebu energie mají závody, kde se vedle nápojového mléka vyrábí také máslo a závody s větší produkcí sušeného mléka. O 4 výrobnách zmrzliny ve severských zemích se uvádí, že mají celkovou spotřebu energie v mezích 0,75 – 1,6 kWh/kg vyrobené zmrzliny [42, Nordic Council of M inisters, 2001]. Jiné zprávy uvádějí spotřebu energie 2 – 10 GJ/t vyrobené zmrzliny [118, CIAA-EDA, 2002]. 3.3.5.5

S potřeba chemikálií

Většina chemikálií se použije pro čistění a desinfekci provozního zařízení a potrubí. M lékárny, vyrábějící čerstvé výrobky, používají většinou louh (hydroxid sodný) a kyselinu dusičnou a nějaká desinfekční činidla, jako jsou peroxid vodíku, kyselina peroctová a chlornan sodný. M nožství použitých desinfekčních činidel se pohybují v rozmezí 0,01 – 0,34 kg/t zpracovaného mléka [160, European Dairy Association, 2002]. Tabulka 3.61 ukazuje spotřebu čistících činidel používaných v evropských mlékárnách. Z celkové spotřeby v severských mlékárnách činí hydroxid sodný 55 % a kyselina dusičná 30 %. Tabulka 3.62 ukazuje spotřebu čistících chemikálií, používaných v některých severských mlékárnách. Hydroxid sodný Kyselina dusičná Detergenty jako NaOH, 100% jako HNO3 , 100% kg/m3 zpracovaného mléka či tunu ledu

Produkty

zakysané

0,2 – 10

0,2 – 5,0

∗

Sýry a syrovátka Sušené mléko, sýry nebo tekuté produkty

0,4 – 5,4

0,6 – 3,8

0,1 – 1,5

0,4 – 5,4

0,8 – 2,5

∗

Konzumní produkty

mléko

a

Hodnoty kolísají s délkou a kapacitou výrobních procesů. ∗ Není namístě

Tabulka 3.61: S potřeba čistících chemikálií evropských mlékárnách [42, Nordic Council of Ministers, 2001]

219

Kapitola 3 Produkty

Konzumní mléko a zakysané produkty Sýry a syrovátka Sušené mléko, sýry a/nebo tekuté produkty

Hydroxid sodný jako Kyselina dusičná jako NaOH, 100% HNO3 , 100% kg/m3 zpracovaného mléka či tunu ledu 0,2 – 0,9 0,1 – 1,0 (13) (13)∗ 0,4 – 5,4 0,6 – 3,8 (14) (14) 0,5 – 4,5 0,2 – 2,5 (7) (7)

∗ Čísla v závorkách označují počet mlékáren v kategorii

Tabulka 3.62: S potřeba čistících chemikálií v některých severských mlékárnách [160, European Dairy Association, 2002] Zpracování syrovátky zahrnuje elektrodialýzu, ionexové postupy, ultrafiltraci a nanofiltraci a spotřebují se velká množství kyseliny fosforečné, sírové a solné, stejně jako hydroxidu draselného a chlornanu sodného. K čistění se v mlékárnách používají hojně také komplexotvorná činidla. Diskutují se v odst. 4.3.8.2 a 4.3.8.5. 3.3.5.6

Hluk

Hluk působí pohyb mlékárenských cisternových automobilů a distribučních nákladních vozidel a dále odparky, rozprašovací sušárny a chladící kondenzátory [42, Nordic Council of M inisters, 2001]. Nohavicové filtry spotřebují podstatně méně energie a produkují méně hluku. Jestliže se pro výstupní vzduch používají filtrační zařízení vhodná pro CIP, použití cyklonů není nutné, což umožňuje dosáhnout značné úspory energie a snížení hluku.

3.3.6 Těstoviny Základní surovinou pro výrobu vysoce jakostních těstovin je krupice (semolina) z tvrdé pšenice (T. durum). Na tunu těstovin se spotřebuje 1,04 až 1,05 tuny krupice. Přidá se voda a další přísady, aby se vypracovalo tuhé těsto s obsahem asi 31 %. vody. Těsto se protlačuje průtlačnicemi šnekového extrudéru. Hlavním ekologickým problémem v tomto oboru je spotřeba energie, protože každý proces výroby těsta vyžaduje sušení. 3.3.6.1

Voda

3 Spotřeba vody se pohybuje mezi 26 a 30 m /t produktu. Voda se používá hlavně jako přísada. Uvádí se, že s procesem související množství znečistěné vody je nevýznamné [117, CIAA-UNAFPA, 2002].

3.3.6.2

Atmosférické emise

Tepelná energie se získává z kotlů, vesměs vytápěných zemním plynem. Pro sušení těstovin se používá přehřátá voda o teplotě 130 – 160 °C a tlaku 4 – 7 bar, měřeno na hydraulicko-pneumatické nádobě. Typické hodnoty atmosférických emisí uvádí tabulka 3.63.

220

Kapitola 3 Parametr Oxid uhličitý Oxid uhelnatý NOx

Rozmezí 130 – 160 kg CO2 /t produktu méně než 100 mg/Nm3∗ méně než 350 mg/Nm3∗

∗Při koncentraci O2 = 3 %

Tabulka 3.63: Atmosférické emise z výroby těstovin [117, CIAA-UN AFPA, 2002, 150, Unione Industriali Pastai Italiani, 2002] 3.3.6.3 Energie Fáze sušení spotřebuje v závodech na těstoviny asi 85 - 90 % tepelné energie a 50 – 60 % elektřiny. Tato čísla mohou být ještě vyšší ve výrobnách, produkujících těstoviny speciálních tvarů jako jsou hnízda nebo lasagne. Klimatizace pracovního prostoru spotřebuje 35 – 50 kWh energie na tunu. Při hodnocení spotřeby energie v odvětví, výsledky studie, provedené na závodech vyrábějících těstoviny s výrobní kapacitou přes 75 t/den vedly na odhadované spotřeby elektřiny (v kWh/ produktu) a tepelné energie (v kWh/t a M J/t produktu), uvedené v tabulce 3.64. Odhadovaná spotřeba energie (na tunu výrobku) Elektřina

Tepelná energie (měřeno na kotli)

Rozmezí 140 – 220 kWh/t 0,417 – 0,527 kWh/t 1,5 – 1,9 MJ/t

Tabulka 3.64: S potřeba energie v italském průmyslu těstovin [117, CIAA (UN AFPRA), 2002, 150, Unione Industriali Pastai Italiani, 2002]

3.3.7

Výroba škrobu

Škrob se v Evropě vyrábí v podstatě ze tří surovin: kukuřice, pšenice a brambor. Průměrné měrné spotřeby na výrobu 1 tuny škrobu činí 1,85 t kukuřice, 2,35 t pšenice a 6,6 t brambor [115, CIAA-AAC-UFE), 2002, 152, Austria, 2002]. 3.3.7.1

S potřeba vody

Spotřeba vody ve škrobárenství závisí také na škrobu a škrobových produktech, které se v místě vyrábějí. M imo to, spotřeba vody ve škrobárenství je odlišná podle použité suroviny. Výroba bramborového škrobu spotřebuje méně vody, díky vysokému obsahu vody v bramborách, než procesy výroby škrobu z obilnin. Během posledních 20 let škrobárenství realizovalo značné úspory (až 20 %) ve spotřebě čerstvé vody pomocí opatření pro integraci procesů, vnitřní recyklací procesních vod a optimalizací systémů chladící vody. Přesto recyklace procesních vod není někdy možná vzhledem k požadavkům na jakost a dalšímu použití produktu (pro potraviny či farmaceutika). Tabulka 3.65 ukazuje spotřebu vody ve škrobárenství. Surovina

Kukuřice Pšenice Brambory

Spotřeba vody (m3 /t použité suroviny) Min Max 1,7 3 1,7 2,5 0,7 1,5

Tabulka 3.65: S potřeba vody ve škrobárenství [115, CIAA (AAC-UFE), 2002] 221

Kapitola 3 3.3.7.2 Odpadní voda 3 M ěrný objem odpadních vod z výroby škrobu v Rakousku je 1,4 m na tunu 3 zpracovaných brambor (v průměru za kampaň), 1,8 m na tunu zpracované kukuřice 3 (roční průměr), a 2,0 m na tunu zpracované pšenice (roční průměr) [152, Austria, 2002].

3.3.7.3 Atmosférické emise 3 Emise prachu ze sušáren škrobu dosahují 10 – 80 mg/Nm [115, CIAA -AAC-UFE, 2002]

3.3.7.4 Pevný výstup Existuje řada faktorů, které ovlivňují množství kalu po čistění odpadních vod. Uvádí se, že nejdůležitější je druh a účinnost používaného výrobního procesu. Jestliže se provádí anaerobní předčistění odpadních vod před vypuštěním do komunální ČOV, netvoří se prakticky žádný kal. Některé vedlejší produkty, např. gluten produkovaný při výrobě škrobu, mohou být použity v jiných potravinářských nebo krmivářských procesech, nebo předány k rozptylu na pozemky jako hnojivo. Tabulka 3.66 ukazuje pevné výstupy ze škrobárenství. Parametr

Kamení∗ Hlína Organické látky Písek∗ Kal z odpadních vod∗∗

Pevný výstup (kg/t použité suroviny) Min Max 1 10∗ 8 60∗ 0,5 4 1,5 7∗ 0 3

∗ Nejvy šší hodnoty jsou pro proces z brambor ∗∗Data jsou vy jádřena v sušině (DS)

Tabulka 3.66: Pevné výstupy ze škrobárenství [115, CIAA-AAC-UFE), 2002] 3.3.7.5 Energie Spotřeba energie závisí na škrobu a od škrobu odvozených produktů, které ze v místě vyrábějí, tj. na technologiích a procesech zapojených do výroby škrobu a hospodaření s paralelními produkty. Hlavní odběr energie ve výrobě škrobu však představuje teplo potřebné v procesech odpařování a sušení. Energie potřebná pro výrobu škrobového mléka je nízká v porovnání s finální výrobou suchých produktů. Více energie se spotřebuje v závodech, kde se odpařování nebo sušení používá ve výrobě vedlejších produktů, jako je vláknina, rozpustné podíly a bílkoviny, než tam, kde se rozpustné podíly používají na závlahy a vláknina se prodává jako mokré krmivo pro dobytek. Celkovou spotřebu energie ve škrobárenství udává tabulka 3.67.

222

Kapitola 3 Energie Elektřina Tepelná energie

Surovina Min Max kWh/t použité suroviny Kukuřice 100 200 Pšenice 200 500 Brambory 40 80 Kukuřice 200 500 Pšenice 800 1300 Brambory 50 250

Tabulka 3.67: S potřeba energie ve škrobárenství [115, CIAA-AAC-UFE), 2002]

3.3.8

Cukr

Pokud není uvedeno jinak, hlavním pramenem, použitým pro toto odvětví jsou „Pokyny pro zavádění BAT v evropském cukrovarnickém průmyslu; Comité Européen des Fabricants de Sucre“ z června 2001 [138, CEFS, 2001]. 3.3.8.1

Cukrovka

3.3.8.1.1

Spotřeba vody

Spotřeba vody na plavení činí asi 500 až 800 % na množství řepy (n.ř.). Pro praní je zapotřebí 150 – 200 % a pro jeden odlučovač kamenů je potřebných 70 – 100 % vody n.ř. M echanicky vyčeřená voda se znovu používá pro plavení a praní, takže je potřebné přidávat jen asi 25-30 % průmyslové vody n.ř. během posledního oplachu bulev po praní. M enší ztráty jsou způsobeny odparem chladící vody a vypouštěním vody obsahující vedlejší produkty a odpady. Bulvy řepy však obsahují asi 75 – 78 % vody, řepa tedy vnáší do zpracování dostatek vody, která se pak sbírá jako kondenzát. Cukrovar tedy využívá i vodu z řepy, protože ta se při výrobě cukru využívá. [134, AWARENET, 2002]. 3 I když je celková spotřeba vody asi 15 m /tunu zpracované cukrovky, je spotřeba 3 čerstvé vody jen 0,25 až 0,4 m /t zpracované řepy, v moderních cukrovarech ještě méně. Spotřeba vody v každém závodě závisí na technologii, např. více vody se spotřebuje 2 v závodě, kde se extrahuje a rafinuje řepný cukr , než v závodě, který provádí je jednu 3 3 z těchto činností. Z Rakouska se uvádí spotřeba vody 1,5 m n.ř., což odpovídá 9 m na tunu vyrobeného cukru [152, Austria, 2002]. Spotřebu vody v dánských cukrovarech uvádí tabulka 3.69.

Parametr

Měrná hodnota na tunu zpracované řepy Průměr Rozsah Voda (m3 ) 0,37 0,23a-0,50b a Kromě chladící vody (dva závody) b Včetně chladící vody (dva závody)

Měrná hodnota na tunu vyrobeného cukru Průměr Rozsah 2,39 1,56a-3,21b

Tabulka 3.68: S potřeba vody v dánských cukrovarech [139, Nielsen EH Lehmann M, 2002]

2

Originál uvádí „cukrová řepa“ , což je zřejmý omyl – pozn. překl.

223

Kapitola 3 3.3.8.1.2

Odpadní voda při zpracování cukrovky

Cukrovka je ze 75 % tvořena vodou a proces extrakce má za cíl uvolnit velký podíl této vody. Asi polovina z ní se ztratí odpařením, nebo odvedením do toků různých produktů. Zbytek, po využití na praní a plavení, je zdrojem velmi koncentrované odpadní vody. Bulvy se plaví přes čistící stupeň, kde se odstraní kameny, plevel a jiné hrubé znečistění. Plavicí voda, která se odčerpá hlinitým kalem, může představovat až 70 % h.ř. Je silně kontaminovaná organickým materiálem z hlíny a cukru z poškozených bulev. Její hodnota ChSK se pohybuje mezi 5000 a 20000 mg/l. Bulvy potom přicházejí do závodu, kde se perou a pak se pokrájí na řízky, aby se na maximum zvětšil jejich povrch pro proces extrakce. Kondenzát z fází zahušťování a krystalizace se zčásti použije jako procesní voda v několika výrobních stupních, včetně praní řepy. Odpadní voda z procesu se považuje za přebytečný kondenzát ze zahušťování a krystalizace. Tento přebytečný kondenzát má vysoký obsah amoniaku a poměrně nízkou hodnotu ChSK. Ve velkých objemech se produkuje odpadní voda s vysokou hodnotou BSK [13, Environment Agency of England and Wales, 2000] a čistí se v ČOV. 3.3.8.1.3

Pevný výstup

Během příjmu a plavení cukrovky se odstraní hlína, kamení a písek a rostlinná hmota, jako jsou semena, chrást a listy. M nožství hlíny ulpívající na řepě může být velmi různé a závislé např. na počasí v době sklizně a na konstrukci a provozu sklízecích zařízení. Při ročním zpracování 500 000 tun řepy se shromáždí v průměru 60000 tun hlíny [87, Ullmann, 2001]. Hlína přicházející do cukrovaru se odstraňuje v sedimentačních rybnících. Sediment se může znovu vyvézt na ornou půdu nebo použít pro jiné účely, jako je zahradnictví nebo stavební práce. Rostlinný materiál se odstraňuje z plavicí vody a má odbyt jako krmivo pro hospodářská zvířata nebo hnojivo. Obsah cukru v řepě není příliš rozdílný, např. 18,4 % v Rakousku a 13,9% v Řecku [87, 3 Ullmann, 2001] . Účinnost extrakce cukru je asi 90 %. K dispozici jsou další látky, buď v odpadech nebo vedlejších produktech, jako jsou vyluhované řízky. Po vyluhování cukru se zbylé „vyslazené“ řízky lisují. M okré vyslazené řízky se mohou sušit a běžně se prodávají jako sladké krmivo pro dobytek. Jiným vedlejším produktem je tzv. saturační vápno. Šťáva se čistí vápenným mlékem. M ůže být vylisováno a prodáváno k odstranění kyselosti nebo vyrovnání pH půdy. Cukr obsahuje některé rozpustné necukerné látky, z nichž se asi 30 – 40 % odstraní při 2+ čiření šťávy (spolu s ionty, které se srážejí Ca , pektiny, bílkovinami). Zbytek zůstává ve šťávě a brání úplné krystalizaci cukru, takže zbude finální sirup, nazývaný melasa. To je jediná důležitá ztráta cukru v procesu, protože v melase zůstane 12 – 18 % veškerého cukru z řepy. M elasa vzniká v množství asi 38 kg melasy na tunu řepy. M elasu tvoří asi z 80 % pevný materiál a zbylých 20 % je voda.

3

Z ekonomického hlediska je to ale rozdíl podstatný, výtěžek cukru za týchž podmínek je v případě Rakouska o 34% vyšší! – pozn. překl.

224

Kapitola 3

Podle studie provedené v dánských cukrovarech činí primární produkty jako je cukr, melasa a krmné tablety 49 % celkové produkce, zatímco zbylé vedlejší produkty, tj. vápno, vyslazené řízky, plevel, se prodávají nebo používají znovu [139, Nielsen EH Lehmann M , 2002].Obrázek 3.16 ukazuje typický proudový diagram cukrovaru zpracovávajícího řepu a produkci odpadní vody a odpadů a vedlejších produktů [134, AWARENET, 2002]. ODPADNÍ VODA Voda p ro plavení

%HM. PEVNÉHO ODPADU

PROCES Z PRACOVÁNÍ CUKR OVÉ ŘEPY Plavenía

Chrást, li stí, plevel H lína z bu lev

Sedim entace Prací voda

23e

K al Pran í

Krájen í

Extrakce (d ifuze)

Liso vání

Vyslazen é řízky

Či stění (epurace)

K ond enzát

Odpařován í

K ond enzát

Krystalizace

Vápen o ze saturaceb

Melasac

5

6

3,8

C ukr, 121 kg/ t a Dohromady s primární m-čist ění m vody z pl avení cezením přes sí ta a sedimentací b Obsah vody klesá na 30%, oddělí-li se kaloli sem. odhaduje se, že na t unu zpracované řepy vznikne 60 kg vápence c Kapalný vedlej ší produkt se zavedeným trhem e Odhaduj e se, že se na tunu zpracované cukrovky seber e 230 kg hlíny a zeleného odpadu.. Jedna tuna cukrovky poskytne 121 kg cukru, 38 kg mel asy a 50 kg ř ízků. Vysoký obsah vody se zužitkuje jako recyklovaná procesní voda v chl azení a vypustí se do kanalizace..

Obrázek 3.16: Druh a množství odpadních vod, odpadů a vedlejších produktů z cukrové řepy [134, AWAREN ET, 2002] 3.3.8.1.4 Energie

Na odpařování a sušení řízků se spotřebuje velké množství tepelné energie. Elektřina je potřebná pro pohon čerpadel a odstředivek. Podle CEFS činila měrná spotřeba energie v roce 1998 31,49 kWh/100 kg řepy [159, CIAA-CEFS, 2003]. Spotřebu energie v dánských cukrovarech ukazuje tabulka 3.69 225

Kapitola 3 Celková spotřeba energie (kWh) Měrná hodnota na tunu zpracované řepy

Měrná hodnota na tunu vyrobeného cukru

Průměr

Rozsah

Průměr

Rozsah

307

232 – 367

1987

1554 - 2379

Tabulka 3.69: S potřeba energie v dánských cukrovarech [139, Nielsen EH Lehmann M, 2002]

V řecké studii se udává číslo 280 kWh/t pro elektrickou část energie spotřebované při výrobě cukru [74, Greek M inistry for the Environment, 2001] 3.3.8.2 Rafinace třtinového cukru

Výchozím bodem není cukrová třtina, ale surový cukr, proto je spotřeba vody menší, než při zpracování cukrové řepy. Regenerace iontoměničových pryskyřic v kolonách, používaných pro proces odbarvování, která se provádí každých 40 – 50 hodin, produkuje obtížně zpracovatelnou odpadní vodu ve formě alkalického solného roztoku, používaného jako regenerační činidlo [13, Environment Agency of England and Wales, 2000]. M ohou vznikat i přebytečný kondenzát a voda, i když ty lze eliminovat – viz část 4.7.7.3. Odpadní voda bude vznikat také z parního čistění autocisteren pro hromadnou dopravu, používaných pro přepravu kapalných cukerných produktů.

3.3.9 Káva Pokud jde o extrakci, viz oddíl 3.2.9, pražení v oddílu 3.2.39 a sušení v oddílu 3.2.44.

3.3.10 Nápoje Do tohoto odvětví patří: výroba ethylakoholu kvašením, výroba vína z hroznů a koncentrovaného vinného moštu, výroba ovocných vín a jiných kvašených ovocných nápojů, výroba jablečného a hruškového moštu, výroba destilovaných alkoholických nápojů, výroba nealkoholických nápojů a výroba minerálních vod, pokud se provádí s jinou činností, na kterou se vztahuje směrnice IPPC. Výroby ovocných šťáv a piva se probírají v oddílech 3.3.3 a 3.3.11. 3.3.10.1 S potřeba vody

Spotřeba vody se pohybuje v mezích 6 až 14 m3/m3 produktu . V pivovarech se voda používá hlavně pro rmutování, přenos tepla a čistící a úklidové operace. Spotřeba vody v moderních pivovarech činí 0,4 až 1 m3/hl. 3.3.10.2 Odpadní voda

Hlavním problémem tohoto odvětví je produkce odpadních vod. Některé typické údaje o produkci odpadních vod v průmyslu nealkoholických nápojů jsou uvedeny v tabulce 3.70: 226

Kapitola 3 Produkt

Balená voda Ovocné šťávy Sycené CO2 /ředitelné Sycené CO2 /ovocné šťávy

Měrné objemy odpadních vod (m3 vody/m3 produktu) 0,8 1,5 m3 1,4 m3 3,6 m3

Tabulka 3.70: Průměrná vypouštěná měrná množství odpadních vod [51, En vironwise (UK), 1998]

Procesy výroby různých nápojů mají společné zdroje odpadních vod, k nimž patří: • • • • • • •

čistění a úklid výrobny a zařízení a mytí nádob, např. láhví, plechovek, soudků pasterace potravin v obalech mytí podlah jednorázové použití chladící vody nebo odpouštění ze systémů chlazení v uzavřené smyčce odkalování kotlů zpětné praní v systémech čistění a úpravy vody voda vypláchnutá a odstraněná z potrubí mezi použitími.

Příprava a čistění zařízení je v tomto ooboru největším zdrojem odpadních vod. Zejména čistění kvasných nádob (fermentorů) je velkým zdrojem zatížení vody ChSK a BSK i suspendovanými pevnými látkami. Speciální výrobky, používané pro čistění, např. hlinka, desinfekční prostředky, detergenty a desinfekční prostředky, přispívají k zatížení odpadních vod. Zředěné roztoky peroctové kyseliny, hojně používané jako desinfekční činidlo, mají hodnotu ChSK asi 1000 mg/L. Například, když výrobce nealkoholických nápojů vyměnil mazivo používané na dopravnících, snížil spotřebu mýdla o 75 %. Tím se podstatně snížila ChSK vypouštěných vod, související s mýdlem. Kromě těchto bodových zdrojů mohou ke znečistění odpadních vod často značně přispět přetékající kotle a nádrže. 3.3.10.2.1 Víno

Tekuté odpady se tvoří téměř ve všech krocích procesu, počínaje mytím nádob, reaktorů a filtrů. Nejkoncentrovanější odpadní voda vzniká v průběhu kvašení, čiření a zrání a stáčení, kvůli vymývání sedimentů, matolin a usazenin. Polotuhé podíly je třeba oddělit pro pozdější odvodnění, vysušení, zpracování nebo likvidaci a neprat je vodou, protože nesou velkou organickou zátěž. Jestliže se pevné látky z čiření a stáčení neoddělují, jsou odpadní vody silně kontaminovány a mají extrémně vysoké hodnoty BSK – až 500000mg/l. Proto je nezbytně nutné tyto složky odpadní vody izolovat u zdroje odfiltrováním, odstředěním nebo sedimentací tak, aby se nedostaly do ČOV. Před plněním se láhve myjí a následkem toho se mycí vody vypouštějí do ČOV, nebo se recyklují Dokonce i po procesu regenerace odpadní voda má kyselý charakter (pH 4 až 6), pokud se nepoužijí pro odstranění vínanů či během kondicionování láhví alkalické roztoky. Nejvíce znečistěné výtoky z produkce vína se tvoří v operacích kvašení a stáčení (stahování), zvláště v prvním stáčení. Průměrné složení odpadních vod uvádí tabulka 3.71.

227

Kapitola 3

pH Vodivost (µS/cm) ChSK (mg O2 /l) TSS (mg/l) TKN (mg N/l)4 N-NH4 + (mgN/l) P-PO4 (mg/l BSK5 (mg O2 /l)

Sklep 1 4,86 893

Kvašení Sklep 2 4,61 641

Sklep 3 6,17 531

Sklep 1 3,71 1452

Stáčení Sklep 2 3,90 1377

Sklep 3 3,70 1938

Čistění sudů 4,30 863

5249 444 51,5 7,86 13,6 3000

1186 452 40,9 7,28 10,6 1900

5925 205 35,9 13,1 10,6 3000

22428 4700 239 34,3 21,2 6000

16210 4490 279 33,1 26,6 9000

66986 31700 1288 154 101 42500

2401 18 51,8 11,2 1,10 1250

Tabulka 3.71: Charakteristiky odpadních vod z procesů výroby červených vín [134, AWAREN ET, 2002] 3.3.10.2.2 Jablečný a hruškový mošt

Hlavním zdrojem odpadních vod je systém chladící vody, který obsluhuje kondenzátory a fermentační tanky, a dále zbytky z destilačních věží (výpalky). Pokud jde o výrobní zařízení pro produkci jablečného nebo hruškového moštu, existují dva hlavní postupy, z kterých odchází odpadní voda, tj. výroba hotového produktu ze šťávy a drcení (moštování) ovoce. Výroba hotového produktu probíhá po celý rok, kdežto moštování ovoce je dáno jeho sklizní. Zdrojem odpadních vod z výroby moštu jsou prací vody, odpadní produkty, jež se udržují na minimu, a úniky ze skladovacích prostor. Během období drcení objem a koncentrace odpadní vody výrazně stoupají. V tomto období jsou hlavními zdroji odpadních vod dopravní voda, jejíž pomocí se ovoce v celém procesu dopravuje, přebytečná voda z odparky ze zahušťování šťávy a obecný odpad z čistění a mytí.

3.3.11 Pivovarnictví Pivo je kvašený nápoj s poměrně nízkým obsahem alkoholu, který se vyrábí z různých druhů sladu a obilí. Hlavní je sladovnický ječmen, ale mohou se použít i sladovaná pšenice, kukuřice nebo jiné obilniny, či může být použit i cukr nebo různé sirupy. Ačkoliv existují závody, kde se ve stejných objektech vyrábí i slad, jsou úrovně spotřeby a emisí pro výrobu sladu uvedeny jinde, v části 3.2.26. Pivovary spotřebují významná množství vody a energie a produkují odpadní vodu a pevné zbytky. Typické spotřeby a emise německých pivovarů ukazuje obr. 3.17. Povšimněte si, že se výkon (kapacita) pivovaru obvykle vyjadřuje v hektolitrech (hl) piva, nikoli v kubických metrech.

4

Celkový Kjeldahlův dusík –pozn. překl.

228

Kapitola 3

Spo třeba čerstvé vo dy 3,7 až 4 ,7 h l

Œ

Spo třeba tepla 85 až 120 MJ

Œ

Spo třeba elekt řiny 7,5 až 1 1,.5 k Wh

Œ

Filtrační kře melina 90 až 160 g

Œ

Odpa dní v oda 2,2 až 3 ,3 h l

Znov u po užit elné pro dukty (s proměnlivo u sušino u) Mláto : 16 až 19 k g Kvasn ice a kaly: 1,7 a ž 2,9 k g Křemelina: 0 ,4 až 0,7 kg

Pevný odpad Sklo: 0 ,3 až 0,6 kg; Papír: 0 ,1 4 až 0 ,2 7 k g; Lepenk a 0 ,0 4 až 0,11 k g; Dřevo 0,01 7 až 0 ,03 k g; Pla sty 0,01 až 0 ,0 4 kg, Kov 0,01 až 0,06 kg

Obrázek 3.17: Údaje o vstupech a výstupech pro velké německé pivovary (s kapacitou přes 1 milion hl piva), vztažené na prodaný hektolitr piva [65, Germany, 2002] 3.3.11.1 S potřeba vody

Spotřeba vody v moderních pivovarech se pohybuje obvykle v mezích 0,4 až 1,0 m3/hl vyrobeného piva. Jako příklad uváděný finský pivovar oznámil průměrnou spotřebu vody 0,32 m3/hl [199, Finland, 2003]. Spotřeby vody v jednotlivých fázích procesu, jak je udává německé pivovarnictví, jsou uvedeny v tabulce 3.72.

Provoz

Varna a studený sklad Spilka Ležácký sklep Filtrace Stáčírna láhví Stáčírna sudů Různé∗ PROCES CELKEM

Měrná spotřeba vody (m3 /hl výstavu piva) Publikováno Naměřeno∗∗ od do od do 0,130 0,236 0,174 0,26 0,11 0,24 0,032 0,053 0,04 0,08 0,024 0,067 0,01 0,06 0,031 0,109 0,01 0,076 0,059 0,163 0,09 0,098 0,013 0,061 0,01 0,12 0,20 0,204 0,026 0,397 0,403 0,680 0,485 1,81

∗ Odhady ∗∗ Měření provedená Heidemannem, Rosenwinkelem a Sey friedem (1990 – 1992)

Tabulka 3.72: S potřeba vody pro různé procesy v pivovaru [65, Germany, 2002]

229

Kapitola 3

Spotřeba vody se mění podle druhu piva, počtu značek piva, velikosti várek, existence či neexistence myčky láhví, toho, jak se pivo balí a pasteruje, stáří závodu., systému používaného pro čistění a typu používaného zařízení. Jestliže se používají místní studny, může voda vyžadovat před použitím úpravu, během níž mohou nastat až 30% ztráty. Stáčení do láhví spotřebuje více vody, než stáčení do soudků. Spotřeba vody pro chlazení jedním průtokem a ztráty způsobované odparem v horkém podnebí jsou značné. 3.3.11.2

Odpadní voda

Výtok odpadní vody je roven přívodu vody, zmenšenému o množství vyrobeného piva, odpar ve varně a pomocných provozech a vodu přítomnou ve vedlejších produktech a pevném odpadu. Asi 0,13 až 0,18 m3 vody na hektolitr piva se nedostane do kanalizace. Jinými slovy, v moderním pivovaru se produkuje odpadní voda v množství asi 0,3 až 0,9 m3/hl výstavu, například pro Rakousko se uvádí rozmezí 0,26 – 0,6 m3/hl výstavu. Jako příklad uváděný finský pivovar hlásí produkci odpadní vody 0,24 m3/hl [199, Finland, 2003]. Tabulka 3.73ukazuje produkci odpadních vod v různých procesech v pivovaru.

Provoz

Varna a studený sklad Spilka Ležácký sklep Filtrace Stáčírna láhví Stáčírna sudů Různé∗ Proces celkem

Měrný objem odpadních vod (m3 /hl výstavu piva) Publikováno Naměřeno∗ od do od do 0,024 0,063 0,010 0,114 0,008 0,050 0,005 0,021 0,012 0,070 0,005 0,013 0,0014 0,030 0,019 0,059 0,0070 0,090 0,036 0,068 0,070 0,280 0,008 0,037 0,0053 0,067 0,020 0,204 0,117 0,465 0,1029 0,701

∗ Měření provedená Heidemannem, Rosenwinkelem a Sey friedem (1990 – 1992)

Tabulka 3.73: Produkce odpadních vod v různých procesech v pivovaru [65, Germany, 2002]

Objem odpadních vod je velmi variabilní a zatížení znečisťujícími látkami z různých kroků procesu neodpovídá vždy objemovým průtokům. Např. z mytí láhví odchází velké množství odpadní vody, ale jen s malým organickým zatížením, kdežto odpadní voda z kvašení a filtrace činí pouze 3 % celkového objemu odpadních vod, ale dodává 97 % zatížení BSK [140, World Bank (IBRD) et al., 1998]. Organické znečistění v odpadní vodě pochází zejména z těchto zdrojů. − − − − − − − − − −

vyslazené mláto kvasnice a zbytkové kvasnice hořké kaly vypouštění slabé mladiny vyprazdňování a vyplachování vody z kotlů vyprazdňování provozních nádrží vyplachovací voda z provozních potrubí vyřazené pivo z prostoru balení vrácené pivo rozbití láhví v prostoru balení 230

Kapitola 3 − − −

pomocné materiály používané v prostoru balení maziva z dopravníků lepidlo na etikety.

Suspendované pevné látky (SS) v odpadní vodě pocházejí z vypouštění vedlejších produktů, rozsivkové zeminy, např. křemeliny, a patrně i z papíroviny, z etiket a z myčky láhví. Dusík má původ hlavně v detergentech používaných pro čistění nádrží, ze sladu a z pomocných látek. Fosfor může pocházet z používaných čistících prostředků. K velkým změnám pH může docházet kvůli používání kyselin a alkálií k čistění provozního zařízení a vratných láhví. Těžké kovy jsou normálně přítomny ve velmi nízkých koncentracích. Zdrojem niklu a chromu může být opotřebení strojů, zejména dopravníků v balících linkách. Tabulka 3.74 uvádí charakteristiky nečistěné odpadní vody z pivovarů. Pokud jde o zatížení znečistěním, tabulka 3.75 uvádí rozsahy, jež platí pro moderní pivovary. Parametr BSK5 ChSK Suspendované pevné látky Celkový dusík Celkový fosfor pH

Jednotka mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l -

Rozsah 1000 – 1500 1800 – 3000 10 – 60 30 – 100 30 – 100 3 - 13

Tabulka 3.74: Charakteristiky nečistěných odpadních vod z pi vovarů [65, Germany, 2002, 136, CBMC – The Brewers of Europe, 2002, 140, World Bank (IBRD) et al., 1998] Parametr Spotřeba vody

Produkce odpadní vody ChSK Poměr ChSK/BSK Celkové rozpuštěné látky

Jednotka hl vody/hl výstavu piva hl vody/hl výstavu piva minus spotřeba vody kg/hl výstavu piva kg/hl výstavu piva

Rozsah 4 – 10

1,3 – 1,8 0,8 – 2,5 1,5 – 1,7 0,2 – 0,4

Tabulka 3.75: Odpadní voda a znečistění pocházející z pivovarů [136, CBMC – The Brewers of Europe, 2002] 3.3.11.3 Atmosférické emise

Kromě atmosférických emisí z výroby energie jsou hlavními potenciálními zdroji emisí prach z příjmu materiálu a z dopravy surovin, tj. obilí a filtračních prostředků (křemelina). Z provozu chlazení se může při nehodě uvolnit amoniak. Největším zdrojem emisí pachů je odpar z vaření mladiny. Jinými zdroji jsou čistění odpadních vod, skladování a manipulace s vedlejšími produkty, skladování oleje, větrání sklepů a balících linek a komínové emise z kotelny.

231

Kapitola 3 3.3.11.4 Odpady a vedlejší produkty

Pevné materiály vstupují do pivovaru jako suroviny a pomocné materiály. Pevný materiál opouští pivovar jako vedlejší produkt, jako vyslazené mláto a zbytkové kvasnice, primární a sekundární obalový materiál a jiný pevný odpad. Celkově se produkuje jen velmi malé množství nebezpečného odpadu, například použité laboratorní chemikálie a akumulátory. Hlavní paralelní a vedlejší produkty a frakce pevného odpadu jsou identifikovány v následujícím příkladu, viz obr. 3.18. Tvorba vedlejších produktů a pevného odpadu je vyčíslena na roční výstav 1 milion hektolitrů. Závod v příkladu vyrábí lahvové pivo hlavně ve vratných láhvích a používá plastové přepravky. Tvorba spalin a zbytků z čistění odpadních vod se nebere v úvahu.

Obrázek 3.18: Množství vedlejších produktů a pevného odpadu v pivovaru s výstavem 1°milion hl/rok. [136, CBMC – The Brewers of Europe, 2002]. Legenda: osa pořadnic: Tuny za rok osa úseček: Druh pevného výstupu Na ose úseček zdola:

Mláto Zbytkové kvasnice Použitá křemelina Rozbité sklo Etikety Sladový prach Plasty Lepenka Kovy Olej Dřevo

Paralelní produkty Vedlejší produkty a pevný odpad

232

Kapitola 3

Plevy a sladový prach mohou být míchány do mláta použitého ve výrobním procesu. Zbytkové kvasnice, mláto, hořké kaly z vířivého odlučovače (whirlpoolu) a sladový prach mohou být použity jako píce pro dobytek. Pivovarské kvasnice se také používají v kosmetice, farmacii a do pomazánek. Použitá křemelina se může použít ve výrobě cementu, rozbité sklo se může recyklovat ve sklárně. Papírovina z etiket a z mytí vratných láhví, lepenkový a papírový odpad mohou být znovu použity v papírně. Plasty a kov z plechovek z chmelem, vyřazeného zařízení atd. lze recyklovat. 3.3.11.5 Energie

Pivovary potřebují elektrickou i tepelnou energii. V některých podnicích se používá kogenerační výroba elektřiny a tepla. Podle dostupnosti, ceny, platné právní úpravy atd., se používají různá paliva, jako je uhlí, topný olej nebo plyn. O spotřebě energie – tepla a elektřiny – v některých německých pivovarech podává podrobnější údaje tabulka 3.76. Rok

Uhlí

1997 1998 1999 2000

157 150 162 150

1997 1998 1999 2000

565 541 583 540

Teplo Olej Plyn (x103 kWh)

929 846 489 683 (x103 MJ) 3345 3046 2841 2458

Elektřina Celkem (x106 kWh)

2992 2943 2956 2809

4078 3939 3907 3642

10771 10595 10642 10113

14681 14182 14066 13111

1,2 1,2 1,2 1,2

Měrná spotřeba Výstav Teplo Elektřina piva (MJ/hl) (kWh/hl) 6 (x10 hl) 114,8 35,5 10,4 111,7 35,3 10,6 112,8 34,6 10,4 110,4 33,0 10,5 (MJ/hl) 127,9 127,0 124,7 118,7

Tabulka 3.76: S potřeba energie německých pivovarů s více než 20 zaměstnanci [65, Germany, 2002]

Pivovar, který nemá vyspělý systém regenerace tepla, má spotřebu tepla asi 27,78 – 55,55 kWh/hl (100 – 200 M J/hl) [136, CBM C – The Brewers of Europe, 2002]. Hlavní procesy s velkým odběrem tepla jsou: vystírání, vaření mladiny, výroba horkého louhu, CIP, sterilizace, mytí láhví a soudků a pasterace. Spotřeba tepla v některých provozech je uvedena v tabulce 3.77:

233

Kapitola 3 Minimální

Provoz/proces

Varna Stáčírna do láhví Stáčírna do sudů Procesní voda Užitková voda Různé Celkem

Průměrný údaj MJ/hl piva 92 86 11 4

Maximální

236

24,17 16,11 2,22 0,83

193 (kWh/hl piva) 25,56 23,89 3,06 1,11

33,61 26,11 3,61 2,22

43,33

53,62

65,55

87 58 8 3 156

Varna Stáčírna do láhví Stáčírna do sudů Procesní voda Užitková voda Různé Celkem 1

121 94 13 8

Publikovaný1 Naměřený2 rozsah MJ/hl piva 84 – 113 50 – 80 25 – 46 38 – 58 8 – 13 4–8 8 – 17 33 – 46 95 162 - 239 183 - 233 (kWh/hl piva) 23,33 – 31,39 13,89 – 22,22 6,94 – 12,78 10,56 – 16,11 2,22 – 3,61 1,11 – 2,22 2,22 – 4,72 9,17 – 12,78 26,39 44,99 – 67,50 24,44 – 64,72

20000 až 500000 hl výstavu piva 2 300000 až 500000 hl výstavu piva

Tabulka 3.77: S potřeba tepla pro různé procesy v pivovaru [65, Germany, 2002]

Velkými spotřebiteli elektřiny jsou balírna, strojovna chlazení, kompresorovna, a pokud jsou používány, zařízení na regeneraci oxidu uhličitého, čistírna odpadních vod a klimatizace. Čerpadla, ventilátory, pohony a elektrické osvětlení odebírají velkou část spotřeby elektřiny, v pivovaru celkem asi 8 – 12 kWh/hl. 3.3.11.6 Hluk

Hlavními zdroji hluku jsou doprava uvnitř pivovaru nákladními automobily a vysokozdvižnými vozíky, kondenzátory a chladící věže. 3.3.11.7

Pevný výstup

Většina pevného odpadu vzniká z balení.

3.3.12 Kyselina citrónová Tento proces je popsán v části 2.2.20. Hlavními ekologickými problémy jsou znečistění vody a tvorba pevných odpadů. 3.3.12.1 S potřeba vody

M ěrná spotřeba vody činí asi 40 m3 na tunu instalované výrobní kapacity kyseliny citrónové. 3.3.12.2 Odpadní voda

Vznikající odpadní voda má vysokou hodnotu ChSK a vysoké koncentrace sloučenin vápníku a síry (původem ze srážení a rozkladu) a vysoké koncentrace amoniového 234

dusíku z melasy a z kvašení. Asi 25 % hrubého objemu odpadních vod je silně kontaminováno a představuje asi 90 % celkového zatížení ChSK [151, Austrian contribution, 2002]. 3.3.12.3 Pevný výstup

Hlavním tuhým odpadem je mycelium plísně, odfiltrované z kvasné tekuté živné půdy, sádra, dále odpad z čistění kyseliny citrónové a tuhé odpady, produkované při čistění odpadních vod, tj. anaerobní kaly a síra z bioplynu. Tuhé odpady a vedlejší produkty z fermentace kyseliny citroóvé uvádí tabulka 3.78. Tuhý odpad a vedlejší produkt Mycelium Sádra (CaSO4 .2H2 O) Kal z odpadní vody z anaerobního předčistění Síra z odsiřování

Jednotka kg sušiny na tunu kyseliny citrónové

Hodnota 100 1000 50

3-4

Tabulka 3.78: Tuhé odpady a vedlejší produkty z kvasné výroby kyseliny citrónové [151, Austrian contribution, 2002]

235