4.2 Technologie použitelné v několika odvětvích FDM (dle členění kapitol 2 a 3)

Kapitola 4

4.2 Technologie použitelné v několika odvětvích FDM (dle členění kapitol 2 a 3) 4.2.1 Příjem materiálu, manipulace a skladování 4.2.1.1.Vypínání motoru a chladící jednotky vozidel během nakládání a vykládání a při parkování Popis Běžící motory a chladírenské jednotky vozidel mohou působit obtěžování hlukem. Tomu se lze vyhnout vypínáním na dobu nakládání, vykládání a když je vozidlo zaparkované. Je-li nutné ve vozidle udržovat podmínky chladírenského či mrazírenského skladu, lze k tomu využít dodávky elektřiny ze závodu. Dosažné ekologické přínosy Snížené emise hluku Použitelnost Opatření je použitelné při nakládání a vykládání vozidel, chladírenských i jiných. Důvody pro realizaci Snížené emise hluku Literatura [31, VITO et al., 2001]

4.2.2 Rozmrazování 4.2.4.1 Rozmrazování pomocí recirkulace a míchání vzduchem Popis Voda používaná k rozmrazování recirkuluje v uzavřeném okruhu a používá se znovu. M íchání vody při rozmrazování se používá vzduch. Použitím hladinových spínačů instalovaných v rozmrazovacích nádržích lze regulovat množství vody přiváděné do nádrže. Při rozmrazování garnátů a krevet lze použít filtrovanou vodu z loupání. Dosažné ekologické přínosy Snížená spotřeba vody, snížený objem i znečistění odpadní vody Vzájemné účinky médií Spotřeba energie Provozní údaje 3 Uvádí se, že v rybném průmyslu se typické snížení se pohybuje v rozmezí 5 m /t až 2 3 m na tunu surových ryb v porovnání s použitím tekoucí vody. Použitelnost Opatření je použitelné v masném průmyslu a v rybném průmyslu při zpracování makrel, garnátů a krevet. Literatura [134, AWARENET, 2002, 182, Germany, 2003]

308

Kapitola 4 4.2.4.2

Rozmrazování v nádržích s teplou vodou probublávaných vzduchem ode dna

Popis Rozmrazování se provádí v nádržích naplněných vodou o teplotě 30-35 °C, kterou probublává vzduch, přiváděny u dna. Použitím hladinových spínačů instalovaných v rozmrazovacích nádržích lze regulovat množství vody přiváděné do nádrže. Teplotu ovlivňuje také proudění vody. Při rozmrazování garnátů a krevet lze použít filtrovanou vodu z loupání. Dosažné ekologické přínosy Snížená spotřeba vody, snížený objem i znečistění odpadní vody Vzájemné účinky médií Spotřeba energie Provozní údaje V rybném závodě v Dánsku bylo dosaženo snížení spotřeby vody na rozmrazování o 60 % proti tekoucí vodě. Spotřeba vody klesla z 5 m3/t surových ryb až na 1,8 - 2 m3 na tunu surových ryb. Použitelnost Opatření je použitelné v masném průmyslu a v rybném průmyslu při zpracování makrel, garnátů a krevet. Ekonomika V příkladu z Dánska se odhaduje, že náklady na zařízení s výkonem 18 tun surových ryb denně (3600 t/rok) činily asi 300 000 DKK. Úspora na spotřebě vody byla 10 800 DKK Důvody pro realizaci Úspory na nákladech za spotřebu vody. Příklady výroben Používá se nejméně v jednom závodě na zpracování ryb v Dánsku. Literatura [28, Nordic Council of M inisters, 1997, 134, AWARENET, 2002] 4.2.4.3

Rozmrazování postřikem

Popis Rozmrazování se provádí postřikem potravin vodou. Dosažné ekologické přínosy Snížená spotřeba vody, snížený objem i znečistění odpadní vody Vzájemné účinky médií Povrch potraviny může vyschnout a obsažené nenasycené kyseliny, např. ve vepřovém mase, mohou zoxidovat. Provozní údaje V porovnání s rozmrazováním ponorem do proudící vody tato technologie spotřebuje méně vody, ale vyžaduje delší dobu a větší plochy povrchu.

309

Kapitola 4 Použitelnost Opatření je použitelné v masném průmyslu a v rybném průmyslu. Literatura [134, AWARENET, 2002] 4.2.2.4 Rozmrazování vodou 100% nasycenou horkým vzduchem Popis Rozmrazování se provádí vystavením potraviny proudu horkého nebo teplého vzduchu, nasyceného (100%) vodní parou. Dosažné ekologické přínosy Snížená spotřeba vody, snížený objem i znečistění odpadní vody Vzájemné účinky médií Spotřeba energie na tvorbu vzduchových bublin. Provozní údaje V porovnání s rozmrazováním ponorem do proudící vody tato technologie spotřebuje méně vody, ale vyžaduje delší dobu a větší plochy povrchu. Používání horkého vzduchu může způsobit rychlý růst mikroorganismů na povrchových vrstvách rozmrazovaného produktu a brání reabsorpci odtávající vody. Tím se vytváří neviditelná a často nutriční hodnotu snižující ztráta odkapem. M imo to, povrch potraviny může vyschnout a obsažené nenasycené kyseliny, např. ve vepřovém mase, mohou zoxidovat. Spotřeba energie je v porovnání s jinými technologiemi rozmrazování vyšší, protože se používá horký vzduch. Když se k rozmrazování bloků zmrazených bílých ryb používá teplý vlhký vzduch, může to způsobit problémy s jakostí hotového produktu, protože ryby na hranách zmrazeného bloku rozmrznou dříve, než uprostřed bloku. Uvádí se, že suché rozmrazování má nepříznivý účinek na jakost garnátů a krevet. Použitelnost Opatření je použitelné v masném průmyslu a v rybném průmyslu. Příklady výroben Používá se běžně při zpracování bílých ryb v severských zemích. Literatura [28, Nordic Council of M inisters, 1997, 134, AWARENET, 2002] 4.2.2.5 Rozmrazování na vzduchu Popis Rozmrazování se provádí v chladírně při regulované teplotě po dobu 18 až 24 hodin. Dosažné ekologické přínosy Snížená spotřeba vody i produkce odpadní vody Vzájemné účinky médií Spotřeba energie na udržování chladírenského prostoru na nastavené teplotě.

310

Kapitola 4 Provozní údaje Uvádí se, že při rozmrazování masa v nádobách naplněných vodou se extrahuje z masa šťáva a odbourávají se bílkoviny. Rozmrazování masa v klimatizované komoře při teplotě 0°C má být lepší pro jakost masa, ale vyžaduje delší doby a větší plochy povrchu. Povrch masa může vyschnout a obsažené nenasycené kyseliny, např.v sádle, mohou zoxidovat. M ůže dojít ke ztrátám odkapáváním masové šťávy. Použitelnost Opatření je použitelné v masném průmyslu. Literatura [254, Denmark, 2005]

4.2.3 Odstřeďování a separace 4.2.3.1 Minimalizace vypouštění odpadu z odstředivého separátoru Popis Jak frekvence, tak objem vypouštění odpadu z odstředivek obvykle stanoví výrobce zařízení. Tam, kde jsou tyto informace známy, lze skutečnou výkonnost zkontrolovat proti technickým podmínkám. Při provozování zařízení při jeho specifikovaném výkonu může být možné snížit množství fáze vypouštěné jako odpad a zvýšit množství fáze, zadržené jako produkt, při dodržení jakostních a hygienických norem. Lze toho dosáhnout udržováním těsné spolupráce s personálem zajišťování jakosti. Dosažné ekologické přínosy Snížené plýtvání surovinami Provozní údaje Uvádí se, že v mlékárnách se ztratí jako odpad 1 % nakoupeného syrového mléka a 1 dalších 0,1% ze zpracovaného mléka. Většina ztrát pochází z odstředivé separace mléka. Použitelnost Opatření je použitelné u všech odstředivých separátorů. Důvody pro realizaci Snížená ztráta surovin a zvýšený výtěžek. Literatura [11, Environment Agency of England and Wales, 2000]

4.2.4 Fermentace 4.2.4.1 Regenerace a čistění oxidu uhličitého Popis Oxid uhličitý, tvořící se kvašením, lze jímat, čistit, stlačit, sušit, přečistit a zkapalnit. Potom může být použit.

1

Zřejmě nikoli 0,1 %, ale 0,1 procentního bodu – pozn. překl.

311

Kapitola 4 Kvašením uvolněný plynný oxid uhličitý nejprve přichází do regenerační jednotky. 0xid uhličitý k regeneraci obsahuje všechny těkavé složky přítomné nebo vzniklé při fermentaci, včetně kyslíku, přiboudlin a karbonylových a sirných sloučenin s velmi nízkým prahem zápachu, např. sirovodíku. Z toho důvodu musí být CO2 vyčistěn na úroveň, nezbytnou pro jeho další použití Proces čistění či kondicionace zahrnuje separátor pěny, plynovou pračku pro vyprání sirných sloučenin vodou, sušení, odstranění zápachu aktivním uhlím, odstranění kyslíku a stlačení do kapalného stavu pro skladování. Lze jej pak odebírat podle potřeby ze skladovací nádrže, uvést do parní fáze a použít ve výrobě. Dosažné ekologické přínosy Snížené emise CO2 na úrovni závodu. Snížení spotřeby fosilních paliv a energie pro výrobu CO2, zvláště pro vnitrozávodní použití. Vzájemné účinky médií Spotřeba energie Provozní údaje Snížení emisí CO2 v pivovarech tímto systémem je kolem 2 kg na vyrobený hektolitr 3 piva (20kg/m ). Z procesu kvašení lze regenerovat neupravený oxid uhličitý s obsahem nečistot 20 – 1000 ppm. Koncentraci kyslíku ve zkapalněném CO2 lze snížit z výchozí hodnoty 40 – 1000 ppm na výstupní čistotu 5 ppm. To se dosahuje použitím systému ORS (systému snižování obsahu kyslíku). Obrázek 4.10 ukazuje posloupnost procesu v systému úpravy CO2.

Obrázek 4.10: Proudový diagram procesu v systému úpravy CO 2 ve velkém pivovaru (Hlavní části systému: Nečistý CO 2→Lapač pěny→Vyrovnávací nádrž→P račka plynu→Uhlíkový filtr→Sušič→ →Zkapalňovač→Zásobník zkapalněného CO 2→Odběr)

Jestliže se pro chlazení vzduchových kompresorů a chlazení kompresoru CO2 používají uzavřené okruhy chladící vody, brání se ztrátám vody a na minimum se snižují objemy odpadní vody.

312

Kapitola 4 Hlavním důvodem pro rozhodnutí kupovat CO2 vyrobený jako vedlejší produkt v jiném odvětví může být jeho dostatečná jakost. Použitelnost Postup je použitelný v pivovarech, vinařských závodech, palírnách a pro výrobu jablečného moštu. příležitosti pro využití regenerovaného CO2 se v různých oborech různí a patří k nim: • • • •

neutralizace odpadní vody s minimálním čistěním – všechny kvasné obory sycení nápojů – pivovarnictví, perlivá vína, jablečný mošt, nealkoholické nápoje a minerální vody jako nosič pro vytlačování nápojů, např. piva, jablečného moštu a sycené nealkoholické nápoje jako protitlak ve filtračních jednotkách, nádržích a láhvích, např. pivo, jablečný mošt a sycené nealkoholické nápoje .

Ekonomika Průmysloví výrobci plynů mohou dodávat CO2, který je obvykle vedlejším produktem z jiných oborů, za nižší cenu, než je výrobní cena v závodě. Důvody pro realizaci Odstranění emisí CO2 a potřeba nakupovat jej jinde. Používání „domácího“ regenerovaného ze zbavuje rizika kontaminace a problémů s chutí a vůní plynu z venkovních zdrojů. Příklady výroben Používá se v pivovarech. Literatura [65, Germany, 2002, 159, CIAA-CEFS, 2003, 182, Germany, 2003, 199, Finland, 2003] 4.2.5

Uzení

Uzení je proces tepelné úpravy, konzervace a ochucení potravin tím, že se vystaví účinkům kouře. Existují dva druhy uzení, uzení horkým kouřem a uzení studeným kouřem. Horké uzení se obvykle provádí při 65 až 110 °C a může se použít pro úplné „uvaření“ potravin. Horké uzení používá kouř vznikající hořením nebo doutnáním dřeva. Uzení studeným kouřem probíhá obvykle při 30 až 35 °C a má obecně za cíl konzervovat nebo ochutit potravinu. Studené uzení používá kouř získávaný doutnáním dřeva, nebo kouřové kondenzáty („kapalný kouř“), kouř vznikajíc třením nebo působením přehřáté páry. Různé metody vyvíjení kouře se popisují v odstavcích 4.2.5.1 až 4.2.5.5. Obsah těkavých organických látek (VOC) v kouři závisí do značné míry na způsobu vyvíjení kouře. Způsob ovlivňuje emise a tedy i potřebu čistění vzduchu. Druh zvoleného kouře určuje dosaženou chuť. Výfuk z udíren se čistí spalováním. Spotřeba energie se může snížit použitím katalytického spalování a rekuperace tepla. Na holích v udírně a v udírně samé se usazuje dehet. Hole se čistí ve stále se pohybujícím bubnu, který zajišťuje, že se hole o sebe vzájemně odírají pro odstranění usazenin. Dehet se pak odstraňuje řízenou dodávkou vody, nikoli tekoucí vodou. Dehet usazený v udírnách nebo v korytech se sbírá a zachází se s ním jako s chemickým odpadem, neuvádí se do ČOV. 313

Kapitola 4 Udící rámy se často čistí ručně tlakovým zařízením. Používá se mycí skříň, která sbírá a recirkuluje vodu s obsahem detergentů. Po konečném oplachu může být výtok automaticky přesměrován do ČOV. Alternativně lze použít mycí tunel, v němž se voda z druhého stupně znovu používá pro první oplach. Tabulka 4.19 uvádí ekologický dopad různých metod výroby kouře. Atmosférické emise Vysoký obsah VOC

Čistění vzduchu Potřebné

Velký obsah

Potřebné

Velký obsah

Značně snížené

Žádné

Tření

Až 200 chemických sloučenin Do značné míry snížené (zápach, VOC) Snížené

Není nezbytné

Snížené

Přehřátá pára

Snížené

Snížené

Snížené

Hoření dřeva Doutnání dřeva Kapalný kouř

Usazeniny dehtu

Čistění (spotřeba vody a znečistění vody) Spotřeba vody a produkce odpadní vody kvůli čistění Spotřeba vody a produkce odpadní vody kvůli čistění Snížené Snížené, nejsou nutné agresivní detergenty Snížené

Tabulka 4.19: Dopad různých metod vývinu kouře na životní prostředí 4.2.5.1

Kouř z hořícího dřeva

Popis Zařízení pro vyvíjení kouře z hořícího dřeva sestává z komory s vyvíječem kouře. V nejjednodušším provozu výrobky visí na stojanech v komoře s ohněm z pilin nebo dřevených drtin zapálených na podlaze. Tento oheň je vhodně dušen, aby se na maximum zvětšil vývoj kouře a dřevo nehořelo plamenem. Teplota výrobků stoupne asi o 30 °C. Doba uzení je asi 16 až 24 hodin. Vzájemné účinky médií Výfukový vzduch s vysokým obsahem VOC. V udírně se hromadí velké množství usazenin dehtu. Provozní údaje Uvádí se, že hořící piliny produkují kouř s velkým obsahem VOC. Používá se otevřený, nebo polootevřený systém a je nezbytná dodávka vzduchu, tj. používá se přebytečný vzduch, který pak potřebuje čistění, než je vypuštěn zpět do atmosféry. Když se k vyvíjení kouře používají dřevěné drtiny, jsou jak dodávka vzduchu, tak teplota, normálně vyšší. Tvoří se více dehtovitých sloučenin, což vyžaduje také větší rozsah čistění. V tomto případě je normálně potřebné i čistění kouře. Ve skandinávském výzkumném projektu byl program řízení procesu uzení pozměněn tak, aby počítal s potřebou kouře. Vyvíječ kouře byl proto zavírán před dokončením procesu uzení. Tím se snížila spotřeba drtin z 8,9 na 3,6 kg na tunu párků (měkkých uzenin) aniž se změnila jakost produktu. Použitelnost Proces je použitelný při zpracování masa a ryb. Literatura [41, Nordic Council of M inisters, 2001] 314

Kapitola 4 4.2.5.2

Kouř z doutnajícího dřeva

Kouř z doutnajícího dřeva se skládán ze dvou fází, tj. disperzní kapalné fáze, např. kapének, a parní fáze. První uvedená fáze obsahuje částice kouře, které se nepovažují za důležité pro proces uzení. Pro dodávání chuti je mnohem důležitější parní fáze. K uzení dochází na dvou teplotních úrovních, tj. při teplotě okolí do 30 °C, a za zvýšené teploty, někde mezi 50 a 90 °C. Teplo produkované doutnajícím dřevem není dostatečné, aby zvýšilo teplotu do oblasti 50 – 90 °C, takže je třeba dodávat další teplo parou nebo tepelným výměníkem. Délka uzení závisí na produktu. Některé produkty před uzením vyžadují předsušení, sušení nebo zrání mezi kroky uzení. K regulaci sušení produktu se používá upravený vzduch, jehož teplota a vlhkost se upravuje ohřevem parními trubkami nebo elektrickými topidly. Doba, kterou produkt stráví v komoře, se různí v rozsahu od několika hodin po několik dnů. Doba uzení produktu je 15 minut až 4 hodiny v každé fázi. Vzájemné účinky médií Parní fáze obsahuje až 200 chemických látek a ne všechny byly dosud identifikovány. je tu řada organických kyselin, aldehydů, ketonů, alkoholů a polycyklických uhlovodíků. V udírně se hromadí množství dehtu. Provozní údaje Uvádí se, že vyvíječem kouře může být malá pec, kam se pomalu přidávají drtiny nebo piliny z tvrdého dřeva na lože dýmajícího dřeva, nebo na elektricky vyhřívaný rošt. Pecí se prohání vzduch a unáší kouř do udírny, kde se nachází produkt. Kouř odcházející z komory je odvětráván do atmosféry nebo částečně recirkulován. V komplikovanějších systémech může zařízení obsahovat také klimatizační jednotku pro např. větrání, chlazení, ohřev nebo zvlhčování vzduchu. V udírnách pro studené uzení staršího typu se piliny často spalují přímo na podlaze. Použitelnost Proces je použitelný při zpracování masa, ryb a jiných mořských živočichů, ale i ovoce a zeleniny. Literatura [41, Nordic Council of M inisters, 2001] 4.2.5.3

Kapalný kouř

Popis Prostředek nazývaný „kapalný kouř“ se vyrábí kondenzací kouře s následnou frakční destilací, která má snížit obsah dehtovitých látek a dalších kontaminantů. Výsledný roztok se ředí vodu a nastřikuje na produkt. V některých případech se přidává do zracího (solného) roztoku a vstřikuje se do produktu za účelem dodání chuti. Výhodou je, že se „uzené“ chuti může dosáhnout bez uzení a tudíž se lze do značné míry vyhnout těm složkám kouře, které jsou podezřelé z poškozování zdraví. Neexistují také žádné emise kouře a potřeba čistění vzduchu se značně snižuje. Dosažené ekologické přednosti Snížené atmosférické emise , např. zápachu a VOC. Dehet při tomto způsobu uzení nevzniká.

315

Kapitola 4 Provozní údaje V Dánsku naměřili, že při uzení a vaření vídeňských párků vznikají emise zápachu ve výši 2 – 3 miliony OU (jednotek zápachu) na šarži v udírně, která je vybavena pračkou plynu, a řádově 100 000 OU v „udírně“, kde se používá kapalný kouř (nepublikované výsledky, DMRI). Lze si tedy myslet, že zápach lze odstranit pomocí kapalného kouře. Je však třeba zdůraznit, že kapalný kouř dodává jinou chuť a vůni, než konvenční uzení a nemusí proto být nutně pro zákazníky přijatelný, už kvůli chuti a vůni. Nebude tedy 2 vždy možné volit pro zpracování masných výrobků kapalný kouř. Použitelnost Proces je použitelný při zpracování masa, ryb a jiných mořských živočichů, ale i ovoce a zeleniny. Použitelnost Používá se při zpracování masa, např. ve výrobě vídeňských párků. Literatura [41, Nordic Council of M inisters, 2001] 4.2.5.4

Kouř z tření

Popis 3 Kouř se vyvíjí třením dřevěného špalku a rychle se otáčejícího drsného válce , takže dochází k pyrolýze. Tzv. frikční kouř je mírný a stěží obsahuje nějaké karcinogenní sloučeniny. Proces lze provádět v uzavřeném systému s recirkulací, takže je zbytečné zařazovat dohořívací hořák nebo jiný systém pro čistění kouře. Tvrdí se, že způsob umožňuje přesnější regulaci objemu produkovaného kouře změnou přítlaku kola nebo kotouče na dřevo Dosažené ekologické přednosti Snížená spotřeba energie a vody, snížení znečistění odpadní vody a produkce dehtu. Provozní údaje Uvádí se, že úspora energie činí často až 50 % spotřeby energie. Výsledkem mírného kouře je, že usazeniny v udící komoře jsou menší, než desetiprocentní v porovnání s kouřem z dřevěných drtin Použitelnost Proces je použitelný při zpracování masa, ryb a jiných mořských živočichů, ale i ovoce a zeleniny. Příklady výroben Proces se používá při zpracování ryb. Literatura [41, Nordic Council of M inisters, 2001]

2

Pozn. překl: Pro zákazníky může být z nepřijatelné „nastřikování“ salámů přípravky, příbuznými s dehtem - z „ekologických“ či jen z estetických důvodů. 3 „roller“ = válec, zpravidla jde ale kotouč – pozn. překl.

316

Kapitola 4 4.2.5.5

Kouř z přehřáté páry

Popis Pyrolýzu dřevěných pilin či hoblin lze provádět také přeháněním přehřáté páry přes dřevěné piliny. Pára pak přenáší kouř a vůni na produkt. Snižuje se počet sloučenin v kouři a zároveň se umožňuje snížit na minimu množství přebytečného vzduchu. Protože lze přebytečnou páru zkondenzovat, výfuk je nízký. Čistění je také snazší pro nízkou úroveň dehtových usazenin v udící komoře. Dosažené ekologické přednosti Snížené atmosférickém emise a produkce dehtu. Použitelnost Proces je použitelný při zpracování masa, ryb a jiných mořských živočichů, ale i ovoce a zeleniny. Literatura [41, Nordic Council of M inisters, 2001]

4.2.6

Vaření

Pro vaření (přesněji ohřev ve vodném prostředí) je v sektoru FDM k dispozici několik technologií. Popisují se v odstavcích 4.2.6.1 až 4.2.6.6. Používají se také pro ohřev, např. masa a ryb před konzervováním v plechovkách, láhvích a sklenicích. 4.2.6.1

Ohřev ve vodní lázni

Popis Zařízení s vodní lázní umožňují nejlepší stejnoměrnost ohřevu, jaké lze dosáhnout. Přesto ponor do horké vody způsobuje ztrátu hmotnosti a má za výsledek uvolnění bílkovin a tuků do vody. Lze je sebrat z hladiny pro regeneraci vedlejších produktů a snížení kontaminace odpadní vody. Zvýší se tím také potenciál vody pro opakované použití. Opakované použití vody z ohřevu lze dále vylepšit použitím membránových systémů k čistění takové vody. Dosažné ekologické přínosy Snížená spotřeba vody i znečistění odpadní vody. Regenerace vedlejších produktů z vody z ohřevu. Vzájemné účinky médií Značná spotřeba energie a vody pro ohřev ve vodní lázni Provozní údaje Uvádí se, že po vaření ryb se do vody uvolní asi 3-4 kg oleje na kilogram tučných ryb. Z vody z vaření se regenerují vedlejší produkty, např. mastné kyseliny a příchuti. Použití ohřevu ve vodní lázni pro vaření masa před plněním do konzerv produkuje odpadní vodu kontaminovanou tukem, bílkovinami a kousky masa. Použitelnost Proces je široce použitelný v sektoru FDM při zpracování masa, ryb a jiných mořských živočichů, ale i zeleniny.

317

Kapitola 4 Literatura [89, Italian contribution, 2001, 134, AWARENET, 2002] 4.2.6.2

Ohřev ve vodní lázni, ve vodě namísto solanky

Popis Vaření ve vodě namísto v solném roztoku snižuje salinitu odpadních vod. Dosažné ekologické přínosy Snížená salinita odpadní vody. Provozní údaje V některých recepturách může být vaření v roztoku solí nezbytné. Použitelnost Proces je široce použitelný v sektoru FDM při zpracování masa, ryb a jiných mořských živočichů, ale i zeleniny. Literatura [134, AWARENET, 2002] 4.2.6.3

Ohřev ve sprchovacím zařízení

Popis Ohřev ve sprchovacím zařízení umožňuje dobrou stejnoměrnost ohřevu a používá menší množství vody a energie, než ohřev ve vodní lázni. Sprchovací ohřev se provádí současným působením ohřevu vodou dodávanou sprchami a ohřevu nasycenou párou, která stoupá ze zahřívané sběrné vany na dně zařízení. Dosažné ekologické přínosy Snížená spotřeba vody a energie v porovnání s ohřevem ve vodní lázni. Vzájemné účinky médií Spotřeba energie, např. pro výrobu páry Použitelnost Proces je široce použitelný v sektoru FDM např. při zpracování masa, ryb a jiných mořských živočichů, ale i zeleniny. Literatura [134, AWARENET, 2002] 4.2.6.4

Ohřev parou

Popis Parní ohřevy jsou podobné sprchovacím zařízením, ale nemají sprchy. Ohřev je prováděn parou, vyráběnou z vody, shromažďované ve sběrné vaně na dně zařízení. Ohřev parou snižuje spotřebu vody, produkci a znečistění odpadní vody Dosažné ekologické přínosy Snížená spotřeba vody, snížená produkce a znečistění odpadní vody. Vzájemné účinky médií Spotřeba energie, např. pro výrobu páry

318

Kapitola 4 Provozní údaje Použitím parního ohřevu pro vaření masa a ryb před naplněním do konzerv se produkuje odpadní vodu kontaminovanou tukem, bílkovinami a kousky masa. Použitelnost Proces je široce použitelný v sektoru FDM při zpracování masa, ryb a jiných mořských živočichů, ale i zeleniny. Literatura [89, Italian contribution, 2001, 134, AWARENET, 2002] 4.2.6.5

Ohřev horkým vzduchem

Popis Ohřev horkým vzduchem využívá recirkulační systém horkého vzduchu, který se získává ohřevem v tepelných výměnících, a vstup páry pro regulaci vlhkosti povrchu potravin. Horkovzdušný ohřev rozděluje teplo rovnoměrněji, než jiné pece, takže lze snížit doby ohřevu a teploty ohřevu, čímž se sníží spotřeba energie. Dosažné ekologické přínosy Snížená spotřeba vody a energie. Použitelnost Proces je široce použitelný v sektoru FDM, např. při zpracování masa, ryb a zeleniny. Literatura [134, AWARENET, 2002] 4.2.6.6

Mikrovlnný ohřev

Popis V mikrovlnné peci se potraviny zahřívají průchodem mikrovlnného záření. Výsledné teplo generované uvnitř potraviny usnadňuje rychlý ohřev a uvaření. Dosažné ekologické přínosy Snížená spotřeba vody a energie. Použitelnost Proces je široce použitelný v sektoru FDM, např. při zpracování masa, ryb a zeleniny. Literatura [134, AWARENET, 2002, 231, Oxford University Press, 2002] 4.2.7

Smažení

4.2.7.1

Recirkulace a spalování výfukových plynů

Popis Atmosférické emise závisejí na provozní teplotě smažení, např. vysokoteplotní smažení při 180 až 200°C má za výsledek rychlejší tvorbu produktů štěpení oleje, než smažení při nižších teplotách. Vzduch nad pánví se odsává a odvádí. Tento výfukový vzduch obsahuje VOC a může vyvolávat stížnosti na zápach. Tyto emise lze minimalizovat regenerací oleje a tepla a recirkulací plynů do hořáku.

319

Kapitola 4 Dosažené ekologické přínosy Snížené atmosférické emise, včetně zápachu. Regenerace oleje, regenerace energie. Recyklace výfukových plynů. Provozní údaje Při regulaci procesu smažení bramborových lupínků se využívá systém signalizace konečného obsahu vlhkosti v kritickém rozmezí 1 – 2 %. To zajišťuje, že proces smažení skončí se zvýšením vlhkosti nad kritickou mez, což vede k minimalizaci atmosférických emisí. M imo to z důvodů úspor energie jsou do odsávací digestoře pánve („fritézy“) montovány výměníky tepla. Systém regenerace tepla a oleje, používaný ve fritéze, je znázorněn na obrázku 4.11.

Legenda: Filter Fryer Frying oil heat exchanger Gas Heat exchanger Heater

Filtr Smažící pánev Výměník tepla smažícího oleje P lyn Tepelný výměník Topeniště

High efficiency economiser Hot wash Oil

Vysoce účinný ekonomizér Horký mycí roztok Olej

To pollution control Waste energy recovery Waste heat exchanger

Ke kontrole znečistění Regenerace odpadní energie Výměník pro odpadní teplo

Obrázek 4.11: Regenerace tepla a oleje: výměníky tepla instalované v odsávací digestoři smažící pánve [85, En vironment Agency (UK), 2000] Použitelnost Proces je široce použitelný v odvětví smažení masa, drůbeže, ryb a brambor. Literatura [85, Environment Agency of England and Wales, 2000]

320

Kapitola 4

4.2.8

Konzervování do plechovek, láhví a sklenic

4.2.8.1

Vypuštění vaření před konzervováním do plechovek, láhví a sklenic, může-li být potravina vařena během sterilizace

Popis Před naplněním do plechovek, láhví a sklenic, může být potravina vařena. Pro takovéto předvaření se používají vodní lázně, sprchová, parní a horkovzdušná zařízení i mikrovlnné pece (viz odst. 4.2.6 až 4.2.6.6¨). Předvaření se lze vyhnout, jestliže lze potravinou potom vařit během sterilace (viz odst. 4.2.8.4 a 4.2.8.5). Dosažené ekologické přínosy Snížená spotřeba vody a energie. M éně odpadní vody a menší znečistění vody Provozní údaje V rybném průmyslu se středně velké a velké ryby vaří, např. před konzervováním. M alé ryby jako sardinky se vaří celé a pak se vaří v plechovce během sterilace. Předvaření se normálně provádí ve vodou naplněných vařácích, když se také může provádět parou. Okolnosti, které umožňují vypuštění předvaření a provedení vaření až při sterilaci, závisejí na takových faktorech, jako je velikost kusů potraviny, velikost plechovek, láhví a sklenic, receptura, zajištění jakosti produktu a délka doby sterilace. Použitelnost Proces je široce použitelný v sektoru FDM pro potraviny, které se konzervují vařené. Literatura [134, AWARENET, 2002]. 4.2.8.2

Automatické plnění včetně recyklace rozlitého materiálu

Popis Pro potraviny, které se konzervují v tekutině, je možné používat automatické systémy plnění pro kořenění, včetně recyklace rozlitých tekutin, jako je omáčka, nálev nebo olej, v uzavřeném okruhu Dosažené ekologické přínosy Když se konzervují ryby v plechovkách, plechovky se plní lákem, olejem nebo omáčkou. Kořenící tekutiny se mohou rozlít a působit jak další zatížení odpadní vody, tak nedostatečné využití provozního materiálu, pokud nejsou regenerovány. Kontaminace vody materiálem rozlitým po stěnách plechovek, např. ve sterilizátoru, snižuje možnosti dalšího použití této vody. Provozní údaje V rybném průmyslu se středně velké a velké ryby vaří, např. před konzervováním. M alé ryby jako Použitelnost Proces je široce použitelný, např. při konzervování masa, ryb, korýšů, měkkýšů a zeleniny v plechovkách, láhvích a sklenicích. Literatura [134, AWARENET, 2002].

321

Kapitola 4 4.2.8.3

Regenerace zbytkového (plovoucího) oleje při praní naplněných plechovek, láhví a sklenic

Popis Naplněné plechovky, láhve a sklenice se myjí vodou s detergenty, aby se odstranily všechny při plnění případně rozlité omáčky, láky a olej. M nožství použité vody závisí zpravidla na tom, jak se předtím s plechovkami, láhvemi, sklenicemi a dotčenými potravinami zacházelo. Z čistících nádrží lze regenerovat zbytkový olej. Tím se zvyšuje možnost recyklace roztoku detergentu ve vodě a snižuje se kontaminace odpadní vody. Dosažené ekologické přínosy Snížená spotřeba vody a produkce odpadní vody Použitelnost Postup je použitelný při čistění plechovek, láhví a sklenic naplněných rostlinným olejem, potravinami s obsahem tuku nebo oleje, ne konzervovaných v oleji. Důvody pro realizaci Snížená spotřeba vody a úspory v čistění odpadní vody Literatura [134, AWARENET, 2002]. 4.2.8.4

Š aržová sterilizace po naplnění plechovek, láhví a sklenic

Popis Naplněné a uzavřené plechovky, láhve a sklenice se uloží v koších do sterilačního zařízení, kterým je např. autokláv pracující v šaržovém režimu, zahřívají na nastavenou teplotu po požadovanou dobu, aby se zajistila správná sterilizace a konzervace produktu. Některé potraviny mohou být během tohoto procesu také vařeny. Po sterilaci se plechovky, láhve a sklenice ochladí na teplotu 25 až 35 °C chlórovanou vodou. Dosažené ekologické přínosy Snížená spotřeba vody a produkce odpadní vody Vzájemné účinky médií Odpadní voda po sterilizaci může obsahovat stopy oleje, omáček či láků, jestliže nebyly všechny plechovky předem dobře uzavřeny. Provozní údaje Aby se na minimum snížila spotřeba vody, používají se autoklávy se zařízením na zadržení již ohřáté vody. M imo to se voda pro chlazení plechovek recirkuluje a používá se znovu pro čistící operace, když již nemůže být použita při sterilaci. Použitelnost Postup je v sektoru FDM široce použitelný, např. při konzervaci masa, ryb, korýšů, měkkýšů, zeleniny, mléka, piva a oleje. Důvody pro realizaci Snížená spotřeba vody a úspory v čistění odpadní vody Literatura [134, AWARENET, 2002].

322

Kapitola 4 4.2.8.5

Kontinuální sterilace po naplnění plechovek, láhví a sklenic

Popis Kontinuální sterilátory umožňují přísnou regulaci podmínek procesu a tak produkují stejnorodější produkt. Vyvolávají postupné změny tlaku uvnitř plechovek, láhví a sklenic a tudíž na švy a uzávěry působí menší deformační síly v porovnání se šaržovým postupem. Kontinuální sterilátory, např. vařáky-chladiče, se mohou vzájemně poněkud lišit konstrukcí a velikostí, ale pracují nepřetržitě. Do některých vejde až 25 000 plechovek, láhví či sklenic. Ty jsou unášeny na dopravníku třemi sekcemi tunelu, které jsou udržovány na různých tlacích pro předehřívání, sterilaci a chlazení. Během předehřívání a sterilace se potravina může vařit. Dosažené ekologické přínosy Snížená spotřeba vody a energie, snížená produkce odpadní vody Vzájemné účinky médií Odpadní voda po sterilaci může obsahovat stopy oleje, omáček či láků, jestliže nebyly (všechny) plechovky předem dobře uzavřeny. Provozní údaje Při používání kontinuálního sterilátoru, např. vařáku-chladiče, se voda opakovaně používá nepřetržitě a doplňuje se podle potřeby pro nahrazení minimálních ztrát, vzniklých odparem, čímž se kontroluje množství spotřebované vody a energie. Voda se používá znovu pro čistící operace, když již nemůže být použita při sterilaci. Hlavní nevýhodou kontinuální sterilace je velké množství produktu, které se nachází v provozním zařízení (tj. v procesu), které se ale ztratí, jestliže se zařízení porouchá. Další problémy souvisejí s korozí kovů a kontaminací termofilními bakteriemi, jež mohou vzniknout, jestliže se neprovádějí patřičná preventivní opatření. Použitelnost Postup je v sektoru FDM široce použitelný, např. při konzervaci masa, ryb, korýšů, měkkýšů, zeleniny, mléka, piva a oleje. Důvody pro realizaci Snížená spotřeba vody a úspory v čistění odpadní vody Literatura [134, AWARENET, 2002, 232, Fellows P J,].

4.2.9

Odpařování

Odpařování a sušení jsou obvykle těmi procesy, které mají v potravinářském průmyslu nejvyšší spotřebu energie. V některých stávajících závodech jsou pro různé jednotkové operace používány složité kombinace různých technologií. Ke zvýšení obsahu pevné fáze v kapalinách se velmi často používá odpařování. Někdy se provádí jako předstupeň sušení, které lze realizovat řadou různých technologií. Teoreticky je pro odpaření jednoho kilogramu vody potřebných 0,611 kWh (2,2 M J/kg). V praxi to velmi závisí na způsobu odpařování a druhu používané sušárny a tato energie se může pohybovat v rozmezí 0,556 – 0,972 kWh/kg (2,0 – 3,5 M J/kg). Spotřeba energie na sušení může být nižší, je-li obsah sušiny v mokrém materiálu vyšší. Toho lze dosáhnout předběžným odpařováním nebo pomocí speciálních odvodňovacích zařízení, jako jsou lisy nebo odstředivky. Parní sušárny mohou mít značně nižší spotřebu energie, jestliže sestávají z více členů (viz odst. 4.7.5.8). Někdy se k sušení produktů používají výfukové plyny ze 323

Kapitola 4 spalovacích kogeneračních (CHP) zařízení (viz odst. 4.2.13.1.1), čímž se snižuje odběr energie. Jedno- i vícestupňové odpařování lze provádět pomocí odparek se stékajícím filmem (tenkou vrstvou). Jsou to dlouhé trubkové konstrukce z korozivzdorné oceli. Kapalina se uvádí na horní konec odparky a stéká jako tenký film po vnitřním povrchu vyhřívaných trubek nebo desek, které jsou vestaveny do odparky. Normálně se používají v mléčném průmyslu. Princip odpařování ze stékajícího filmu je znázorněn na obrázku 4.12. Nástřik Trubkovnice Pára/páry Stěna trubky Pára Tenká vrstva produktu

Tenká vrstva kondenzátu Bublina Kondenzát ce

Trubkovnice

ceKoncentrát a páry

Obrázek 4.12: Princip odpařování ze stékajícího filmu [39, Verband der Deutschen Milchwirtschaft (German Dairy Association), 2001]. Náčrt odpařovacího systému je znázorněn na obrázku 4.13. 1 2 3 4

Nástřik Pára Kondenzát Koncentrát

P ísmena A a B v odparce 4 se týkají souběžného odpařování dvou proudů produktu s různými výchozími a konečnými obsahy sušiny.

Obrázek 4.13: Odpařování mléka v zařízení se stékajícím filmem 324

Kapitola 4 4.2.9.1

Několikastupňové odpařování

Popis Odparky mohou pracovat samostatně, nebo odpařování může probíhat postupně v několika odparkách, pracujících za sebou. Každá odparka se pak označuje jako člen. Ve vícečlenném systému odparek je výstupní produkt jednoho členu uváděn do dalšího členu a pára o vysoké teplotě, která se odebírá z jednoho členu vícečlenné odparky, se používá k ohřevu produktu s nižší teplotou v následujícím členu. Povrchy uvnitř odparky jsou vyhřívány parou, která se vstřikuje na horní konec prostoru odparky. Tyto odparky používají čerstvou páru nebo výfukové plyny z jiných operací (regenerace a opakované použití energie) pro vyvařování vodní páry z kapaliny v prvním členu a představují příklad regenerace či opakovaného použití energie. Odpařená voda má stále dostatek energie, aby mohla působit jako zdroj tepla pro další člen a tak dále. V řetězu více členů se pro odpařování vody používá podtlak. Zpracovávaná tekutina se uvádí postupně do členů odparky tak, že na ní působí několik stupňů odpařování. V tomto režimu může jedna jednotka páry, vstříknutá do první odparky, odpařit z kapaliny tři až šest jednotek vody. Úspory energie rostou s počtem stupňů odpařování, tj. s počtem členů. V řadě (sérii) lze provozovat až sedm členů, ale běžnější jsou tři až pět. V posledním členu se může pára kondenzovat ochlazením chladící vodu. Určitý podíl páry může být odebrán z odparek, aby byl použit jako zdroj tepla pro potřeby jiných procesů. Aby se dosáhlo další úspory páry, pára opouštějící každý odpařovací člen může být rekomprimována (viz odst. 4.2.9.2), aby se zvýšila její energie předtím, než bude znovu použita jako topné médium v další odparce Dosažené ekologické přínosy Snížení spotřeby energie, např. zaváděním odpařených par do dalšího členu odparky, v němž je teplota nižší, než v předchozím. Provozní údaje protože se teplo využije v dalším stupni odpařování, vícečlenné odparky šetří energii. naopak jednočlenné odparky regeneraci tepla neumožňují. Spotřeba páry jednočlenných odparek se pohybuje mezi 1,2 a 1,4 t páry/t odpařené vody. Tabulka 4.20 ukazuje porovnání údajů o spotřebě energie pro odparky s různým počtem členů, používajících TVR (tepelnou rekompresi par, viz odst. 4.2.9.2.2). Dalších úspor energie lze dosáhnout pomocí M VR (mechanické rekomprese par, viz odst. 4.2.9.2.1), jak je též možné vidět z tabulky.

325

Kapitola 4 Druh odparky Odparka s 3 členy s TVR TVR, 4 členná TVR, 5 členná TVR, 6 členná TVR, 7 členná Odparka s MVR M VR, 1 členná

Celková spotřeba energie (kWh/kg odpařené vody) 0,140

Poměr k mechanické rekompresi par

0,110 0,084 0,073 0,060

7,33 5,60 4,86 4,00

0,015

1,00

9,33

Tabulka 4.20: Porovnání účinností vícečlenných odparek v mlékárenském průmyslu Uvádí se, že v cukrovarnictví má cukrová šťáva, získaná z čistění, obsah sušiny 15 %. Je proto nutné obsah sušiny zvýšit, aby se vylučoval cukr. Proces odpařování umožňuje zvýšit obsah sušiny s 15 % až na více, než 68 %. Je založen na výměně tepla mezi šťávou a parou vyráběnou v kotli. Vícečlenná odparka zajišťuje výměnu tepla, k níž dochází mezi cukrovou šťávou a nízkotlakou parou. Tou se recykluje pára získaná ze šťávy po první výměně. V praxi nízkotlaká pára z vyvíječe po výměně tepla zkondenzuje a vrací se do napájení kotle. Po stejné výměně se odpaří část vody z cukrové šťávy a takto vyrobená pára ohřívá druhý člen odparky, v němž se odpaří nová část vody. Členy odparky takto následují jeden za druhým, přičemž tato operace může být celkem zopakována až šestkrát. Klesající tlak a teplota v řadě členů umožňují, aby byla operace zopakována několikrát přibližně stejným množstvím energie [138, CEFS, 2001]. Jako příklad se uvádí velká mlékárna, která vyrábí sušené produkty, čerstvé produkty, polotvrdé sýry a máslo. Celkové množství zpracovávaného mléka činilo v roce 2000 asi 4 321 000 litrů a celková produkce sušeného mléka a syrovátky činila v témž roce asi 19 000 tun. Odpařování se v mlékárně provádí jednak na jednočlenné odparce, jednak na pětičlenné odparce se stékajícím filmem. Jednočlenná filmová odparka se stékajícím filmem se vstupní kapacitou 30 000 l/h, s mechanickou rekompresí par pro předběžné zahuštění a TVR pro vysokou koncentraci. Pětičlenná filmová odparka se stékajícím filmem s TVR pro předběžné zahuštění a konečné zahuštění má vstupní kapacitu 22 000 l/h. Pro použití pětičlenné odparky se uvádějí úspory energie. Použitelnost Vícečlenné odparky se používají v cukrovarnictví, ve zpracování škrobu, zahušťování rajčatových, jablečných a citrusových šťáv a při odpařování mléka a syrovátky. Literatura [39, Verband der Deutschen M ilchwirtschaft (German Dairy Association), 2001, 61, CEFS, 2001, 65, Germany, 2002].

4

Podle těchto údajů by se z litru mléka vyrobilo asi 59 kg sušeného mléka a syrovátky. Uvedený údaj je zřejmě 1000x menší, než je skutečnost (tato chyba v minulé verzi nebyla). Pozn. překl.

326

Kapitola 4 4.2.9.2

Komprese a rekomprese par

Kompresí odváděných par je možné dosáhnout značného snížení spotřeby energie při procesech zahušťování v potravinářském průmyslu. Například při vaření mladiny v pivovarech vodní pára uniká, když se roztok koncentruje zahušťováním. Výparné teplo, které musí být do odpaření vody v procesu zahušťování vloženo, lze získat zpět kondenzací vyháněných par. K běžně používaným druhům kompresorů patří rotační kompresory, šroubové kompresory, radiální turbokompresory a dmychadla. Aby bylo kondenzační teplo, obsažené v parách, možné použít k poskytnutí dalšího tepla pro proces koncentrace, musí být kondenzace par provedena za vyšší teploty, než je bod varu. Pro zvýšení kondenzační teploty se páry stlačí o 0,1 až 0,5 baru (0,1 – 0,5 hPa). Pro navrácení tepla se použije tepelný výměník, kterým se kondenzační teplo vrátí z komprimovaných par do koncentrační jednotky. Kromě energie potřebné pro pohon kompresoru není nutný žádný další vstup energie. Poměr regenerované energie ke vstupní energii (tj. výkonnost) může být až 40. Důležitým důvodem pro kondenzaci par vedle úspor energie a snížení nákladů na energii je také snížení zápachu. Proveditelnost instalace technologie pro kompresi par značně závisí na investičních nákladech a době návratu investice prostřednictvím nižších provozních nákladů. V některých sektorech je provoz sezónní, např. pro rajčata 50 dnů, a proto je také důležitým činitelem délka kampaně. 4.2.9.2.1 Mechanická rekomprese par

Popis Odpařené páry se komprimují mechanickým kompresorem a potom znovu používají jako zdroj tepla. Latentní teplo je vyšší, než příkon kompresoru a je k dispozici vysoký součinitel výkonnosti. Při M VR se komprimuje veškerá pára, takže se dosahuje vysokého stupně regenerace tepla. M imo to, systémy M VR jsou poháněny elektřinou, nikoli párou, ale potřebují parou vyhřívaný „finišér“, aby se dosáhlo vyšší teploty. V provozu jsou dva druhy kompresorů, tj. ventilátor (osový kompresor) a vysokootáčková turbina. V praxi je nejpoužívanější osový kompresor, protože má nejvyšší energetickou účinnost. Princip funkce M VR je znázorněn na obrázku 4.14.

327

Kapitola 4

Additiona l steam Compressor Condensate Condenser Drain

Dodatečná/přídavná pára Kompresor Kondenzát Kondenzátor Výpusť

Evaporator High-pressure/high temperature steam Process fluid Process steam (low pressure)

Odparka Vy sokotlaká/vy sokoteplotní pára Procesní kapalina Procesní pára (nízkotla ká)

Obrázek 4.14: Princip odparky s MVR Dosažené ekologické přínosy Snížené emise pachů. Snížená spotřeba energie v porovnání s TVR (viz odst. 4.2.9.2.2.). Snížené nároky na čistění v důsledku menšího narůstání nánosů připáleného produktu. Vzájemné účinky médií K pohonu kompresoru je potřebná elektřina. M VR je hlučná, proto vyžaduje zvukovou izolaci. Provozní údaje Uvádí se, že typická spotřeba energie odparky s M VR je v asi 10 kWh na tunu odpařené vody při zanedbatelné spotřebě páry. Protože se rekomprimuje veškerá pára, nejen její část jako v případě odparek s TVR, dosahuje se vyšší hodnoty regenerace tepla. Je také potřebná nižší teplota, což znamená menší připalování produktu. Tabulka 4.20 ukazuje, že pomocí M VR lze dosáhnout vyšších úspor energie, než s TVR. Japonská mlékárna modernizovala svůj proces výroby sušeného mléka a instalovala čtyřčlennou odparku s M VR, aby nahradila stávající čtyřčlennou odparku TVR. Když byl převzat systém M VR, bylo nutné zabránit, aby se mléko připalovalo a kontaminovalo povrchy výměníkových trubek odparky a zajistit, že se projektovaný odpařovací výkon odparky zachová. Byly proto instalovány: filmová odparka se stékajícím filmem a automatický regulační systém pro ovládání provozních parametrů, jako jsou průtok, teplota a tlak. Systém M VR pracuje úspěšně za předpokladu, že se každé dva roky provádí generální oprava. Byly dosaženy úspory na provozních nákladech až 75 %, které je nutno přičíst zejména značně snížené spotřebě páry.

328

Kapitola 4

Legenda: Compressor Condensate (product) Condenser Drain Heater stages Preheater

Kompresor Zahuštěné mléko (produkt) Chladič (kondenzátor) Odpad Stupně ohřevu P ředehřívák

Separator Steam Sterilizer Supply milk Vacuum pump

Separátor P ára Sterilizátor Dodávané mléko Vývěva

Písmena A a B v odparce 3 se týkají souběžného odpařování dvou proudů produktu s různými obsahy sušiny.

Obrázek 4.15: Proudový diagram systému čtyřčlenné odparky pro mléko s MVR Jako příklad je uveden systém mechanické rekomprese par v jedné finské mlékárně. Systém odvádí z odparky veškeré páry a mechanicky je komprimuje pomocí mechanické energie před tím, než je do odparky vrátí. Nedodává se žádná tepelná energie, s výjimkou páry na spuštění procesu. Elektřina je potřebná pouze pro provoz 5 odparky. V tomto zařízení M VR může odpařit 100-125 kg vody na 1 kWh použité energie. V jednom německém pivovaru systém kondenzace par odvádí páru z vaření z procesu vaření mladiny z pánve vířivého separátoru a komprimuje je v systému M VR. Komprimované páry se znovu používají jako topné médium pro proces vaření. K výhodám kondenzace páry patří snížení tepelných ztrát a ztrát vody, zlepšení bilance horké vody v této operaci a snížení emise pachů. Uvádí se, že se pro pohon systému komprese par spotřebuje asi 1/3 celkové elektrické energie, kterou spotřebuje pivovar. Použitelnost Systém je použitelný ve výrobě cukru, zpracování škrobu, při koncentraci rajčatové, jablečné a citrusové šťávy a při odpařování mléka a syrovátky. Většina nových odparek je vybavována systémem M VR.

5

Originál opět uvádí chybně „kW“, což je samozřejmě jednotka výkonu a nikoli energie. Pozn. překl.

329

Kapitola 4

Provozní náklady v mil. USD/rok

Ekonomika Protože jsou systémy M VR poháněné elektřinou, nikoli párou, provozní náklady jsou značně nižší, než náklady TVR. Například provozní náklady tříčlenné odparky s M VR jsou přibližně poloviční, než náklady konvenční sedmičlenné odparky s TVR. Rozdíl v provozních nákladech mezi TVR a M VR roste s rostoucím výkonem zařízení, jak ukazuje obrázek 4.16. 1 TVR 0,5

MVR 0 5

10

20 Rychlost odpařování (tuny za hodinu)

30

40

Obrázek 4.16: Porovnání provozních nákladů odparek s TVR a s MVR Ve zmíněné japonské mlékárně činily náklady na novou odparku s M VR 1,5 milion EUR, v porovnání s 1,3 milionu EUR na novou odparku s TVR. Při odpařovacím výkonu 30 t/h činily provozní náklady odparky M VR 175 000 EUR, kdežto předchozí provozní náklady odparky s TVR činily 680 000 EUR/rok, což dává úsporu téměř 75 %. Příklady výroben M lékárny v Japonsku a Finsku a velký pivovar v Německu. Literatura [39, Verband der Deutschen M ilchwirtschaft (German Dairy Association), 2001, 42, Nordic Council of M inisters, 2001, 65, Germany, 2002, 70, UNEP et al. 2000, 128, CADDET Energy Efficiency, 1992]. 4.2.9.2.2 Tepelná rekomprese par (TVR)

Popis Tepelná rekomprese par (TVR) využívá pro stlačení par paroproudé kompresory. Parní injektory kompresorů mohou mít pevné nebo nastavitelné vstřikovací trysky. Tepelná energie, potřebná pro stlačení par, je k dispozici ve formě ostré páry z kotle. Ostrá pára prochází vstřikovací tryskou a je škrcena na úroveň tlaku přijímajících par. Výsledkem rozdílu v rychlostech je, že páry jsou strhávány s sebou. Páry a ostrá pára se směšují ve směšovací komoře. Změnou průtočné clony v difuzéru se nastavuje tlak, při němž směsná pára opouští paroproudý kompresor. Dosažené ekologické přínosy Snížené emise pachů. Vzájemné účinky médií Vyšší spotřeba energie než u M VR 330

Kapitola 4 Provozní údaje V porovnání s mechanickými kompresory par nabízejí paroproudé kompresory výhody neexistence pohyblivých dílů a vyšší provozní spolehlivosti. Uvádí se, že TVR dovoluje delší výrobní cykly a snížení frekvence čistění. Použitelnost V cukrovarnictví, ve zpracování škrobu, zahušťování rajčatových, jablečných a citrusových šťáv a při odpařování mléka a syrovátky Ekonomika Nižší pořizovací náklady, ale vyšší provozní náklady, než u M VR. Literatura [39, Verband der Deutschen M ilchwirtschaft (German Dairy Association), 2001, , 65, Germany, 2002, 128, CADDET Energy Efficiency, 1992].

4.2.10 Chlazení Další informace o chlazení naleznete v dokumentu „BREF Chlazení“ [67, EC, 2001] 4.2.10.1 Použití deskového výměníku tepla pro předchlazování ledové vody amoniakem Popis Ledová voda se používá jako chladící médium, např. pro chlazení mléka nebo zeleniny. M nožství energie, spotřebované pro výrobu ledové vody, může být sníženo instalací deskového tepelného výměníku pro předchlazování vracené ledové vody amoniakem před konečným vychlazením v akumulační nádrži na ledovou vodu opatřené hadovým výparníkem. Je to založeno na tom, že výparná teplota amoniaku je vyšší v deskovém chladiči, než ve výparníkových hadech (-1,5°C proti –11,5°C). Dosažené ekologické přínosy Spotřeba elektrické energie Vzájemné účinky médií Používání amoniaku s sebou nese bezpečnostní rizika. Únikům lze zabránit správnou konstrukcí, obsluhou a údržbou. Provozní údaje Uvádí se, že výkon stávajícího systému ledové vody lze zvýšit bez potřeby zvyšovat výkon kompresoru, instaluje-li se deskový chladič pro předchlazování vracející se ledové vody.V mlékárně, uváděné jako příklad, tento systém předchlazování po montáži na stávající systém ledové vody ušetřil téměř 20 % elektřiny . Použitelnost Tento systém chlazení se běžně používá v nových závodech, ale lze jej použít i v existujících. Ekonomika Cena závisí na existujícím systému ledové vody a jeho výkonu. Ve zmíněné mlékárně byly investiční náklady odhadnuty asi na 50 000 EUR, včetně deskového chladiče, čerpadla, ventilů, regulátorů, potrubí a montáže. 331

Kapitola 4 Důvody pro realizaci Snížená spotřeba elektřiny nebo zvýšený chladící výkon bez investice do nové nádrže na ledovou vodu. Příklady výroben Jedna mlékárna ve Švédsku Literatura [42, Nordic Council of M inisters, 2001]. 4.2.10.2 Předchlazování ledové vody vodou z řeky nebo vodní nádrže Popis Ledová voda se používá jako chladivo např. pro chlazení mléka a zeleniny. Pro předchlazování ledové vody lze používat studenou vodu z řeky nebo jezera. Dosažené ekologické přínosy Spotřeba elektrické energie se do jisté míry sníží v závislosti na teplotě říční vody. Vzájemné účinky médií Energie je potřebná pro čerpání vody na chladící věž. Chladící říční voda se vrací do řeky neznečistěná, ale s mírně zvýšenou teplotou. Provozní údaje Ve zmíněné mlékárně se čerpá studená říční voda do chladící věže, v níž se teplá voda z uzavřeného systému ledové vody předchlazuje před konečným ochlazením v nádrži na ledovou vodu. Říční voda se pak vrací do řeky. Systém šetří energii na chlazení, která odpovídá snížení teploty o 7 až 10 °C. Použitelnost Chlazení říční vodou lze uplatnit jen tehdy, nachází-li se závod blízko řeky. Ekonomika Systém vyžaduje potrubí z řeky a zpět, dále účinný čerpací systém a skladovací nádrž. Dotyčná mlékárna uvádí investiční náklady asi 230 000 EUR a roční úspory asi 23 000 EUR. Důvody pro realizaci Snížené náklady na energii. Příklady výroben Jedna mlékárna ve Švédsku. Literatura [42, Nordic Council of M inisters, et al., 2001]. 4.2.10.3 Chlazení s uzavřeným okruhem Popis Ke chlazení např. pasteuru nebo fermentoru se používá voda. Voda cirkuluje přes chladící věž, připojenou na centrální strojovnu chlazení, tj. je znovu ochlazena a vrácena do zařízení, které chladí. Jestliže existuje potřeba bránit růstu řas nebo baktérií, lze do cirkulující vody přidat chemikálie. Jinak lze chladící vodu znovu použít pro účely čistění. Dosažené ekologické přínosy Snížená spotřeba vody a snížené čistění odpadní vody.

332

Kapitola 4 Vzájemné účinky médií Na chlazení chladící vody může být potřebná energie. Část tohoto tepla lze získat zpět. Provozní údaje Uvádí se, že uzavřený okruh může ušetřit až 80 % spotřeby vody v porovnání s otevřeným systémem. To může být významné tam, kde voda není snadno dostupná. Voda, která proteče jen jednou a nepřijde do styku s materiály FDM , nebude strhávat kontaminanty a lze ji považovat za vhodnou pro přímé vypouštění do vodoteče, bude však nést tepelnou zátěž. Vypouštění průtočné nekontaminované chladící vody přes ČOV zvyšuje spotřebu energie a způsobuje zředění, aniž sníží celkovou zátěž. Proto je přímé vypouštění výhodné. V systémech s recirkulací vody přes chladící věž se chladící voda čerpá nepřetržitě přes chladící věž. Avšak čerpání přes chladící věž udržuje v chladící vodě vysokou hladinu rozpuštěného kyslíku, který může v systému působit korozi a odpar vody na věži může způsobovat hromadění suspendovaných látek. Recirkulační voda proto vyžaduje čistění, aby se zabránilo korozi a navíc je třeba část vody periodicky vypouštět, aby se zabránilo nadměrnému hromadění rozpustných látek. Je třeba také přijmout preventivní opatření pro zamezení růstu bakterií rodu Legionella , které mohou učinit z rozstřiku z chladící věže možný zdroj „legionářské“ nemoci. Uzavřený systém minimalizuje korozi a nedochází v něm k hromadění rozpuštěných látek. Je-li k dispozici velký zdroj vody, např. řeka s velkým objemovým průtokem, mohou být vzájemné interakce médií, související s chlazením s uzavřeným okruhem, větší. Jestliže řeka může poskytnout potřebný objem a absorbovat tepelné zatížení bez významného poškození vodní flory a fauny či překážení jiným uživatelům v odběru povrchové vody, a voda tím není kontaminována, pak může být průtočné chlazení lepší variantou pro životní prostředí. Průtočné chlazení také potřebuje energii pro čerpání vody ze zdroje a pak ven ze závodu. Jestliže se nedbá na prevenci netěsností v chlazeném systému, může se stát, že se vypouští kontaminovaná voda. Jako příklad je uváděn pivovar s výstavem 500 000 hl/rok, kde byl zaveden systém chlazení s uzavřeným okruhem pro tunelovou pasterační jednotku, kde nahradil otevřený průtočný systém chlazení čerstvou vodou. Odhadovaná úspora na spotřebě 3 vody činí 50 000 m /rok. Uvádí se, že chlazení fermentoru se zlepšilo po zavedení chlazení v uzavřeném okruhu užívajícího chladící jednotku a oběhové čerpadlo. Ve výrobě cukru se chladící voda používá v cukrovaru pro turbiny turbogenerátorů. Obvykle je chladící voda odebrána z řeky a prochází přes turbinu, než je vypuštěna zpět do řeky. Použitelnost Technologie je použitelná v mlékárnách, pivovarech, výrobnách nealkoholických nápojů a cukrovarech zpracovávajících cukrovou řepu. Ekonomika Uvádí se, že v případě fermentoru (kvasné nádoby) jsou potenciální náklady střední, ale doba návratu krátká. Ve zmíněném příkladu pivovaru činily investiční náklady na instalaci chladící věže a dalšího nezbytného zařízení celkem 45 000 USD (před r. 1996) při době návratu zhruba jeden rok. 333

Kapitola 4 Důvody pro realizaci Snížená spotřeba vody a následně snížená produkce odpadní vody a s tím spojené finanční úspory. Literatura [13, Environment Agency of England and Wales, 2000, 23, Envirowise (UK) and Dames &M oore Ltd, 1998, 59, Danbrew Ltd., 1996, 222, CIAA-Federalimentare, 2003, 223, Italy M . Frey, 2003]

4.2.11 Zmrazování Pro příslušné technologie viz oddíl 4.2.15 4.2.11.1 Energetická efektivnost při hlubokém zmrazování Velké úspory energie lze dosáhnout při chlazení a zmrazování. Úspory jsou možné po správném nastavení pracovních parametrů, jako jsou teplota výparníku, rychlost pásového dopravníku a výkon dmychadla v mrazícím tunelu. Tyto parametry závisejí na tom, jaký produkt se zpracovává, a na jeho prostupu. Spotřebu energie v elektrických systémech mrazícího tunelu lze udržovat co nejnižší, zvolí-li se měniče frekvence (viz odst. 4.2.1.3.9) na pohonech dmychadel a distribučního dopravníku a instaluje-li se velmi výkonné ale energeticky úsporné osvětlení. 4.2.11.2 Snížení kondenzačního tlaku Popis Účinnost neboli COP zmrazovací jednotky se určena zejména tlakem ve výparníku a tlakem v kondenzátoru. Snížení kondenzačního tlaku zvyšuje COP a snižuje spotřebu elektřiny. Opatřením vhodných kondenzačních jednotek lze kondenzační tlak udržovat na nejnižší možné hodnotě. Dosažené ekologické přínosy Snížená spotřeba energie Použitelnost Opatření se používá při hlubokém zmrazování a chlazení balených i nebalených potravinářských výrobků. Literatura [31, VITO et al., 2001, 32, Van Bael J., 1998] 4.2.11.3 Snížení kondenzační teploty Popis Snížení kondenzační teploty zvyšuje COP a snižuje spotřebu elektřiny. Tohoto snížení lze dosáhnout montáží baterie kondenzátorů o patřičném výkonu tak, aby bylo možné dosáhnout dostatečně nízkých kondenzačních teplot i v létě, což je pro průmysl zeleniny vrcholná sezóna.

334

Kapitola 4 Nízké teploty lze také dosáhnout udržováním kondenzátorů v čistotě a výměnou silněji zkorodovaných. Zanesené kondenzátory mohou způsobit vzrůst kondenzační teploty a pokles chladícího výkonu, takže potřebnou teplotu není možné dosáhnout. Opatření, že vzduch vstupující do kondenzátorů byl dostatečně studený, také přispívá ke snížení kondenzační teploty. Čím je vzduch na vstupu do kondenzátoru teplejší, tím je kondenzační teplota vyšší. To lze snížit na minimum tím, že se kondenzátory zastíní, jeli to nutné a zajistí se, aby teplý vzduch nebyl vracen zpátky a odstraní se všechno, co překáží proudění vzduchu, a zmrazování se provádí v noci. Dosažené ekologické přínosy Snížená spotřeba energie Provozní údaje Snížení kondenzační teploty o 1 °C zvýší COP o 2 %. Snížení kondenzační teploty o 5 °C způsobí pokles spotřeby elektřiny o 5 %. Použitelnost Opatření se používá při hlubokém zmrazování a chlazení balených i nebalených potravinářských výrobků. Literatura [32, Van Bael J., 1998, 13, Environment Agency of England and Wales, 2000] 4.2.11.4 Zvýšení výparné teploty Popis Zvýšení výparné teploty zvyšuje energetickou výkonnost. K tomu účelu lze provést souběžnou optimalizaci různých zmrazovacích tunelů, jak ukazuje obrázek 4.17. Tuto optimalizaci je potřebné provést znovu poté, co byl tunel odstaven, zpracovává se jiný produkt a je nastaven jiný průtok. Dosažené ekologické přínosy Snížená spotřeba energie Provozní údaje Uvádí se, že když se teplota výparníku zvýší o 1 °C, stoupne COP o 4 % a mrazící výkon stoupne o 6 %. Vlámská studie o spotřebě energie při zmrazování zeleniny ve zmrazovacím tunelu ukázala, že největší úspory lze dosáhnout seřízením teploty výparníku, doby zdržení zeleniny v tunelu, poměru průtoku vzduchu k průtoku zeleniny a druhu zeleniny. Tato studie ukazuje, že není vždy nutné nastavit teplotu výparníku na nejnižší hodnotu, tj. – 40 °C, aby bylo zmrazování kvalitní. M imo to je velmi důležité monitorovat teplotu produktu poté, co projde zmrazovacím tunelem. Nízké teploty, tj. nižší, než –18 °C, nejsou nutné, protože zelenina bude stejně nakonec skladována při –18 °C. Vyšší teploty (>-16 °C ) vedou na nižší jakost zmrazení. Ve scénáři nejhoršího případu může celá hmota během skladování v přepravkách zmrznout dohromady.

335

Kapitola 4 Závěry studie jsou shrnuty na obrázku 4.17. (1) Nastavte teplotu výparníku na nejnižší hodnotu (např. –40 °C) ¾ (2) V každém tunelu nastavte nejvyšší možné otáčky ventilátoru, aniž dojde ke ztrátám produktu ¾ (3) V každém tunelu nastavte rychlost dopravníku ¾ (4) Změřte teplotu produktu po průchodu zmrazovacím tunelem ¾ (5) Pokud je teplota všech produktů nižší, než –18 °C, zvyšujte teploty výparníku, až teplota produktu za jedním z tunelů stoupne na –18 °C ¾ (6) Snižujte průtoky vzduchu v ostatních tunelech dokud teplota produktu po průchodu tunelem nedosáhne –18 °C Obrázek 4.17: Optimalizace zmrazovacích tunelů pro výrobu hluboko zmrazené zeleniny S odvoláním na obrázek 4.17: 1) 2)

3)

4) 5)

Teplota výparníku je nastavena na do nejnižší polohy, např. –40 °C. Ventilátory jsou nastaveny na nejvyšší přípustný průtok (při němž ještě nedochází ke ztrátám produktu). Jsou-li vzduchové regulační ventily plně otevřeny, nebo jsou otáčky ventilátorů nastaveny na maximum, produkt je vyfukován z lože. Potom se ventily více či méně přivřou, nebo se sníží frekvence (frekvenčního měniče, tj. otáčky motoru). Při seřizování rychlosti pásového dopravníku, která je nepřímo úměrná době zdržení produktu v tunelu, je nutno dbát, aby tloušťka vrstvy nebyla příliš malá. To totiž vždy vede k tvorbě kanálů v loži zeleniny, kterými vzduch proudí přednostně, a zbytek produktu se hůře chladí. Vrstva zeleniny se neukládá ani příliš vysoká, protože to pak brání zmrazení spodních vrstev. S tím, jak roste tlakový spád přes vrstvu zeleniny, rychlost vzduchu klesá a přesup tepla se zhoršuje. M ěří se teplota v každém zmrazovacím tunelu. Pro měření je naplněna produktem izolovaná nádoba. Údaj se odečítá, jakmile se teplota ustálí. Okamžitě po zmrazení je teplota vnějšku nižší, než uprostřed. Je-li teplota produktu pro každý tunel nižší, než –18 °C, nastaví se vyšší teplota výparníku. To se opakuje, dokud teplota na jednom z mrazících tunelů není rovna –18 °C. Jestliže je při nastavení nejnižší teploty výparníku teplota produktu na nějakém tunelu vyšší, než -18 °C, sníží se rychlost průchodu zeleniny příslušným tunelem. 336

Kapitola 4 6)

V ostatních zmrazovacích tunelech se sníží průtok vzduchu, jestliže se dosáhne teploty produktu −18 °C.

Použitelnost Opatření se používá při hlubokém zmrazování balených i nebalených potravinářských výrobků. Literatura [31, VITO et al., 2001, 32, Van Bael J., 1998] 4.2.11.5 Použití motorů s vysokou účinností pro pohon ventilátorů Popis M otory pro pohon ventilátorů jsou instalovány ve zmrazovacích tunelech. Elektrická energie dodávaná motorům tudíž musí být rozptýlena zmrazovacím zařízením. Volbou motorů s vysokou účinností pro pohon ventilátorů dochází nejen k přímým úsporám elektřiny díky nižšímu odběru ventilátorů, ale také k nepřímým úsporám díky nižšímu zatížení chladící jednotky. Dosažené ekologické přínosy Snížená spotřeba energie Použitelnost Opatření se používá při hlubokém zmrazování balených i nebalených potravinářských výrobků. Literatura [31, VITO et al., 2001, 32, Van Bael J., 1998] 4.2.11.6 Snížení výkonu ventilátorů během krátkých přestávek ve výrobě Popis Při zmrazování potravin existují pravidelné problémy se zásobováním zmrazovacího zařízení v určitém procesním kroku, nebo když se přechází z jednoho produktu na jiný. Během těchto období je přesto důležité udržet prázdný zmrazovací tunel na dostatečně nízké vnitřní teplotě. Aby tomu tak bylo, je potřebné ponechat ventilátory v provozu, ale průtok vzduchu může být snížen. K tomu účelu mohou být motory s regulovanými otáčkami přepnuty na nejnižší možné otáčky. M imo to, jistý počet ventilátorů může být vypnut. Tím se sníží spotřeba energie ventilátorů, i chladící jednotky. Dosažené ekologické přínosy Snížená spotřeba energie Provozní údaje Každé snížení příkonu ventilátoru o 1 kWc vede na celkovou úsporu 1,4 až 1,6 kWc . Použitelnost Opatření se používá při hlubokém zmrazování balených i nebalených potravinářských výrobků. Literatura [31, VITO et al., 2001, 32, Van Bael J., 1998]

337

Kapitola 4 4.2.11.7 Provoz bez během krátkých přestávek ve výrobě Popis Při zmrazování potravin existují pravidelné problémy se zásobováním zmrazovacího zařízení v určitém procesním kroku, nebo když se přechází z jednoho produktu na jiný. Během těchto období je přesto důležité udržet prázdný zmrazovací tunel na dostatečně nízké vnitřní teplotě. Pro snížení spotřeby energie během těchto přestávek může být vypínáno automatické odmrazování výparníků, protože v prázdném zmrazovacím tunelu je jen nepatrný nebo žádný transport vlhkosti či vody, voda je vnášena jen při vstupu a výstupu potraviny. Tím se vyhneme novému vychlazování výparníků po odmrazení. Dosažené ekologické přínosy Snížená spotřeba energie Provozní údaje Výparník, uváděný jako příklad, váží přibližně 2 tuny a je z oceli. Vychlazení této hmoty znovu z +15 na –35 °C odebere energii asi 13,33 kWh (48 M J) chlazení. Vypínání automatického odmrazování během krátkých přestávek ve výrobě vede k úspoře na spotřebě energie kompresoru 5 až 9 kWh, jestliže se výparník neodmrazí. Použitelnost Opatření se používá při hlubokém zmrazování balených i nebalených potravinářských výrobků. Literatura [31, VITO et al., 2001, 32, Van Bael J., 1998]

4.2.12 Balení a plnění Pro účely tohoto dokumentu se zabýváme minimalizací obalového odpadu souvisejícího s výrobním procesem. V sektoru FDM se používá rozsáhlý obalový materiál, protože produkty musí být vhodně zabaleny pro distributora a spotřebitele kvůli hygieně, pro zprostředkování informací, přičemž obal musí být pro spotřebitele atraktivní a musí produkt chránit a, mimo to, zobrazit název značky a vyznačovat se dobrou viditelností na regálu na často velmi konkurenčních trzích [47, Environwise (UK) and Aspinwall &Co., 1999]. Patří sem jak hromadné, tak individuální obaly. Je potřebné brát v úvahu zásady hygieny, např. dodržováním zásad HACCP. Ve Spojeném království je sektor FDM odpovědný za používání více než 50 % celkového množství obalového materiálu (4 – 5 milionů tun za rok). Tyto obaly mají hodnotu asi 4000 milionů GBP jen v ceně surovin. V průměru představují obaly 13 % výrobních nákladů sektoru v UK [47, Environwise (UK) and Aspinwall &Co., 1999].

338

Kapitola 4 4.2.12.1 Výběr obalových materiálů Popis Analýza cyklu životnosti obalů je mimo rozsah tohoto materiálu. Obalové materiály lze vybírat tak, aby byl dopad na životní prostředí minimalizován. Aby se odpad udržoval na minimum, je třeba zvažovat hmotnost a objem každého materiálu spolu s jejich recyklovatelným obsahem, stejně jako potenciál pro opakované použití, recyklaci a likvidaci obalového materiálu. Často může jeden materiál nahradit potřebu jiného, např. recyklovatelná smrštitelná folie může nahradit lepenkové misky a smrštitelný obal. Výběr obalového materiálu může ovlivnit jeho potenciál pro jeho opakované použití jak v závodě, tak mimo závod, např. po opakovaném naplnění v objektech dodavatele. Je možné vybírat snadno recyklovatelné materiály, snažit se nepoužívat kompozitní materiály (tj. složené z různých druhů materiálů), označovat obaly pro identifikaci použitých materiálů a snižovat vzájemnou kontaminaci materiálu, např. papírové štítky na plastových sáčcích. To vyžaduje spolupráci mezi výrobcem obalu nebo dodavatelem do závodu FDM a ve většině případů se zákazníkem,který následuje v řetězci, zvláště, když to je maloobchodník. Dodavatel potravin může snadněji akceptovat hromadné dodávky a nevyžaduje pro oko přitažlivé balení. Výběr obalových materiálu je třeba založit na nezbytně nutných požadavcích z článku 9 přílohy II směrnice 94/62/ES o obalech a obalovém odpadu [213, EC, 1994]. Zahrnuje minimalizaci přítomnosti škodlivých a jiných nebezpečných látek a materiálů s ohledem na jejich přítomnost v emisích, popelu nebo výluhu, když jsou obaly nakonec spalovány nebo uloženy na skládku. Recyklace obalu může dávat vznik emisím do životního prostředí jak výsledek materiálů, z kterých jsou vyrobeny a také ze zbytků produktu, které obsahují. Existují přípustné limity na úrovně kadmia, rtuti, olova a šestivazného chromu. M usí se zvážit vhodnost pro regeneraci recyklací matriálu nebo zkompostování, tj. jeho biologická odbouratelnost nebo regenerace energie, tj. jeho výhřevnost. Další podrobnosti stanoví směrnice 94/62/ES. Vyprazdňování, sběr, třídění, separace a recyklace nezbytné další využití regenerovaných materiálů závisí na použitých materiálech a kombinacích matriálů. Například přírodní materiály, jako je dřevo, dřevovláknité materiály, bavlněné vlákno, papírovina a juta, jež nebyly chemicky modifikovány, mohou být akceptovány jako biologicky odbouratelné bez dalších zkoušek. Dosažené ekologické přínosy Snížená spotřeba neobnovitelných materiálů a snížená produkce odpadu. Vzájemné působení médií Obaly určené k opakovanému použití jsou často těžší, než rovnocenné obaly na jedno použití, takže může být potřebná dodatečná energie na jejich dopravu a manipulaci s nimi. Obaly, které mohou přijít do styku s produktem, je potřebné před opakovaným použitím vyčistit, takže se přitom spotřebuje voda a čistící prostředky a Použitelnost Opatření se jsou použitelná v celém sektoru FDM . Ekonomika Snížené náklady na likvidaci odpadu 339

Kapitola 4 Důvody pro realizaci Právní předpisy a zejména směrnice 94/62/ES. Literatura [64, Environment Agency of England and Wales, 2001, 213, EC, 1994] 4.2.12.2 Optimalizace řešení obalu – pro snížení množství Popis Analýza cyklu životnosti obalů je mimo rozsah tohoto materiálu. Prevence znečistění s ohledem na obalový odpad se řeší hierarchií minimalizace odpadu, tedy vyloučením obalu, snížením nebo omezením použitím obalu, opakovaným použitím obalu a recyklací obalu. Lze používat optimální množství primárního a sekundárního obalu s uvážením velikosti, tvaru a hmotnosti produktu a požadavků na jeho distribuci a výběru obalového matriálu. Obal lze vybrat tak, aby vyhovoval účelu, minimalizovat množství použitého obalového materiálu, maximalizovat množství produktu na paletu a optimalizovat skladovací prostory. To lze provést za předpokladu, že obal bude nadále poskytovat požadovanou míru ochrany produktu, bez zvýšení rizika, že produkt přejde do odpadu. Volbu obalů a obalových materiálů je třeba založit na nezbytně nutných požadavcích z článku 9 přílohy II směrnice 94/62/ES o obalech a obalovém odpadu [213, EC, 1994]. Jednou cestou k dosažení shody je pracovat podle harmonizovaných norem, jako je EN 13428 Obaly – Požadavky specifické pro výrobu a složení – prevence snížením zdrojů (práce podle této normy skutečně dosahuje shody s třetí odrážkou přílohy II odst. 1 směrnice) a EN 13432 Obaly – Požadavky na obaly regenerovatelné kompostováním a biologickým odbouráním – Program zkoušek a kritéria hodnocení pro konečné přijetí obalu. V době psaní této zprávy se připravují další harmonizované normy. Dosažené ekologické přínosy Snížená spotřeba neobnovitelných materiálů pro obaly a snížená produkce odpadu jak v závodě, tak v místě vybalení. Provozní údaje Společnost vyrábějící cukrovinky investovala do nového ovíjecího stroje, který jí umožnil eliminovat vnitřní zakládací obaly na jejich obalech sušenek. Použití polypropylenu bylo následkem toho sníženo o 100 t/rok. Společnost vyrábějící krmiva pro domácí zvířat snížila boky svých lepenkových přepravních misek bez ztráty pevnosti. Tímto opatřením se snížil odpad a bylo dosaženo 49 % snížení použití vlnité lepenky a tiskové barvy. V závodě na výrobu zavařenin a podzemnicového másla studie balící linky odhalila, že statická elektřina, související s rukávem z plastické folie nepříznivě ovlivňuje použitelnost automatického stroje, který dodává rukáv, zabraňující nedovolené manipulaci s obsahem. Zvýšením tloušťky folie o 20 µm, lze rychlost stroje udržovat na 250 sklenicích za minutu a zastávky se sníží o 40 %. Jen úspory na odpadu folie se rovnají částce 25 000 GBP za rok.. Použitelnost Opatření jsou široce použitelná. 340

Kapitola 4 Ekonomika Továrna na cukrovinky ohlásila dobu návratnosti investice kratší než 2 roky. Továrna na krmiva uvádí roční úsporu 100 000 GBP. Důvody pro realizaci Snížení použití obalů Příklady výroben Továrna na sušenky a výrobce krmiv pro domácí zvířata Literatura [11, Environment Agency of England and Wales, 2000, 31, VITO et al., 2001] 4.2.12.3 Segregace obalových materiálů pro optimalizaci použití, opakovaného použití, regenerace, recyklace a likvidace Popis Dodavatelé surovin, přísad a čistících chemikálií si mohou odebírat své prázdné nádoby, vyrobené např. z plastu, kovu nebo dřeva zpět k recyklaci. To může být snadnější pro provozovatele závodu i dodavatele, jestliže se dohodnou na použití největších možných nádob. M imo to, pokud jsou použité obalové materiály odděleny od ostatních materiálů, mohou být zasílány k recyklaci, nelze-li je znovu použít. Segregace obalového odpadu může poskytnout příležitosti pro recyklaci odpadu a snížení objemu, odsílaného na skládku. M ůže být dokonce prodáván. Tento proces může být tak jednoduchý, jako ukládání např. papíru, dřeva, plastů a potravin do oddělených výsypek či kontejnerů. Jinak to může být i složitější proces, jako je použití macerační nádoby pro usnadnění oddělení obalu od produktu. Například ochranná plastová folie kolem láhví, dodávaných do stáčecích linek může být sbírána, lisována do balíků a odesílána k recyklaci. Dosažené ekologické přínosy Brání se vzniku odpadu a usnadňuje se recyklace, jak obalů, tak materiálů FDM . Vzájemné účinky médií Pokud se prázdné nádoby vrací bez čistění, neuplatní se žádné interakce médií. Je třeba, aby nádoby, které přicházejí do přímého styku s potravinami, splňovaly požadované hygienické normy, takže před opakovaným použitím musí být vyčistěny. To s sebou může nést emise prachu, použití chemikálií, produkci odpadní vody a spotřebu energie. Doprava od uživatele zpátky k dodavateli zahrnuje určité ekologické náklady. Provozní údaje Společnost vyrábějící zákusky si vyvinula vlastní stroj k oddělování odpadního produktu od obalu na konci linky. To umožnilo, aby obalové plastové krabice byly slisovány a recyklovány, a pevný odpadní produkt byl míchán do kapalného potravinářského odpadu a prodáván jako krmivo pro prasata. Výsledkem byl snížený odpad a menší likvidace odpadu, i poplatky za čistění odpadních vod. Láhve, dřevené sudy i kovové soudky, plastové a kovové přepravky, hromadné nádoby pro dočasné uložení, palety, plechové sudy, plastové bedny a plastové vaničky mohou být opakovaně použity. Lepenka, papír, plasty, sklo a kovy mohou být recyklovány. Tyto obalové materiály lze sbírat v závodě v místě, kde jsou vyprazdňovány. 341

Kapitola 4 Aby byl obal opakovaně použitelný je nutné, aby společnosti měly systémy s uzavřenou smyčkou. Zpětná doprava umožňuje obaly snadno vracet k novému použití. Je obvykle efektivnější, když jsou dopravní vzdálenosti poměrně krátké. Používání sledovacích systémů, např. čárových kódů, by mohlo pomáhat při hospodaření s přepravními obaly. Použitelnost Opatření jsou použitelná ve všech nových a stávajících závodech FDM , používajících nejrůznější obalové materiály. Ekonomika Ekonomické údaje se závod od závodu liší podle podmínek, dohodnutých s dodavatelem nebo provozovatelem recyklačního zařízení. Snižují se jak náklady na likvidaci odpadu, tak poplatky za čistění odpadních vod. Důvody pro realizaci Programy prevence a recyklace kvůli zákonným předpisům o odpadech a obalových odpadech. Snížení produkce odpadu a s tím spojených nákladů na likvidaci. Příklady výroben nejméně jeden výrobce zákusků v UK. Literatura [11, Environment Agency of England and Wales, 2000, 31, VITO et al., 2001] 4.2.12.4 Optimalizace efektivnosti balící linky Popis Špatně konstruované a obsluhované balící linky působí mnoha společnostem ztráty až 4 % produktu a obalů. Pro zlepšení efektivity a produktivity a snížení odpadu lze jednotlivé stroje správně vybrat tak, aby pracovaly spolu jako efektivní součásti celkové balicí linky. Je důležité, aby nejpomalejší stroj ve výrobní lince běžel stále na plný výkon a ideálně nemá mít nikdy nedostatek vstupního materiálu. Účinnost balící linky lze monitorovat, např. v týdenním režimu, měřením klíčových ukazatelů výkonnosti, např. poměru odpadu k objemu produkce. Potom lze graficky znázorňovat optimální a skutečné konstrukční hodnoty balícího stroje pro zjištění, zda je stroj provozován s optimální efektivitou. Vynášet do grafu lze i jiní hodnoty, aby se ukázala spolehlivost jednotlivých strojů. M ezi klíčové ukazatele výkonu lze zařadit i počet zmetků za směnu či den, nebo prostoje. Dosažené ekologické přínosy Snížená produkce odpadu potravin i obalů. Provozní údaje Ve velkém pivovaru, uváděném jako příklad, byly pro boj s nízkou efektivností balících linek zřízeny skupiny pro monitoring výkonu a identifikaci problémových oblastí. Pochopení principů balících linek umožnilo provést zásahy pro snížení počtu odstávek linky a zvýšení efektivnosti. Tento zásah měl za výsledek snížení provozních nákladů a plýtvání, vyjádřené úsporou na nákladech, převyšující 137 000 GBP/rok.

342

Kapitola 4 Studie v jedné mlékárně zjistila, že na balící lince jsou snímače na sondě hrdla láhve umístěny příliš blízko základního plniče. To bylo příčinou, že se snímače pokryly pěnou z mléka a nebyly schopny detekce ucpání vrchu láhve, což vedlo ke výrobě více než 20 000 zmetkových láhví týdně. Přesunutím snímačů byla společnost schopna ušetřit 35 000 GBP na nákladech na likvidaci rozbitých láhví (PE či PP) a dalších 5000 GBP za rok na odpadu a přepracování mléka, spolu s přínosem zvýšené produkce. Použitelnost Opatření použitelná ve všech potravinářských společnostech používajících tvarovací, plnící a uzavírací stroje. Ekonomika Viz úspory uvedené v odstavci Provozní údaje shora. Důvody pro realizaci Snížení zmetkových obalů a produktu a s tím spojené úspory nákladů. Příklady výroben Opatření velmi rozšířená v sektoru FDM . Literatura [11, Environment Agency of England and Wales, 2000] 4.2.12.5 Minimalizace odpadu optimalizací rychlosti balící linky Popis Výkonnost balících linek lze optimalizovat a nastavit vhodnou rychlost stroje, aby se zajistilo, že je produkt navažován v přesných porcích, souladu s činností zatavovacího zařízení. Dosažené ekologické přínosy Snížení plýtvání produktem a obaly Provozní údaje Společnost vyrábějící cukrovinky monitorovala výkonnost svých balících linek a zjistila, že nevhodná rychlost stroje způsobovala nepřesné navažování produktu a poruchu zatavovacího zařízení. Jednoduchá úprava rychlosti stroje umožnila dosáhnout úspor na produktu, obalech, přepracování a likvidaci odpadu. K dalším přínosům patří zvýšená produkce a snížení odpad o 500 t/rok. Použitelnost Opatření použitelná ve všech potravinářských společnostech používajících tvarovací, plnící a uzavírací stroje. Ekonomika V uvedené společnosti byly dosaženy úspory přesahující 120 000 GBP/rok. Další finanční úspory vyplývají ze zvýšení produkce a snížení odpadu vyváženého na skládku. Důvody pro realizaci Zvýšená efektivita výroby. Příklady výroben Nejméně jedna továrna na cukrovinky v UK. Literatura [11, Environment Agency of England and Wales, 2000] 343

Kapitola 4 4.2.12.6 Použití kontrolních vah na lince pro pre venci přeplňování obalů Popis Používání v lince zabudovaných kontrolních vah může snížit množství produktu, ztrácené přeplňováním. Přeplňování může vést ke ztrátám produktu přetečením a také díky tomu, že se balený materiál dostává do svarů nebozátavů, lepí se tam a znečisťuje je, např. ve formovacích, plnících a zatavovacích strojích. To může vést k rozlití či rozsypání a produkt je třeba vyřadit. K monitoringu přeplňování produktů a identifikaci doby, kdy strojní zařízení vyžaduje seřízení, může být použita technika, jako je statistické řízení procesů. Totéž může zajistit bdělá a vyškolená obsluha, která udržuje optimální nastavení plnícího stroje. Dosažené ekologické přínosy Snížení plýtvání produktem a obaly, jestliže přeplňování způsobuje rozlití či kontaminaci svárů obalu. Provozní údaje Na novém stroji, který plní obaly navážkou 400 g produktu, lze dosáhnout směrodatné odchylky 0,5 g, tj,. 0,125 %. na starších strojích to může být i více, např. mezi 0,15 % až 0,25 %. Použitelnost Opatření použitelná ve všech závodech používajících automatické plničky Ekonomika Peníze se šetří tím, že se do obalu nedává více, než je potřebné a dále díky sníženým ztrátám do rozsypaného či rozlitého odpadu. Důvody pro realizaci Shoda se zákonem a mírách a hmotnostech. Příklady výroben Závody, včetně závodů FDM s novými plničkami, dosahují přeplnění jen 0,125 % a závody se staršími stroji mohou dosahovat přeplnění v rozmezí 0,15 – 0,25 %. Literatura [11, Environment Agency of England and Wales, 2000, 198, FMPE, 2003]

4.2.13 Výroba a spotřeba energie 4.2.13.1 S pojená výroba tepla a elektřiny - evropský přehled Výroba elektřiny pomocí CHP představovala v r. 1998 11 % z celkové produkce elektřiny evropské „Patnáctky“, což vedlo k úsporám energie, porovnatelným s celkovou roční spotřebou energie Rakouska nebo Řecka. Návrh na směrnici, změřenou na úsporu energie a boj se změnami klimatu podporou CHP byl předložen ES 23. července 2002 [90, EC, 2002]. Navrhovaná směrnice má pobízet členské státy, aby prosazovaly CHP systematickou identifikací a postupnou realizací národního potenciálu pro vysoce účinnou CHP. Členské státy podle návrhu budou musit vykazovat pokrok, dosažený v úsilí o využití tohoto potenciálu a opatření přijatá v tomto ohledu.

344

Kapitola 4 4.2.13.1.1 Kombinovaná výroba tepla a elektřiny (CHP)

Popis Kombinovaná výroba tepla a elektřiny (CHP, kogenerace) je technologie, v níž se teplo a elektřina vyrábějí v jednom procesu. Vnitrozávodní spojená výroba tepla a elektřiny může být používána v procesech výroby potravin, kde je vyvážený odběr tepla a elektřiny. Například cukrovar potřebuje v každé fázi procesu elektrickou i tepelnou energii. Elektřina je potřebná pro osvětlení, regulaci výrobních procesů a pro pohon strojního zařízení. Pára a horká voda jsou potřebné pro ohřev provozních nádob a vytápění budov. Jak stoupá velikost mlékáren, rostou množství tepelné a elektrické energie pro odpařování a sušení, takže se z CHP stává reálnou alternativou. Dosažené ekologické přínosy Snížená spotřeba energie a nižší atmosférické emise, např. NOx, CO2 a SO2. Provozní údaje Energetická účinnost CHP může být až 90 %. Tato vysoká energetická účinnost optimalizuje použití fosilních paliv a snižuje produkci CO2. Nové instalace CHP šetří nejméně 10 % paliva, jež by se jinak použilo na oddělenou výrobu tepla a elektřiny. Kromě toho, programy plynem vytápěných jednotek CHP mohou eliminovat emise SO2, kdežto emise NOx mohou být regulovány tak, aby splňovaly předpisy pro ochranu životního prostředí. M oderní kogenerační zařízení pravděpodobně vyžaduje menší úsilí při provozování a údržbě než mnohé starší systémy kotlů, protože systémy CHP jsou vybaveny systémy automatického řízení a kontrol Uvádí se, že většina energie, potřebné pro výrobu cukru, se získává spalováním plynu, těžkého topného oleje nebo uhlí v kotelně, která je pomocí zařízení na spojenou výrobu tepla a elektřiny (kogeneraci) mění na páru a elektřinu. Celkový koeficient využití paliva přesahuje u kogeneračních systémů hodnotu 70 % a obvykle bývá vyšší, než 80 %. Tato účinnost přeměny daleko převyšuje účinnost řešení jakékoli komerční elektrárny, jejíž pára se dále nepoužívá, a to i účinnost nejnovější výroby pomocí plynových turbin s kombinovaným cyklem, která se pohybuje kolem 55 %. Přebytky vyrobené elektřiny mohou být prodávány dalším uživatelům. V mlékárenství, jak se uvádí, je CHP dobrá volba pro mlékárny, které provozují operace odpařování a sušení, v nichž jsou vedle elektřiny potřebná také větší množství tepla, např. teploty 220 – 240 °C a tlaky 32 až 34 barů. M usí se vzít v úvahu také ztráty v potrubním systému, takže výroba páry musí zajistit tlak páry nejméně 40 barů. Používá se systém CHP založený na protitlakové turbině. Výroba této ostré páry vyžaduje generátor páry patřičné konstrukce. Vstupní tlak páry 40 barů má také vztah ke zlepšené výrobě elektřiny v protitlakové parní turbině. V zařízení CHP tohoto druhu rozdíl tlaků na protitlakové parní turbině generuje mechanickou energii pro pohon elektrického generátoru. Před sušením syrovátky a mléka postačuje pára s poměrně nízkým tlakem. Takováto nízkotlaká pára může být získávána snížením tlaku páry škrtícími ventily nebo pomocí CHP založené na protitlakové parní turbině. Varianta CHP je energeticky efektivnější, protože redukce tlaku páry škrtícími ventily „ničí“ energii.

345

Kapitola 4 V mlékárnách, které nesuší mléko ani syrovátku, jsou potřebné úrovně teploty ve všech výrobních procesech podstatně nižší. V těchto případech se nepoužívají žádná zařízení CHP s protitlakovými turbinami, protože tento tlak páry je malý a účinnost systému by byla nízká. Pro tyto aplikace, jak se uvádí, jsou vhodnější blokové tepelné elektrárny s plynovým nebo vznětovým motorem („dieselagregáty“) nebo zařízení CHP s plynovou turbinou a za ní zařazeným kotlem na odpadní teplo. Porovnání energetické účinnosti konvenční mlékárny a mlékárny využívající CHP je znázorněno pomocí Sankeyových diagramů na obrázku 4.18.

Konvenčním způsobem pr ovozovaná výrobna, plynová tur bina s gener átor em, kotel provozovaný s přívodem čer stvého vzduchu, vsázka hoř lavin (paliva) 131,4 % plynová turbina 92,3 % parní kotel 39,1 % elektrická energie 9,1 %

ztráta ve výfukových plynech a ostatní ztráty 30 %

dostupné teplo 81 %

Kombinovaná výrobna s kotlem na odpadní teplo a r egener ací tepla (ekonomizér em) vsázka hoř lavin (paliva) 100 % plynová turbina 60,9 % parní kotel 39,1 %

ztráta ve výfukových plynech a ostatní ztráty 10,6 %

elektrická energie 9,1 %

dostupné teplo 81 %

ztráta ve výfukových plynech a ostatní ztráty 9,2 %

Obrázek 4.18: Porovnání energetických účinností konvenčně provozované plynového turbogenerátoru a CHP V pivovaru, uváděném jako příklad, systém CHP generuje elektrickou energii pomocí plynového turbogenerátoru s výkonem 4000 kWe v kogeneračním systému. Vysokotlaká pára se získává z výfukového plynu turbiny pod tlakem 1,5 M Pa pomocí kotle na výfukový plyn s výkonem 11 t/h. Tato pára se směšuje s vysokotlakou párou ze stávajících kotlů a pohání strojní chlazení poháněné protitlakovou turbinou s výkonem 346

Kapitola 4 734 kWth. Výfuková pára z protitlakové turbiny, pod tlakem, sníženým na 0,6 M Pa, se používá jako zdroj tepla, pohánějící amoniakové absorpční chladící zařízení s výkonem 1,93 kWth, které dodává sekundární chladivo, např. solanku, používanou pro chlazení piva. Tento systém tedy kaskádově využívá energii páry a snižuje odběr elektřiny pivovaru celkem o 820 kW – 220 kW pro parní turbinou poháněný motor a 600 kW pro amoniakové absorpční chladící zařízení. Provádí-li se proces šaržově, odběr páry není konstantní. Jestliže by se k výrobě energie pro chlazení používalo jen samotné chladící zařízení poháněné parní turbinou, její dostupnost by převážně závisela na této nestálé poptávce po páře. Tento systém může být, jak se uvádí používán při výrobě zmrzliny, která také spotřebuje velké množství elektřiny a energie pro chlazení. Proudový diagram tohoto systému CHP v pivovaru je znázorněn na obrázku 4.19.

Accumulator Brine (secondary refrigerant) temperature Brine (secondary refrigerant): propylene glycolwater mixture Evaporation temperature Exhaust gas boiler Existing boiler Gas (natural gas) Gas turbine High pressure steam header Motor NH3 absorption refrigerator Power demand: equivalent to 600 kW e Power recovery Process load Refrigerating capacity Refrigerator Steam turbine To atmosphere To drain recovery tank To steam lines for processes

Zásobník Teplota solanky (sekundárního chladiva) Solanka (sekundární chladivo): směs propy lengly kol/voda Výparná teplota Kotel na výfukové ply ny Stávající kotel Ply n (zemní ply n) Ply nová turbina Sběrač vy sokotlaké páry Motor Amoniakové absorpční chladící zařízení Odběr elektřiny : odpovídající 600 kW Získávání elektřiny Procesní zatížení Chladící výkon Chladící zařízení Parní turbina Do atmosféry Do nádrže na regeneraci výtoku Do parních potrubí pro procesy

Obrázek 4.19: Proudový diagram kogeneračního systému v pivovaru 347

Kapitola 4 Dříve popisovaný systém CHP snížil spotřebu energie v pivovaru, např. elektřiny a paliva o 14 % a odběr elektřiny o 40 %. Plynová turbina má jmenovitý výkon 4200 kW při 0°C a spaluje zemní plyn s nízkými emisemi CO2 ve spalovacím systému v předem připravované chudé směsi s nízkou produkcí NOx. Spalování předem míchané chudé směsi zvyšuje účinnost turbiny o 2 až 4% a snižuje emise NOx na méně než 50 ppm, tj. polovinu emisí konvenčních systémů, v nichž se ke snižování emisí NOx používá injektáže vody nebo páry. Systém snižuje emise NOx z pivovaru o 14,8 % v porovnání s konvenčním systémem, a emise CO2 o 7,9 %. Také se uvádí, že plynové motory používající čisté palivo a mající vysokou tepelnou účinnost, hned po naftových motorech, jsou vhodné pro malé, tj. do 1000 kW, kogenerační systémy (CHP). Jako příklad uváděný pivovar instaloval plynový motor s výkonem 596 kW a chladícím systémem, který používá vroucí vodu pro regeneraci páry. Systém CHP je uložen na základech chránících proti otřesům spolu s generátorem (560 kW) a instalován v kombinaci se sběračem páry a vody, který regeneruje 2 nízkotlakou páru (1 kg/cm ) přímo z chladící vody motoru. Výfukové plyny z motoru se 2 používají pro výrobu středotlaké páry (8 kg/cm ) v kotli na odpadní teplo a k předehřívání napájecí vody pro kotel v ekonomizéru. Systém CHP je vybaven třícestným katalytickým konvertorem pro odstraňování NOx,, tlumičem a ostatními nezbytnými regulačními systémy a lze jej monitorovat z centrálního velínu. Další ekologické přínosy zahrnují produkci elektrického výkonu 541 kW, nízké emise NOx a nízkou hlučnost. Účinnost při výrobě elektřiny, účinnost regenerace tepla a celková účinnost CHP činily během 18000 provozních hodin 31,3 %, 45,6 % a 76,9 % (v uvedeném pořadí).. Elektřina vyrobená CHP nahradila 25 % elektřiny nakupované od elektrárenské společnosti a pára také uspokojovala 6-10 % provozních požadavků pivovaru. Období návratu investice je kratší, než 4 roky. Použitelnost Široce použitelné. Použitelnost CHP velice závisí na několika technických aspektech. Ačkoliv je CHP dobře zavedená a technicky vyzrálá technologie, je rozhodně důležité, aby byla učiněna správná rozhodnutí o jejím řešení. Hlavními faktory, které je nutno uvážit, jsou model spotřeby elektřiny a tepla (páry) v závodě a poměr spotřeb elektřiny a tepla. K dalším významným faktorům patří to, zda výrobna běží nepřetržitě a zda dochází či nedochází k velkým změnám v procesu. Jednoduché empirické pravidlo říká, že závod nebo objekt potřebuje současně odebírat elektřinu a teplo nejméně po dobu 4000 hodin ročně. Ekonomika Rozhodnutí o tom, zda se má realizovat CHP, založené na vyšetření ekonomických aspektů, zvažuje cenu plynu a elektřiny. Bilance relativně drahého plynu nebo jiných paliv a levné elektřiny se vůči volbě CHP zmírňuje. Jestliže například poklesnou ceny elektřiny nebo porostou ceny plynu, finanční příjmy z CHP budou klesat. To je v podmínkách plně liberalizovaného trhu s energií skutečně možné. Jednou z variant, která se někdy uplatňuje, je navrhnout zařízení CHP podle spotřeby tepla s dodávkou přebytečné elektřiny do veřejné sítě. Zda to je nebo není atraktivní varianta, závisí velmi značně na ceně, která se získává za dodávky přebytečné prodávané elektřiny. Pokud jde o financování zařízení CHP, tendence je, že společnosti, které CHP instalují, nefinancují výrobnu CHP samy. Někdy se tvoří společné podniky s dodavateli energií, někdy výrobnu CHP kompletně financují třetí strany. Kontrakt na dodávku elektřiny a tepla z výrobny CHP se normálně uzavírá na 10 až 15 let. 348

Kapitola 4 Ve Spojeném království bylo zjištěno, že CHP může nyní snížit celkové účty závodu za energii o 20 %. Ve zmiňovaném pivovaru dosáhly úspory na celkových nákladech za energii 16,2 %. Příklady výroben Používá se v cukrovarech, mlékárnách, pivovarech a palírnách. Literatura [9, Verband der Deutschen M ilchwirtschaft (German Dairy Association), 1999, [39, Verband der Deutschen M ilchwirtschaft (German Dairy Association), 2001, 61, CEFS, 2001, 69, Environment Agency of England and Wales, 2001, 90, EC, 2002, 92, CADDET Energy Efficiency, 2002] 4.2.13.2

Účinnost generátoru tepla

Účinnost se definuje jako poměr energetického výkonu k energetickému příkonu procesu. Účinnost generátoru tepla lze popsat jako poměr energie odebrané teplonosnou kapalinou a vstupní energií paliva, odhadnutou na základě menší výhřevnosti. Typický způsob výpočtu účinnosti generátoru tepla je tak zvaná „nepřímá metoda“. Je založena na konvenčním vyhodnocení ztrát pomocí naměřeného tepla spalin, neúplného spalování a rozptylu ze stěn generátoru tepla. Pro hodnocení komínové ztráty a ztrát z neúplného spalování se lze obecně uchýlit k měření dvou z následujících parametrů, tj. O2, CO2 a CO, a použít je k získání percentuálních ztrát pomocí Ostwaldova spalovacího diagramu. Ztráty rozptylem přes stěny generátoru tepla jsou obecně konstantní a mění se jen se zatížením a lze je vyhodnotit pomocí diagramů, dodávaných výrobcem kotle. Prvky, které je třeba kontrolovat pro monitoring účinnosti, jsou: • • •

analýza spalin a O2 použití (spotřeba) paliva a spalovacího vzduchu tlak, teplota a objem teplonosného média v topidle, např. diatermického oleje, a teplonosných tekutin pro uživatele, např. páry nebo přehřáté vody.

4.2.13.2.1

Zl epšení účinnosti generátoru tepla

Popis nepřímý způsob měření účinnosti generátoru tepla ukázal optimální hodnoty pro analýzu spalin methanem vytápěného topidla s diatermickým olejem, instalovaného ve výrobě těstovin, která produkuje více, než 300 t/h. Tyto hodnoty jsou uvedeny v tabulce 4.21. O2 (objemová procenta v suchých spalinách) CO Plynné NOx

3% < 70 mg/Nm3 < 250 mg/Nm3

Tabulka 4.21: Optimální hodnoty pro analýzy spalin v závodě na výrobu těstovin

349

Kapitola 4 Účinnost generátoru tepla může být zlepšena snížením ztrát nebo zvýšením účinnosti přestupu tepla pomocí teplonosného média. Pro snížení ztrát ve spalinách může být snížena teplota spalin v komínu, a tak sníženy ztráty ve formě zjevného tepla. Také lze regulovat přebytečný vzduch, aby vyhovoval potřebě, založené na přívodu paliva, čímž se sníží ztráty, jež jsou výsledkem nedokonalého spalování. Dosažené ekologické přínosy Snížená spotřeba energie a snížené atmosférické emise Provozní údaje V továrně na těstoviny, uváděné jako příklad, byla za účelem snížení tepelných ztrát komínem, které činily asi 50 % celkových ztrát, snížena teplota spalin v komíně. Byl regulován přebytečný vzduch, aby se zabránilo neúplnému spalování. Ve stávajících závodech by mohla účinnost stoupnout z 85 % na 90 % při současném snížení úrovně emisí CO2 z 5,5 na 6,5 %. V nových závodech mohou být účinnosti 6 vyšší než 91 % při současném snížení emisí CO2 větším, než 7,6 % . M imo to, předehřívání spalovacího vzduchu pomocí regenerace tepla ze spalin bylo dosaženo 2 % zvýšení účinnosti na každých 50 °C snížení teploty spalin. Teplota předehřívaného vzduchu se obvykle pohybuje mezi 170 °C a 200 °C. U stávajících generátorů tepla se správným spalováním lze dosáhnout účinností kolem 90 %. Nová zařízení s diatermickým olejem a regenerací spalin, které předehřívají spalovací vzduch lze dosáhnout účinnosti 92 % v podmínkách ekonomického zatížení a 91 % při maximálním zatížení. Použitelnost Opatření jsou použitelná jak v nových, tak ve stávajících závodech FDM Ekonomika U stávajících zařízení jsou realizační náklady nízké, u nových však vysoké. Příklady výroben Průmysl těstovin v Itálii. Literatura [150, Unione Industriali Pastai Italiani, 2002] 4.2.13.3

Izolace trubek, nádob a zařízení

Popis Izolace trubek, nádob a zařízení, jako jsou pece, sušárny a zmrazovače, může snížit spotřebu energie na minimum. Izolaci lze optimalizovat výběrem účinných potahových matriálů s nízkou hodnotou tepelné vodivosti a velkou tloušťkou, a použitím trubek, nádob a zařízení, které jsou izolovány již před montáží. Předem provedená izolace má tu výhodu, že např. nosné konstrukce potrubí jsou montovány svrchu na izolaci a nejsou přímo spojeny s trubkami. Tím se snižuje tepelná ztráta přes upevňovací prvky. Nedostatečná izolace potrubí může vést k nadměrnému vyhřívání okolního provozního prostoru a představovat riziko spálenin.

6

Údaje snížení emisí CO2 nejsou zcela srozumitelné, zřejmě se jedná o zlepšení snížení emisí (tj. 5,5 % snížení znamená emise ve výši 94,5 % původních emisí, 6,5 % odpovídá emisím 93,5 % CO2 – Pozn. překl.

350

Kapitola 4 Dosažené ekologické přínosy Snížená spotřeba energie a související spotřeby paliv a atmosférických emisí. Provozní údaje Izolace trubek a nádrží může snížit ztráty tepla (či chladu) o 82-86 %. Dále lze ušetřit 25-30 % tepla pomocí předem izolovaných trubek, namísto tradičně izolovaných V mlékárně se čerpají a skladují horké a studené produkty. V nové mlékárně v Dánsku ( příklad) byly všechny trubky s rozdílem teploty nejméně 10°C proti teplotě okolí opařeny 30 mm izolací. Nádrže byly opatřeny izolací tloušťky 50 mm. Byly použity předem izolované trubky obalené minerální vlnou s s plechovým potahem. Izolováno bylo více než 9 km potrubí a 53 nádrží. Vypočtené úspory energie činí 6361 M Wh/rok energie na vytápění/vyhřívání a 2397 M Wh/rok energie na chlazení, což je rovnocenné úspoře 479 M Wh/rok elektřiny V italské továrně na těstoviny, uváděné jak příklad, byla zkoumána energie, rozptylovaná podél všech potrubí a byla zlepšena izolace. Ve třech případech vzrostl 2 tepelný odpor z 0,22 na 0,396, 0,574 a 0,753 m .°C/W. Následkem toho bylo dosaženo snížení emisí CO2 o 44,4 %, 61,6 % a 70,7 %. Použitelnost M ůže se uplatnit jak v nových, tak stávajících výrobnách. Předem izolované trubky se montují normálně v nových výrobnách Ekonomika Investiční náklady činily asi 1 408 000 EUR při návratnosti asi 7,6 roku Příklady výroben Opatření hojně používaná v sektoru FDM i jinde. Literatura [42, Nordic Council of M inisters, 2001, 150, Unione Industriali Pastai Italiani, 2002]. 4.2.13.4 Tepelná čerpadla pro regeneraci tepla Popis Pracovní princip tepelného čerpadla spočívá na přestupu tepla z tělesa s nižší teplotou na těleso s vyšší teplotou pomocí elektrického energie. Jedním z příkladů je regenerace tepla z teplé chladící vody. Chladící voda se tím ochladí a teplo lze použít pro ohřev horké vody. Dosažené ekologické přínosy Snížení spotřeby energie, např. regenerace tepla. Vzájemné účinky médií Tepelná čerpadla potřebují elektřinu. Provozní údaje Uvádí se, že v Austrálii existovalo v r. 1997 více než 16 společností, které používaly více než 30 sušáren s tepelnými čerpadly pro sušení potravinářských materiálů za nízké teploty. Sušárna s tepelným čerpadlem se skládá z konvenční sušící komory se systémem cirkulace vzduchu a z obvyklých součástí soustavy strojního chlazení klimatizačního systému. Sušící vzduch se zbavuje vlhkosti ve výparníku, kterým je chladíce sekce cyklu strojního chlazení a znovu se ohřívá v kondenzátoru tepelného čerpadla. 351

Kapitola 4 Energetická účinnost, vyjádřená měrným odstraněním vlhkosti, tj. počtem kg vody, odstraněné na jednu kWh použité elektrické energie, se pohybuje mezi 1 a 4, s průměrnou hodnotou 2,5 kg/kWh. Sušárny s fluidním ložem nejsou vhodné pro lepivé materiály nebo nepravidelné tvary. Obě sušárny mohou být používány zařazené za sebou. Odvlhčený vzduch z tepelného čerpadla se uvádí nejdříve do fluidního lože, obsahujícího polosuchý produkt. Proud vzduchu potom prochází skříňovou sušárnou. Při využití této kombinace lze zlepšit energetickou účinnost až o 80 %. Použitelnost Potřebuje dobrý zdroj tepla a současně poptávku po teple v blízkosti tohoto zdroje. Ekonomika Ekonomická schůdnost závisí na ceně paliva v poměru k ceně elektrické energie. Důvody pro realizaci Snížené náklady na energii a vodu. Příklady výroben Několik potravinářských firem v Austrálii Literatura [42, Nordic Council of M inisters, 2001, 73, CADDET; UK National Team, 1997] 4.2.13.5 Regenerace tepla z chladících systémů Popis Teplo lze regenerovat také z chladících zařízení a kompresorů. Systém obsahuje několik tepelných výměníků a skladovacích nádrží na teplou vodu. V závislosti na chladícím zařízení lze dosahovat teplot až 50-60°C. Dosažené ekologické přínosy Snížená spotřeba energie, např. regenerace tepla. Provozní údaje Uvádí se, že regenerované teplo lze použít pro ohřev vodovodní vody nebo větracího vzduchu, rozmrazování hluboko zmrazeného zboží, předehřívání čistících kapalin nebo produktu. Instalace systému regenerace tepla v jednotce chlazení jedné severské mlékárny obsahující šroubové a pístové kompresory s chladícím výkonem 3200 kW vedla k úsporám energie asi 1200 000 kWh/rok. Použitelnost V nových výrobnách se téměř vždy instaluje. Pro stávající výrobny může představovat překážku nedostatek prostoru. Toto opatření je ekonomicky schůdné hlavně ve výrobnách se skladem na hluboké zmrazovaní, protože normální chladírenský sklad neprodukuje v zimním období dostatečné množství (odpadního) tepla Ekonomika Snížené náklady na energii. Investiční náklady ve zmíněné severské mlékárně činily asi 160 000 EUR, s návratností asi 6,3 roku.

352

Kapitola 4 Příklady výroben M lékárna v severské zemi Literatura [42, Nordic Council of M inisters, 2001] 4.2.13.6 Vypínání zařízení, pokud není potřebné Popis M nohá jednoduchá opatření pro šetření energie jsou zadarmo nebo nenákladná, a jsou to opatření, která mohou realizovat jednotliví zaměstnanci, například vypínání zařízení, jako jsou kompresory nebo osvětlení. Čerpadla a ventilátory, která zajišťují cirkulaci studeného vzduchu, chlazení vody nebo nemrznoucích roztoků, produkují teplo, kterým nejvíce spotřebovávají elektřinu, která se používá na jejich vlastní ochlazení. Jejich vypínání na dobu, kdy nejsou potřebné, proto šetří energii. Platí to stejně pro osvětlení v chladírně nebo studeném skladu, protože největší díl z elektřiny, kterou spotřebuje, je právě teplo, které tvoří zátěž chlazení. Vypínání a zapínání může být časováno podle pevného programu nebo plánu. Je možné monitorovat podmínky pro zjišťování vysokých nebo nízkých teplot a vypínat motory, nejsou-li potřebné. Zatížení motoru lze snímat, takže motor může být vypnut, běží-li naprázdno. Dosažené ekologické přínosy Snížená spotřeba energie Použitelnost Opatření je široce uplatnitelné v sektoru FDM . Ekonomika Snížené náklady na energii Důvody pro realizaci Snížené náklady na energii Literatura [69, Environmental A gency of England and Wales, 2001] 4.2.13.7 Snížení zatížení na motorech Popis M otory a pohony se používají v řadě mechanických systémů v průmyslových procesech. Zatížení motorů a pohonů lze snížit zajištěním pravidelného servisu a základní údržby, jako je mazání strojního zařízení. Jestliže můžete odpovědět kladně následující body, lze zatížení motorů snížit na minimum: • • • • • •

je stroj, který je motorem poháněn, účinný? vykonává systém užitečnou a nezbytnou práci? je účinný převod mezi motorem a poháněným zařízením? jsou programy údržby dostatečné? byly na minimum sníženy ztráty, působené potrubím, uložením do kanálů a izolací? je účinný systém řízení? 353

Kapitola 4 Dosažené ekologické přínosy Snížená spotřeba energie Použitelnost Opatření je použitelné tam, kde se používají motory. Ekonomika Snížené náklady na energii Důvody pro realizaci Snížené náklady na energii Literatura [69, Environmental A gency of England and Wales, 2001] 4.2.13.8 Snížení ztrát na motorech na minimum Popis Ztráty na motorech lze snížit na minimum těmito opatřeními: • • • • •

v technických podmínkách projekt použít motory s vyšší účinností, všude tam, kde to je schůdné když motor selže, zajištěním, že při opravě bude věnována patřičná péče a pozornost tomu, aby se minimalizovaly energetické ztráty nepoužíváním motorů, které jsou značně předimenzovány uvážením trvalého přepojení elektrického přívodu motoru do hvězdy, jako způsob snížení ztrát u málo zatížených motorů, který nic nestojí zkontrolováním, zda nevyváženost napětí, nízké nebo vysoké napětí, harmonické zkreslení nebo nízký účiník nepůsobí nadměrné ztráty.

Dosažené ekologické přínosy Snížená spotřeba energie Použitelnost Opatření je použitelné tam, kde se používají motory. Ekonomika Snížené náklady na energii Důvody pro realizaci Snížené náklady na energii Literatura [69, Environmental A gency of England and Wales, 2001] 4.2.13.9

Měniče frekvence na motorech

Popis Regulace otáček čerpadel pomocí měničů frekvence zajišťuje, že jsou otáčky oběžného kola přesně přizpůsobeny požadovanému výkonu čerpadla, stejně jako spotřeba elektřiny a zacházení s kapalinou.

354

Kapitola 4 Dosažené ekologické přínosy Snížená spotřeba energie Provozní údaje Snížení spotřeby elektřiny závisí na výkonu a počtu čerpadel a motorů. Obecně platí, že snížení výkonu čerpadla o 10 % odpovídá snížení spotřeby elektřiny na čerpadle o 28 %. U německého výrobce instantní kávy, uváděného jako příklad soustavná realizace měničů frekvence na všech velkých elektromotorech umožnila seřídit motory tak, aby to vyhovovalo výkonu a byly eliminovány špičkové odběry při spouštění procesů. V dánské mlékárně bylo opatřeno 203 motorů frekvenčními měniči. Celkový výkon těchto motorů byl 1216 kW. Odhadovaná výše investice je 311 000 EUR. Odhadovaná roční úspora činí 90 000 EUR (1325000 kWh). Jedna společnost zpracovává syrovátku na několik surovin pro farmaceutický a potravinářský průmysl. Jedním z těchto produktů je laktóza, jejíž výroba zahrnuje 7 proces rafinace, v němž se „mokrá“ laktóza (90 % čistoty) rozpouští v horké vodě v cyklickém procesu. Směs se přečerpá do vyrovnávací nádrže, kde se míchá a odtud se vrací do míchací nádrže. Obsah laktózy tedy postupně vzrůstá. Asi po 1 hodině se směs vypustí z míchací jednotky k dalšímu zpracování. Hladinu kapaliny v používané míchací nádobě je nutno řídit regulací proudu vody s laktózou z vyrovnávacích nádrží. Provádí se to škrtícím ventilem na výtlačné straně odstředivého čerpadla, používaného pro dopravu. Tento škrtící systém měl několik nedostatků: byl neefektivní (zbytečné ztráty elektrické energie) a působil zbytečné opotřebení čerpadla. Bylo proto rozhodnuto nahradit systém regulace průtoku systémem regulace otáček hnacího motoru čerpadla. M ělo to za výsledek úspory energie ve výši 12 600 kWh/rok v ceně 1638 NLG (v roce 1994) a snížení nákladů na údržbu ve výši 10 257 NLG/rok, tedy s návratností 0,3 roku. V jednom pivovaru, uváděném jako příklad, se vyrábí stlačený vzduch (6 bar) pomocí šesti šroubových a sedmi pístových kompresorů. Jeden šroubový kompresor je provozován jako frekvencí řízený stroj a všechny kompresory jsou řízeny centrálně. Výhodou této technologie je, že tlak v zásobovacím systému nekolísá více, než v rozmezí ±0,05 baru. Tlak v systému lze snížit o 0,2 baru. Uvádí se, že lze dosáhnout úspory elektřiny asi 20 %, jestliže se odstraní chod kompresorů naprázdno. Náklady na údržbu lze snížit asi o 15 %. Přínos ke snížení nákladů, plynoucí z snížení tlaku v systému nelze kvantifikovat. Použitelnost M ěniče frekvence lze používat pro standardní třífázové motory. Jsou k dispozici jako pro manuální tak automatickou regulaci otáček. M ohou být použity jak ve stávajících, tak nových výrobnách pro čerpadla, větrací a dopravní systémy. Uvádí se, že motory poháněné měniči frekvence nemají překračovat hladinu 60 % celkové spotřeby energie závodu, protože mohou mít nepříznivý účinek na dodávku elektřiny a mohou působit technické problémy. Ekonomika Cena měniče frekvence pro výkon 5,5 kW je asi 600 EUR.

7

Zde originál zjevně chy bně uvádí „9 %“. Jde-li o „rafinaci“ je nejpravděpodobnější číslo „90“ – pozn. překl.

355

Kapitola 4 Důvody pro realizaci Důvodem pro realizaci bylo snížení spotřeby elektrické energie ve spojení s jemnějším zacházením s produktem. Příklady výroben M lékárna v Dánsku, výrobce syrovátky v Nizozemsku, výrobce instantní kávy v Německu a německý pivovar. Literatura [42, Nordic Council of M inisters et al., 2001, 65, Germany, 2002, 237, Caddet, 1999, 247, Verband der Deutschen M ilchwirtschaft (German Dairy Association), 2003] 4.2.13.10 Použití pohonů s proměnnými otáčkami pro snížení zatížení na ventilátorech a čerpadlech Popis Zejména hnací síla může významně přispívat ke spotřebě energie v průmyslových procesech. Investiční náklady na motor s vyšší účinností nejsou vyšší, než na motor standardní jakosti, ale zisk účinnosti 2 až 3 % znamená významné úspory za dobu životnosti motoru. M imo to, použití pohonů s proměnnými otáčkami pro snížení zatížení na ventilátorech a čerpadlech je mnohem energeticky účinnější způsob, než regulovat průtoky škrtícími ventily, tlumiči či recirkulačními systémy. Dosažené ekologické přínosy Snížená spotřeba energie Použitelnost Opatření jsou použitelná ve všech závodech FDM , kde se užívají ventilátory a čerpadla. Ekonomika Snížená spotřeba energie Důvody pro realizaci Snížení nákladů na energii Literatura [69, Environment Agency of England and Wales, 2001]

4.2.14 Používání vody 4.2.14.1 Čerpání jen takového množství vody, jaké je třeba Popis Tím, že se čerpá jen takové množství vody, jaké je skutečně potřebné pro výrobní proces, se dopad na hladinu spodní vody sníží na minimum a šetří se energie. Vodu lze odebírat podle poptávky, aby nedocházelo ke zbytečnému skladování a riziku, že se voda změní v odpad či ztratí buď následkem kontaminace nebo v důsledku úniků. Dosažené ekologické přínosy Snížená spotřeba vody a energie Použitelnost Opatření jsou použitelná všude, kde se čerpá spodní voda.

356

Kapitola 4 Důvody pro realizaci Lokální nedostatek spodní vody Příklady výroben Snížení nákladů na energii Literatura [31, VITO et al., 2001]

4.2.15 Chlazení a klimatizace (Pro příslušné technologie viz zmrazování, oddíl 4.2.11.) 4.2.15.1 Optimalizace teplot klimatizace a studeného skladu Popis Jestliže se klimatizované prostory a studené sklady nechladí na teplotu nižší, než je nezbytné, sníží se náklady na energii, aniž se zhoršuje jakost potravin. Studené sklady se často udržují na teplotě nižší, než je nezbytně nutné, kvůli obavám z poruchy. To, že se studený sklad udržuje na nižší, než nutné teplotě však způsobuje, že je vznik poruchy pravděpodobnější. Uvádí se, udržování jednoduchých regulačních prvků a správného nastavení může být velkým krokem k tomu, aby strojovna chlazení pracovala co možná nejefektivněji, např. nastavením termostatu tak, aby se dosáhla nejlepší energetická účinnost pro zařízení bez snížení spolehlivosti. Vyznačení normálních hodnot na měřících přístrojích pomáhá rychle zjistit nesprávnou funkci zařízení. K vypnutí chlazení nebo osvětlení, pokud nejsou nutné, je možné použít automatické regulační prvky. Světla a motory v chlazených prostorech nejenom spotřebují elektřinu, ale protože také vydávají teplo, přispívají k energii, kterou je nutno vynaložit na snížení teploty na požadovanou hodnotu. Pokud mohou být odstraněny, jsou-li zbytečné, a vypínány, nejsou-li potřebné, lze ušetřit energii. Dosažené ekologické přínosy Snížená spotřeba energie Použitelnost Opatření jsou použitelná v závodech FDM , kde existují klimatizované prostory a chladící zařízení. Důvody pro realizaci Nižší náklady na energii Literatura [69, Environment Agency of England and Wales, 2001, 241, ETSU, 2000] 4.2.15.2 Minimalizace ztrát z chladíren, studených skladů a zmrazovacích tunelů přenosem a větráním Popis Pro snížení ztrát přenosem a větráním ze zmrazovacího zařízení lze přijmout tato opatření:

357

Kapitola 4 • • • • • • • • • • •

udržovat okna a dveře co nejvíce uzavřené montáž rychlozavíracích a účinně izolovaných dveří mezi prostory s různou teplotou omezit velikost dveří na minimum nutné pro bezpečný přístup udržovat dobré těsnění kolem dveřních otvorů; narůstání ledu kolem otvorů ukazuje na špatné těsnění nenakládat ani nevykládat materiál v dveřních otvorech chladit prostor před chladírnou musí-li být dveře pravidelně používány, opatřete je pásovou clonou omezte větrání opatřením průchodu mezi prostorem vykládání a nakládání vozidel a skladovacím prostorem účinným těsněním omezte pohyb vzduchu při otvírání dveří a poklopů použijte vhodnou tepelnou izolaci a odstínění zmrazovacích tunelů od okolí zmrazujte v noci, když je teplota okolí nejnižší.

Dosažené ekologické přínosy Snížená spotřeba energie. V některých případech to může být i snížení emisí zápachu a hluku. Použitelnost Opatření jsou použitelná při hlubokém zmrazování balených potravinářských produktů a u klimatizovaných prostorů.

i nebalených

Ekonomika V roce 2001 bylo publikováno, že jedny otevřené dveře v mrazírenském skladu stojí 6 GBP za hodinu, v chladírenském skladu 3 GBP/h. Literatura [31, VITO et al., 2001, 32, Van Bael J., 1998, 69, Environment Agency of England and Wales, 2001] 4.2.15.3 Pravidelné odmrazování celého systému Popis Výparníky, které pracují s teplotou nižší, než 0 °C, je třeba zcela odmrazit dříve, než začne led pokrývat žebra. M ůže to být po každých několika hodinách, nebo i dnech. Když je výparník namrzlý, výparná teplota klesá a zvyšuje se spotřeba energie. Výkon také klesá a požadovaná teplota nemusí být dosažena. Jestliže odmrazovací prvky nefungují správně, námraza na výparníku se zhoršuje. Z tohoto důvodu je také důležité, aby byly výparníky řádně odmrazovány. Automatické odmrazování popisuje odst. 4.2.15.5. Dosažené ekologické přínosy Snížená spotřeba energie Provozní údaje Pokles výparné teploty o 1 °C může zvýšit provozní náklady o 2 až 4 %. Systém odmrazování, který zahajuje odmrazení, když je potřebné, nikoli podle časového spínače, snižuje v některých aplikacích spotřebu elektřiny o 30 %.

358

Kapitola 4 Použitelnost Opatření jsou použitelná při hlubokém zmrazování balených potravinářských produktů.

i nebalených

Literatura [31, VITO et al., 2001, 32, Van Bael J., 1998] 4.2.15.4 Optimalizace cyklu odmrazování Popis Pro optimalizaci odmrazovacího cyklu lze seřídit dobu mezi cykly odmrazování. Je-li tato doba příliš dlouhá, tlak na výparníku klesá a tím i jeho účinnost. Je-li doba příliš krátká, zbytečně se do skladovacího prostoru dodává značné teplo. Dosažené ekologické přínosy Snížená spotřeba energie Použitelnost Opatření jsou použitelná při hlubokém zmrazování balených potravinářských produktů.

i nebalených

Literatura [31, VITO et al., 2001, 32, Van Bael J., 1998] 4.2.15.5 Automatické odmrazování výparníků chlazení ve studeném skladu Popis Vrstva námrazy, tvořící se na povrchu výparníků, snižuje účinnost výměny tepla. Pro účely odmrazování a odstranění této vrstvy lze používat teplý plyn z kompresorů. Úspory energie závisí na výkonu, počtu výparníků a na době provozu, po které byly výparníky pokryty námrazou. Dosažené ekologické přínosy Snížená spotřeba energie Provozní údaje Ve výrobně zmrzliny bylo vybaveno systémem automatického odmrazování 5 výparníků, u kterých doba chodu činila 5000 hodin a ročně vznikla vrstva ledu 0,87 mm. M ohlo být ušetřeno asi 100 000 kWh/rok energie. Odhadované investiční náklady činily 15 000 EUR, s návratností 2,2 roku. Použitelnost V nových výrobnách se velmi často používá. M ůže se snadno použít i pro stávající provozy. Ekonomika Snížené náklady na energii, krátké doby návratu investice. Příklady výroben Výrobna zmrzliny v jedné skandinávské zemi. Literatura [42, Nordic Council of M inisters et al., 2001].

359

Kapitola 4 4.2.15.6 Použití binárního ledu jako chladící tekutiny (sekundárního chladiva) Popis Binární led lze používat jako chladící tekutinu. Binární led lze popsat jako „kapalný led“. Obsahuje ledové krystaly o velikosti 10 – 100 µm suspendované ve vodě, obsahující přísadu proti zamrzání. Tato nemrznoucí směs je založena buď na ethanolu, který obsahuje antikorozní přísady nebo kuchyňskou sůl (chlorid sodný)., je-li binární led určen pro chlazení potravin ponorem, Popisují se dvě technologie výroby binárního ledu. První, znázorněná na obrázku 4.20, je vhodná pro malé a střední výkony zařízení s binárním ledem, tj. 100 až 1000 kW. Čísla v textu se vztahují k obrázku 4.20. Binární led se tvoří na speciálním výparníku, nazývaném „generátor binárního ledu“ (1), zásobovaném tekutinou pomocí čerpadla (2) ze skladovací nádoby na binární led (3). Ke generátoru binárního ledu je připojena konvenční strojovna chlazení (4) s malou náplní chladiva. M ohou být použita „přirozená“ chladiva jako voda (nikoli pro zmrazování), vzduch, oxid uhličitý (dosud ve vývoji), amoniak a uhlovodíky jako alternativa chlorfluorouhlovodíkům. Sekundární čerpadlo (5) dodává binární led o určené koncentraci ledu do hlavní napájecí trubky (6), kde čerpadla (7) posunují binární led ke chlazeným zatížením (8). V případě „nulového zatížení“, ale v pohotovostním režimu, se binární led ponechává cirkulovat v sekundární smyčce (6) a (10), a je veden přes ventil (9), který se otevře, jakmile se chlazená zatížení odpojí. Vratná trubka (10) odvádí tekutinu binárního ledu (s ledovými krystalky nebo bez nich) zpět do skladovací nádoby (3).

1 Generátor binárního ledu 4 2 Primární čerpadlo 5 3 Skladovací nádoba na 6 binární led

Strojovna chlazení 7 Sekundární čerpadlo Přívodní trubka s 8 ledem 9

Distribuční čerpadlo (není 10 Vratná trubka nutné) obsahující tající led či Chlazená zátěž ledovou vodu Obtokový ventil („ zátěž nula“ )

Obrázek 4.20: Systém binárního ledu s konvenční strojovnou chlazení

360

Kapitola 4 Střední a velké výrobny binárního ledu, tj. s výkony 1000 kW až 1 M W, mohou být provozovány také s procesem chlazení, nazývaným „voda jako chladivo“. Technologie je velmi podobná procesu z obrázku 4.20 s tou výjimkou, že konvenční strojovna chlazení (4) není nutná. Kompresor na vodní páru a vhodné podmínky sníženého tlaku, pro binární led obvykle 500 Pa (5 mbar) způsobují, že se voda odpařuje v prázdné nádobě (výparníku) a kompresor odbírá vodní páru, která nakonec kondenzuje. Dosažené ekologické přínosy Za porovnatelných podmínek je koeficient výkonnosti pro binární led lepší než u konvenčních chladících a mrazících zařízení, tj. spotřebuje méně výkonu. Jsou potřebné menší strojovny chlazení, takže se spotřebuje méně materiálu a protože nemusí být tak odolné proti chemikáliím, jsou vhodnější pro recyklaci, která je navíc snadnější. Protože není celý systém naplněn potenciálně škodlivým chladivem, pravděpodobnost a vážnost případné nehody a úniku chladiva je menší. Na rozdíl od jiných chladiv je binární led vyráběn z vody a alkoholu a může být normálně vypouštěn do ČOV, povolí-li to regulační úřad. Uvádí se, že schopnost rychlé fázové změny krystalů binárního ledu rychle měnit fázi zajišťuje vynikající přestup tepla. Proto může být bud zmenšen povrch, nebo může být binární led „teplejší“, což má za výsledek nižší odběr energie a menší namrzání povrchu. Ztráta hmotnosti produktu je následkem toho menší a u vzduchových chladičů může být dokonce zbytečné odmrazování. Podle údajů mohou být chladiče s tekutinou o 20 až 50 % menší. Provozní údaje Tabulka 4.6 porovnává objemy chladiv – solanky a binárního ledu, potřebné k dosažení poklesu teploty o 3 °C Proces chlazení

s 10 %

Porovnatelná schopnost chlazení pro danou hmotu dosáhnout snížení teploty o 3 °C 1 3,0

Energie dostupná pro chlazení (kJ/kg) 11 33

s 20 %

6,0

66

s 10 %

1 3,7

11 33

s 20 %

7,3

66

Chladivo

Chlazení

Solanka Binární led krystalů ledu Binární led krystalů ledu Zmrazování Solanka Binární led krystalů ledu Binární led krystalů ledu

Tabulka 4.22: Porovnání objemů binárního ledu a solanky, potřebné pro snížení teploty o 3 °C Například je nutné, aby cirkulovalo čtyřikrát, až sedmkrát více chladiva, používá-li se namísto binárního ledu solanka. Uvádí se, že průměry trubek mohou být asi o 50 % menší a čerpací výkon o 70 % nižší pro binární led, než pro solanku. Také se uvádí, že systémy chlazení s binárním ledem běžně pracují v nepřetržitém provozu, takže je potřebný jen malý stroj na výrobu ledu a skladovací objem.

361

Kapitola 4 Na jatkách s provozem na zpracování masa, uváděných jako příklad, se jateční hovězí a prasečí těla chladila před dalším zpracováním. Bylo postaveno zařízení na chlazení binárním ledem s celkovým instalovaným výkonem 424 kW, a plní požadavky na chlazení podle tabulky 4.23. Celková užitková plocha 3800 m2 Počet zaměstnanců 40 Týdenní produkce 500 kusů skotu a 2000 prasat Chladivo amoniak Systém binárního ledu obchodní název počet nezávislých strojoven chlazení 2 Kompresory Gram (pístový) Další charakteristiky regenerace tepla Chladící práce za den 5500kWh/den Maximální počet hodin provozu s plným zatížením 13 h/den Instalované chladící kapacity (výrobníky ledu) 230 kW Provozní hodiny systému s binárním ledem (nejtepl ejší letní 24 h/den den) Práce (chl azení) skladu binárního ledu 1600 kWh Objem skladu binárního ledu 34 m3 Inhibitor koroze v binárním ledu obchodní název Maximální koncentrace binárního ledu ve skladu ledu >50 % Koncentrace binárního ledu v potrubí 12 %

Tabulka 4.23: Požadavky na chlazení systému chlazení s binárním ledem Použitelnost Technologie použitelná ve všech závodech FDM Ekonomika Pokud jde o shora uvedený příklad jatek a zpracování masa, je provozní životnost 15 let. Při úrokové sazbě 7% a době odpisů 10 let se přímé náklady na dodatečné investice vrátí za 2,2 roku a roční provozní náklady výrobny binárního ledu, včetně odpisů, se navracejí ihned. Odhaduje se, doba návratnosti pro typická dánská jatka by byla 10 až 15 let. Uvádí se, že výrobníky binárního ledu normálně běží v době levné elektřiny (nízký tarif), když existuje nízké celkové zatížení sítě. Důvody pro realizaci Postupné vyřazování chlorfluorouhlovodíků poškozujících ozon podle M ontrealského protokolu a očekávaný tlak na snížení používání chlorfluorouhlovodíků vyvíjený Kyótským protokolem. Příklady výroben Používá se při zpracování masa, vaření piva a ve studených skladech v Německu. Literatura [182, Germany, 2003].

362

Kapitola 4

4.2.16 Výroba a používání stlačeného vzduchu 4.2.16.1 Optimalizace nastaveného tlaku Popis Tlak na kompresoru lze nastavit na potřebné maximum a potom regulovat na každé jednotlivé aplikaci, aby se na minimum snížila energie, potřebná pro výrobu stlačeného vzduchu a snížily se úniky. Pro aplikace, vyžadující vyšší tlaky nebo mající další provozní hodiny než většina ostatních aplikací používajících stlačený vzduch, může být efektivnější pro tento účel instalovat jiný kompresor, a to jak z hlediska nákladů, tak z hlediska energetiky. Dosažené ekologické přínosy Snížená spotřeba energie a snížený hluk, běží-li velké kompresory kratší dobu. Použitelnost Opatření použitelná tam, kde je více aplikací pro použití stlačeného vzduchu. Důvody pro realizaci Snížená spotřeba energie a s tím souvisejících nákladů. Příklady výroben Používá se v mnoha zařízeních Literatura [69, Environment Agency of England and Wales, 2001] 4.2.16.2 Optimalizace vstupní teploty vzduchu Popis Kompresory pracují účinněji se studeným vzduchem. Toho se obecně dosahuje odebíráním vzduchu zvenku. Lze to kontrolovat měřením vstupní teploty sušičky, která nemá překročit 35 °C při plně zatíženém kompresoru. Teplota místnosti sušičky nemá být vyšší o více než 5 °C než je venkovní teplota. Je-li teplota místnosti příliš vysoká, snižuje se výkon kompresoru. Dosažené ekologické přínosy Snížená spotřeba energie Důvody pro realizaci Snížená spotřeba energie a s tím souvisejících nákladů. Literatura [69, Environment Agency of England and Wales, 2001] 4.2.16.3 Montáž tlumičů hluku na vstupy a výstupy vzduchu Popis Namontujte na sání a výtlak vzduchového kompresoru tlumiče hluku. Tlumiče mohou být absorpční nebo reaktivní. Absorpční tlumiče pohlcují zvuk. Reaktivní tlumiče obsahují komory a přepážky, jejichž velikost a poloha určují charakteristiky tlumení zvuku tlumičem. Reaktivní tlumiče mohou být účinnější na kompresorech, které emitují významné hladiny tónových hluků nízké frekvence. 363

Kapitola 4 Dosažené ekologické přínosy Snížená emise hluku Vzájemné účinky médií Není-li tlumič dobře konstruován, může zvyšovat spotřebu energie s ohledem na protitlak nebo odpor bloku ve výtlaku. Provozní údaje Uvádí se, že dobře konstruovaný tlumič obvykle nezvyšuje protitlak v systému. Není-li dobře konstruován, zvýšené tlumení může zvyšovat tlakovou ztrátu a následkem toho spotřebu energie. Protitlak může být snížen na minimum zvětšením tlumiče a spojky mezi tlumičem a kompresorem. M ontáž přímého tlumiče může zabránit jak vzniku protitlaku, tak zablokování. Použitelnost Opatření použitelná tam, kde se používá stlačený vzduch. Ekonomika Nízké náklady Důvody pro realizaci Snížená spotřeba energie a s tím souvisejících nákladů. Příklady výroben Používá se v mnoha zařízeních Literatura [65, Germany, 2002, 200, CIAA, 2003, 242, Lewis D. N., 2003, 244, Health and Safety Executive,]

4.2.17 Parní systémy 4.2.17.1 Zvýšení vracení kondenzátu na maximum Popis Nevrací-li se horký kondenzát do kotle, musí být nahrazen upravenou studenou přídavnou vodou. Tato voda také zvyšuje náklady na úpravu vody. Namísto běžného vypouštění kondenzátu do ČOV kvůli riziku kontaminace, může být kondenzát sbírán do nádrže pro prozatímní skladování a analyzován na přítomnost znečisťujících látek. Také se tím ušetří chemikálie na úpravu napájecí vody pro kotel. Jestliže kondenzát nelze vrátit do kotle kvůli kontaminaci, z kontaminovaného kondenzátu lze regenerovat teplo dříve, než se použije jako voda pro čistění horší jakosti, např. pro úklid dvora. Energii v páře, používané pro přímou injektáž, lze považovat za plně využitou. Dosažené ekologické přínosy Snížená spotřeba energie a vody a snížená produkce odpadní vody. M enší spotřeba chemikálií na úpravu kotelní napájecí vody. Provozní údaje Jestliže se horký kondenzát nevrací do kotle, musí být nahrazen upravenou studenou přídavnou vodou a vyplýtvá se tak asi 20% energie, absorbované při výrobě páry, z které kondenzát pochází. M ůže to představovat největší samostatnou ztrátu energie při používání páry. 364

Kapitola 4 Použitelnost Opatření použitelné tam, kde se vyrábí pára v kotli. Důvody pro realizaci Snížená spotřeba energie a s tím souvisejících nákladů. Literatura [69, Environment Agency of England and Wales, 2001] 4.2.17.2 Vyhýbání se ztrátám mžikové páry z vraceného kondenzátu Popis Když se kondenzát vypouští z odváděčů kondenzátu („hrnců“) a teče vratným potrubím, tvoří se uvolněním tlaku určité množství „mžikové“ páry. Ta se často odvětrává do atmosféry a energie v ní obsažená se ztrácí. M ůže být možné ji zachycovat a použít např. v kotli. Dosažené ekologické přínosy Snížená spotřeba energie a vody. Provozní údaje Mžikově odpařená pára obvykle obsahuje asi 40% energie původního kondenzátu, který je pod tlakem. Použitelnost Opatření použitelné tam, kde se vzniká mžiková pára, kterou je možno znovu použít.. Důvody pro realizaci Snížená spotřeba energie a s tím souvisejících nákladů. Literatura [69, Environment Agency of England and Wales, 2001] 4.2.17.3 Odpojení nepoužívaného nebo málo používaného potrubí Popis M ohou existovat odbočky systému rozvodu páry, které se již nepoužívají a lze je ze systému odstranit. Také potrubí, které dodává páru zřídka používanému zařízení může být odpojeno ventily nebo šoupátky. Nepoužívaná a zřídka používaná potrubí způsobují, že se energie spotřebuje zbytečně a pravděpodobně se také věnuje menší péče jejich údržbě. Demontáž potrubí může být příčinou, že zbylé potrubí není dostatečně upevněno a bude potřebovat dodatečné upevnění či oporu. Dosažené ekologické přínosy Snížená spotřeba energie a vody. Použitelnost Opatření použitelné všude. Důvody pro realizaci Snížená spotřeba energie a s tím souvisejících nákladů. Literatura [69, Environment Agency of England and Wales, 2001] 365

Kapitola 4 4.2.17.4 Snížení odkalování kotlů na minimum Popis Odkalování kotle se používá pro omezení akumulace solí, např. chloridů, alkálií a křemičitých sloučenin, a je tudíž nezbytné pro udržení těchto parametrů v předepsaných mezích. Používá se také pro odstraňování usazenin kalů, např. fosforečnanů vápenatých a produktů koroze, např. oxidů železa, z kotle a udržení vody čiré a bezbarvé. Vždy se vypouští odpadní voda o vysoké teplotě a pod vysokým tlakem, buď po nastavenou dobu nebo nepřetržitě. Je proto nejlepší odkalování omezit na nejmenší možnou míru. Celkový obsah rozpuštěných látek v kotelní vodě je nejlépe udržovat co nejblíže nejvyšší povolené hodnotě. To lze zajistit automatickým systémem, sestávajícím z vodivostní sondy v kotelní vodě a regulátoru odkalování nebo regulačního odkalovacího ventilu. Vodivost kotelní vody se měří nepřetržitě. Jakmile měřená vodivost překročí maximální hodnotu, regulační ventil se více pootevře. Pro snížení spotřeby energie lze z odkalu kotle regenerovat teplo. Dosažené ekologické přínosy Snížená spotřeba energie, snížená produkce odpadní vody. Provozní údaje Tabulka 4.24 ukazuje potenciální úspory paliva snížením odkalování jako funkci tlaku páry při hlubokém zmrazování zeleniny. Při tlaku páry 10 bar lze dosáhnout úspory 2,1 %, sníží-li se objem odkalu o 10 %. Efektivní tlak v kotli (bary)

7 10 17

Úspora paliva při snížení odkalu o 10% v procentech 8 0,19 0,21 0,25

Tabulka 4.24: Potenciální úspory omezením odkalování kotle při hlubokém zmrazování zeleniny Použitelnost Opatření použitelné tam, kde se používá kotel. Literatura [31, VITO et al., 2001, 32, Van Bael J., 1998]

4.3 Čistění a úklid Výrobní zařízení a výrobní objekty se čistí, uklízejí a desinfikují periodicky, přičemž frekvence závisí na výrobcích a procesech. Cílem čistění a asanace je odstranit zbytky produktů z předcházejícího provozu zařízení, ostatní znečistění a mikroorganismy za účelem zaručení jakosti produktu, bezpečnosti potravin, kapacity linek, přestupu tepla a optimálního provozu zařízení. Lze to provádět ručně, např. tlakovým čistěním, nebo automaticky, např. použitím CIP. Ruční čistění obecně vyžaduje, aby se čistěné zařízení rozebralo.

8

V originálu chybí číslice „10“, bez ní údaje nedávají smysl. Pozn. překl.

366

Kapitola 4

4.3.1

Suché čistění zařízení a závodu

Viz též některé specifické příklady v odstavcích 4.7.1.2, 4.7.2.2, 4.7.5.2 a 4.7.9.2. Popis Předtím, než se nádoby, zařízení a provozovna čistí mokrou cestou, může být z nich odstraněno co nejvíce zbytkových materiálů. Lze to uplatnit jak v průběhu, tak na konci pracovní doby. Veškeré rozlité a rozsypané materiály lze uklidit např. lopatkou nebo vysavačem, nebo pomocí škrabky předtím, než se použije voda, a neprovádí se jejich splachování do kanálu hadicí. Tím se snižuje unášení materiálu do vody, která by pak musila být čistěna v závodní nebo komunální ČOV. Tento postup se vylepšuje ještě dopravou materiálů, jako jsou výchozí materiály, vedlejší produkty a odpad ze zpracování za sucha, jak je nejlépe možné (viz odst. 4.1.7.4). Suché čistění se usnadňuje např. montáží lapačů (viz odst. 4.3.1.1) krytých sítem, které zajistí, že je vždy pohotově dostupné vhodné, suché čistící zařízení, a opatřením pohodlných, bezpečných nádob na shromážděný odpad. Lapače mohou být na svém místě zamčeny, aby bylo jisté, že tam během čistění zůstanou. Stejně jako manuální suché čistění zařízení a provozoven lze použít jiná opatření, jako je propad samotíží do vhodně umístěných záchytných nádob a použití protahování (viz odst. 4.3.3.). Postup čistění lze řídit tak, aby bylo jisté, že se mokré čistění omezí na minimum a že se dodrží nezbytné hygienické normy.Například může být zakázáno používat hadice dříve, než je ukončení suché čistění. Dosažené ekologické přínosy Snížená spotřeba energie a objem odpadní vody. Zmenšené unášení materiálů do odpadní vody a tedy snížené úrovně např. ChSK a BSK. Zvýšený potenciál pro regeneraci a recyklaci látek vznikajících v procesu. Snížená spotřeba energie potřebné pro ohřev vody na čistění a úklid. Snížené používání detergentů. Vzájemné působení médií Zvýšení množství pevného odpadu Provozní údaje Je běžnou praxí, že personál, zapojený do úklidu a čistění, sejme mříže z odpadových kanálků a splachuje pevný materiál. Očekává se, že všechny pevné látky zachytí následující síto nebo lapač. Když se pevné látky dostanou do odpadní vody, působí na ně víření, čerpání a mechanické sítování, které je desintegruje a uvolňuje látky s vysokou hodnotou ChSK do roztoku, stejně jako koloidní a suspendované tuky a pevné podíly. Následné odstraňování rozpustných, koloidních a suspendovaných organických materiálů může být mnohem nákladnější, než jednoduché lapače se sítem. Například při výrobě měkkých uzenin zbytky mletého masa ze zařízení,jako jsou kutry a nabíječky a odpad z podlah mohou být odstraňovány ručně jak je prakticky nejlépe možné a předtím, než se provede čistění a úklid. M ohou být odeslány např. do kafilérie, namísto spláchnutí do ČOV. V jednom závodě na zpracování ryb bylo zahájeno suché čistění pásových dopravníků s výsledkem nižší produkce odpadu a praktickou eliminací znečistění vody. .

367

Kapitola 4 Při zpracování ovoce a zeleniny lze ztráty produktu, provázející celý proces, sbírat na sucho (lopatkou) a odesílat pro zpracování na krmivo pro dobytek Obilný prach lze sbírat vakuovým zařízením v mlýnech na mouku, mlýnech na krmiva, pivovarech a palírnách. Při čistění a úklidu prachových materiálů je vždy důležité zvažovat riziko požáru nebo výbuchu a ochranu zdraví na pracovišti. Okamžité odstraňování odpadu může být nutné z hlediska zajištění hygieny a prevence mikrobiologických rizik. Použitelnost Opatření použitelné všude v FDM . Důvody pro realizaci Snížená spotřeba energie a vody, snížená potřeba čistění odpadních vod a snížení spotřeby detergentů a s tím souvisejících nákladů. Příklady výroben M nohé závody používají určité suché čistění před mokrým. Literatura [1, CIAA, 2002, 13, Environment Agency of England and Wales, 2000, 31, VITO et al., 2001, 41, Nordic Council of M inisters, 2001, 134, AWARENET, 2002 ] 4.3.1.1

Opatření a používání lapačů na podlahových výpustích

Popis Lapač je koš z jemného síta, uložený na podlahovou výpust, který brání, aby se pevné látky dostávaly do kanalizace a ČOV. M ohou být na svém místě zamčeny, aby se zajistilo, že se během čistění pevné látky nedostanou do kanalizace. Jestliže se po suchém čistění vyprázdní a znovu upevní na svém místě před mokrým čistěním, lze se vyhnout strhávání rozpustných materiálů a částic pevných odpadů do odpadní vody. Dosažené ekologické přínosy Pevné látky, které spadly nebo se jinak dostaly na podlahu, se nedostanou do odpadní vody. Tím se snižují hladiny SS, BSK, ChSK, FOG, celkového dusíku a celkového fosforu v odpadní vodě. Pevné látky zachycené v lapačích lze odeslat ke zpracování pro jiné, než potravinářské účely, nebo k likvidaci jako odpad. Vzájemné působení médií Zvětšené množství pevných odpadů. Provozní údaje Rozměr ok síta může být různý podle aplikace, a frekvence vyprazdňování košů může být také různá podle charakteristik materiálů, o které se jedná. Používání lapačů v masném průmyslu, spojené se suchým čistěním může snížit na minimum odpad masa v odpadní vodě i strhávání FOG (tuku, oleje a mastnoty), způsobené stykem čistící a úklidové vody s odpadem masa a tuku.

368

Kapitola 4 Použitelnost Opatření použitelné všude v sektoru FDM. Ekonomika Provozně velmi levné opatření. Důvody pro realizaci Snížená kontaminace odpadních vod a jejich následné snazší čistění . Literatura [134, AWARENET, 2002, 200, CIAA, 2003]

4.3.2

Předběžné namočení podlah a otevřených zařízení pro uvolnění špíny před čistěním

Popis Podlahy a otevřená zařízení mohou být předem namočena, než se zahájí jejich čistění. Tím se může uvolnit špína a usnadnit se následné čistění, například může být potřené menší množství vody pod vysokým tlakem nebo za vysoké teploty, aby se odstranila ztvrdlá nebo napálená špína a lze snížit na minimum použití chemikálií, jako je louh. Dosažené ekologické přínosy Podle okolností může být snížena spotřeba a vody a tepla na ohřev vody. M ůže se snížit spotřeba chemikálií. Použitelnost Opatření je použitelné tam, kde je potřebné při čistění odstraňovat zatvrdlé nebo připálené usazeniny Literatura [1, CIAA, 2002]

4.3.3

Protahování

Popis Protahování lze používat pro získání cenných produktů zpět z potrubí a snížení nákladů na vodu a odpadní vodu. Systém obsahuje vypouštěcí zřízení, lapací zařízení, pneumatické zařízení a ventily v lince, které umožňují aby pryžové těleso („prase“) prošlo systémem. „Prase“ z jednoho kusu potravinářské pryže se z vypouštěcího zařízení vypudí stlačeným vzduchem a zastaví se na druhém konci trubky příčkou, která umožní průchod produktu, ale zastaví „prase“. To se pak vrátí do vypouštěcího zařízení pomocí ventilu, který změní směr proudu stlačeného vzduchu. Průzory na každém konci potrubí umožňují obsluze zjistit, kde se „praseů nachází. „Prase“ se použije mezi každou dvojicí šarží. Další pomocné proplachy se zařazují tehdy, jestliže může dojít ke vzájemné kontaminaci produktů různé barvy, chuti nebo vůně. Z hygienických důvodů se provádějí občasná čistění metodou CIP, např. pomocí alkálií. Dosažené ekologické přínosy Snížené ztrátu produktu během změny šarží a čistění, snížená spotřeba vody na čistění a menší množství odpadních vod, také méně kontaminovaných. 369

Kapitola 4 Provozní údaje Firma uváděná jako příklad zakoupila nový shora popsaný protahovací systém. Instalace a výcvik obsluh byly prováděny na místě za asistence dodavatele. Pravidelné kontroly, prováděné vlastními laboratořemi firmy, ukazují, že tento nový systém nijak nesnižuje hygienické normy ani neovlivňuje nepříznivě jakost produktu. Firma, uváděná jako příklad, vyrábí džemy pro hromadný prodej v šaržích po 2,5 tuny. Uvařený džem se uchovává ve dvou kotlích s vysokou teplotou, než se přečerpává do zásobních nádrží před nakládací kójí (v nichž lze šarži udržovat teplou) a potom jde do automobilové cisterny, nebo se chladí pro přepravu do vložených hromadných nádob. Kromě čistění z hygienických důvodů společnost musí čistit potrubí a nádoby mezi šaržemi, mění-li se barva produktu. Pro proces hromadné výroby čistění postupovalo takto. vypláchnutí celého systému vodou, potom čistění bez demontáže (CIP) mycím roztokem na nádoby (někdy alkalickým) a končilo závěrečným proplachováním celého systému vodou. Předtím, než byl zaveden protahovací systém, vyplachování celého systému představovalo nasátí mycích vod pod sníženým tlakem trubkami mezi rozmělňovacími a odpařovacími nádobami a kotli a potom použití džemového čerpadla pro čerpání čistící vody potrubím do kóje pro cisterny. Protože čerpadlo na džem nebylo konstruováno pro čerpání vody, takže každý proplach trval určitou dobu. Spotřebovalo 3 se také velké množství vody (5,4 m na jedno mytí), obvykle dvakrát za den. Prodeje schopný produkt, který zůstal v trubkách, byl vypuzen proudem vody do odpadu. Odpadní voda z výrobny měla tudíž vysoký obsah suspendovaných pevných látek (SS) a chemickou spotřebu kyslíku (ChSK). Džem, který zůstal v lince mezi šaržemi, býval vypouštěn do odpadu. Po instalaci protahovacího systému se zvýšila výtěžnost šarže džemu. Výsledkem byla roční produkce asi 173 tun prodeje schopného produktu, který byl získán zpět. Množství vodovodní vody, používané pro proplachování hromadného potrubí, kleslo z 2020 3 3 m /rok na 310 m /rok. Objem tekutých odpadů z linky klesl o stejné množství. Pokles průměrných úrovní ChSK výtoku z výrobny ze špičkových 25 000 mg/litr asi na 5000 mg/L znamenalo, že 3 3 jednotkové náklady klesly o více než 76 % z 12 EUR/m na 2,83 EUR/m . Podrobnější ekonomické údaje uvádí tabulka 4.25. Ačkoliv je protahování nejvýznamnějším důvodem snížení úrovní ChSK, společnost se domnívá, že existuje také významný příspěvek podtlakového čistění jímek, vpustí a lapačů. Během prvního roku protahovací systém nepotřeboval v podstatě žádnou údržbu ani nebyly potřebné žádné nové zátky. Avšak pro opotřebení zátek firma předpokládá, že bude vyměňovat nejvýše dvě za rok. Spotřeba energie klesla přibližně o 680 kWh za rok, protože mechanika pneumatického systémy spotřebuje méně energie, než stará sestava čerpadel. Společnost nedávno instalovala tři další protahovací systémy na dalších linkách, nevyrábějících pro hromadné odběratele. Očekávají se značné úspory na nákladech a další snížení hodnot ChSK, jak se doufá, pod cílovou úroveň závodu.

370

Kapitola 4 Vyčistění linky protahovacím systémem zabere poněkud méně času, než při starém postupu. Použitelnost Technologie je použitelná tam, kde se potrubím dopravují viskózní materiály, např., při výrobě sladkých a pikantních zavařenin a ve výrobě mléčných výrobků, jako je jogurt. Ekonomika Roční náklady a úspory související s používáním protahování, uvedené pro diskutovanou výrobnu džemů, jsou v tabulce 4.25. Položka

Snížení ChSK a objemu výtoku Zpět získaný produkt Snížení spotřeby vody Snížení spotřeby energie Čistění vpustí atd. Náhradní zátky (dvě/rok) Celkem Čistá úspora nákladů Celkové investiční náklady Návratnost

Úspora

76 % 173 tun/rok 2020 m3/rok

Roční úspora (EUR)

Roční náklady (EUR)

167 000 217 000 2000 48 6200 180 6380

386 500 380 120 30 800 4,2 týdne

Tabulka 4.25: Ekologické přínosy a snížení nákladů použitím protahovacích systémů Důvody pro realizaci Zpětné získání cenného produktu a snížení nákladů na vodu a čistění odpadní vody Příklad výrobny Nejméně jedna výrobna džemů v UK. Literatura [1, CIAA, 2002, 57, Envirowise (UK), 2000]

4.3.4

Odstraňování zbytků materiálu z potrubí stlačeným vzduchem před čistěním nebo přechodem na jiný produkt

Popis Jako suchá technologie pro odstranění zbytků materiálu z potrubí může být používán stlačený vzduch potravinářské jakosti, dbá-li se, aby se nezvyšovala prašnost na pracovišti. K výhodám tohoto postupu patří, že se může použít i pro takové díly zařízení, kam nemá „prase“ přístup (viz odst. 4..3.3) a že neexistuje riziko zanesení kontaminace nástroji či zařízením, používaným pro čistění. Dosažené ekologické přínosy Snížené ztráty produktu při změně šarží a čistění, snížená spotřeba vody na čistění a menší množství odpadní vody, která je také méně znečistěná. Vzájemné účinky médií Na výrobu stlačeného vzduchu se spotřebuje energie.

371

Provozní údaje Ke snížení množství zbytkového másla v potrubí zmáselňovacího zařízení se může použít stlačený vzduch na protlačení špalku chlazeného másla potrubím a ventily na konci výroby nebo před čistěním. Funguje to velmi podobně jako protahování, ale lze to provádět i se zařízením, které je pro „prase“ neprůchodné. Použitelnost Technologie použitelná v zařízeních, kde se dopravují práškové a jiné pevné materiály pomocí stlačeného vzduchu a kde pevné, ale stlačitelné potraviny mohou vyplnit nějaký prostor a fyzicky protlačit materiál tímto prostorem. Důvody pro realizaci M inimalizace odpadu produktu Příklady výroben M lékárny v Německu, které vyrábějí máslo Literatura [65, Germany, 2002]

4.3.5 Řízení množství spotřebované vody a detergentů Popis Pokud se denně provádějí záznamy spotřeby vody, detergentů a úrovně čistoty, je možné zjistit odchylky, monitorovat je a naplánovat opatření ke snížení budoucí spotřeby vody i detergentů, aniž by byla ohrožena úroveň hygieny. To platí pro každé čistění, ruční, např. tlakové, i automatizované, např. systémem CIP. Lze také provádět pokusy s používáním menšího množství detergentů nebo žádných; používání vody za různých teplot a mechanického účinku, tj. použití „síly“ tlaku vody a používání drsných hub, kartáčů apod. M onitoringem a regulací potřebných teplot při čistění lze dosáhnout potřebné úrovně čistění bez nadměrné spotřeby čistících prostředků. Důležitou součástí nepřetržité prevence plýtvání vodou a detergenty je zajistit vyškolení personálu v manipulaci a doplňování roztoků a v jejich používání. Například se nemá připravovat čistící roztoky příliš koncentrované, buď nalévat nadměrná množství při ručním dávkování či nastavovat automatický dávkovací systém příliš vysoko. M ůže se to snadno stát při nedostatku školení a dozoru, zvláště při manuálním dávkování. Dosažené ekologické přínosy Potenciálně snížená spotřeba vody, detergentů a energie pro ohřev vody. Potenciál snížení závisí na požadavcích na čistění každé části závodu nebo zařízení které se čistí a uklízí. Provozní údaje Nedostatečné hygienické kontroly způsobují problémy s bezpečností potravin, které mohou vést ke vzniku zmetků nebo ke zkrácení doby použitelnosti produktů. Zdokonalení technologií čistění lze dosáhnout např. omezením dodávek vody a regulací tlaku vody z vysokého na střední tlak ve dne a na nízký tlak v noci. Je také možné posoudit frekvenci mokrých úklidů či čistění s cílem snížit počet kompletních mokrých čistění. V některých závodech může stačit jeden kompletní mokrý úklid za den, aby se udržela potřebná úroveň hygieny.

372

Kapitola 4 Plánování frekvence a doby čistění zařízení má brát v úvahu jeho velikost, složitost a druh a míru znečistění. Použitelnost Použitelné na všech závodech FDM . Ekonomika Technologie může vést ke snížení nákladů na vodu, energii a detergenty. Důvody pro realizaci Snížené náklady na vodu a detergenty. Literatura [1, CIAA, 2002, 13, Environment Agency of England and Wales, 2000]

4.3.6 Montáž úklidových hadic s ruční spouští Popis Na čistící hadice lze namontovat koncové trysky s uzavíracími ventily, ovládanými spouští bez jakýchkoli úprav, jestliže se horká voda ohřívá topným tělesem (výměníkem). Jestliže se používá směšovací ventil pára/voda, je nutné instalovat zpětné ventily zabraňující, aby voda či pára vnikly do nesprávného potrubí. Automatické uzavírací ventily se obvykle prodávají již s tryskou. Trysky zvyšují nárazový účinek vody a snižují průtok. Dosažené ekologické přínosy Snížená spotřeba vody a energie. Provozní údaje V závodě, uváděném jako příklad, byla úspora energie vypočtena pro hadici po montáži trysky s automatickým ventilem při teplotě vody 71°C. Průtok před montáží byl 76 l/min, po montáži 57 l/min. Hadicí tekla voda 8 hodin denně před montáží a 4 hodiny 3 denně po montáži. Pro cenu vody 0,21 USD/m byla vypočtena roční úspora 4987 USD (v cenách r. 2000). Byla vypočtena i roční úspora energie, 919 GJ. Použitelnost Použitelné ve všech závodech FDM Ekonomika Jestliže se namontují pouze trysky, bez automatických uzavíracích ventilů, zařízení stojí méně, než 10 USD. Automatický uzavírací ventil, ovládaný spouští, stojí asi 90 USD (ceny z r. 2000). Uvádí se, že návratnost je okamžitá. Důvody pro realizaci Snížení nákladů a vodu a energii. Důvody pro realizaci Snížené náklady na vodu a energii Příklady výroben Hojně používané opatření Literatura [1, CIAA,2002, 227, Ockerman H.W. and Hansen C.L., 2000]

373

Kapitola 4

4.3.7

Tlakové čistění

Tlakové čistění se používá pro čistění podlah, stěn, nádob, kontejnerů, otevřených zařízení a dopravníků a jako fáze oplachu po čistění nebo po použití chemikálií. Lze používat jak studenou, tak teplou vodu, podle potřeb čistění. 4.3.7.1

Dodávka vody s regulovaným tlakem a přes trysky

Popis Tam, kde je dodávka vody nezbytně nutná, může být přiváděna tryskami (viz odst. 4.1.8.8) montovanými na zpracovací zařízení, nebo na hadice, používané pro čistění zařízení. Pro čistění může být voda dodávána do hadic z okružního potrubí. Hadice montované na procesním zařízení jsou určeny pro každou jednotlivou operaci čistění. Dosažené ekologické přínosy Snížená spotřeba energie. Tam, kde se používá ohřívaná voda, může se snížit celková spotřeba energie. Provozní údaje Průtok vody může nastavit vedení na každé trysce pro každou jednotlivou operaci. Tlak vody lze dá nastavit podle či čistící operace, která vyžaduje nejvyšší tlak a na ostatních čistících pracovištích, které vyžadují vodu, může být nainstalován vhodný regulátor tlaku. Spotřebu vody lze optimalizovat monitorováním a udržování tlaku vody a stavu vodních trysek. Použitelnost Opatření je použitelné ve všech závodech FDM podle potřeb linek, všeobecného provozu a úklidu. Důvody pro realizaci Snížení spotřeby vody Literatura [1, CIAA, 2002] 4.3.7.2

Vysokotlaké čistění s využitím centralizovaného vodního okružného potrubí

Popis Při vysokotlakém čistění se voda rozstřikuje na čistěný povrch pod tlakem v rozsahu od 15 barů (považovaném za nízký tlak) do 150 barů (vysoký tlak). Také tlak v rozmezí 40 až 65 barů se popisuje jako vysoký. M obilní tlakové čistící stroje vyžadují delší prostoje, než stroje zásobované z okružního potrubí.. Tlakové čističe poháněné vznětovými motory emitují výfukové plyny, takže jsou nevhodné pro používání uvnitř objektů FDM. Elektricky poháněné tlakové čističe vyžadují další preventivní opatření pro bezpečnost obsluhy, včetně zařízení pro zbytkový (spouštěcí) proud, a značnou údržbu. M obilní stroje také údajně spotřebují více vody.

374

Čistící prostředky se vstřikují do vody při středních teplotách do 60 °C. M echanický účinek má značný podíl na čistění. Tlakové čistění snižuje spotřebu vody a chemikálií v porovnání s vodovodními hadicemi. Důležité je, že používaný tlak je stejně bezpečný, jako účinný. V potravinářském průmyslu existují obavy o hygienické důsledky rozstřiku a aerosolů, související s používáním vysokotlakých hadic. Vysokotlaké a středotlaké čističe mají v porovnání s nízkotlakými jisté výhody, k nimž patří nižší spotřeba vody díky mechanickému čistícímu účinku vodního paprsku, menší spotřeba chemikálií, protože se silné znečistění odstraňuje mechanicky vodním paprskem, a zmenšení objemu vody znamená, že tu je méně prostoru pro růst bakterií. Avšak mohou existovat obavy ze zvýšeného rizika aerosolů při vyšších tlacích vody. Výzkum ukazuje, že i nízkotlaké systémy mohou produkovat významnou hladinu aerosolů nad úrovní 1 m a nemají být proto používány v době výroby v hygienicky citlivých prostorech. Suché průběžné systémy používat lze, a ty nejenže snižují spotřebu vody a optimalizují likvidaci odpadu, ale snižují také riziko úrazů způsobených uklouznutím. M imo dobu výroby lze jak vysokotlaké, tak nízkotlaké systémy používat bezpečně, ale vysokotlaký systém je nákladově efektivnější díky své vyšší účinnosti. Uvádí se, že vysokotlaké čistění je rychlé, snadno se používá, je účinné a nákladově efektivní. Dosažené ekologické přínosy Snížená spotřeba vody, energie a chemikálií v porovnání s použitím tradičních vodních hadicí, kartáčů a ručních dávkovačů. Provozní údaje Okružní potrubí mají tu výhodu, že jsou vždy k dispozici. Při používání vysokotlakého čistění je důležité zachovat rovnováhu mezi tlakem, objemem vody, lokalizací proudu vody, teplotou vody a dávkováním chemikálií pro každou jednotlivou aplikaci. Nedostatečný tlak může způsobit nedostatečné čistění, kdežto nadměrný tlak zvyšuje riziko poškození povrchů a zařízení a dokonce úrazů osob. Použitelnost Použitelné ve všech závodech FDM Ekonomika Úspory nákladů na páru, vodu a odpadní vodu vysokotlakých a nízkoobjemových systémů v porovnání s nízkotlakými a vysokoobjemovými jsou, jak se udává v oblasti 85 %. Snížené náklady spojené se sníženou spotřebou chemikálií. Příklady výroben Hojně používané opatření Literatura [17, Envirowise (UK) and M arch Consulting Group (UK), 1998] 4.3.7.3

Nízkotlaké čistění pěnou

Popis Nízkotlaké čistění pěnou může být používáno namísto tradičního manuálního čistění vodními hadicemi, kartáči a manuálně dávkovanými detergenty. M ůže se používat na čistění stěn, mytí podlah a povrchů zařízení. Pěnový čistící prostředek, jak je alkalický roztok, se nastříká na čistěný povrch. pěna ulpí na povrchu a ponechá se asi 10 – 20 minut působit. Pak se smyje vodou.

375

Kapitola 4 Nízkotlaké čistění pěnou může používat buď centrální okružní potrubí nebo decentralizované samostatné jednotky. Centrální systém dodává předem namíchané čistící roztoky a vodu pod tlakem z centrální jednotky a během čistění automaticky přepíná mezi nanášením pěny a oplachováním. M obilní tlakové čistící stroje vyžadují delší prostoje, než stroje zásobované z okružního potrubí.. Tlakové čističe poháněné vznětovými motory emitují výfukové plyny, takže jsou nevhodné pro používání uvnitř objektů FDM. Elektricky poháněné tlakové čističe vyžadují další preventivní opatření pro bezpečnost obsluhy, včetně zařízení pro zbytkový (spouštěcí) proud, a značnou údržbu. M obilní stroje také údajně spotřebují více vody. Dosažené ekologické přínosy Snížená spotřeba vody, energie a chemikálií v porovnání s tradičními vodními hadicemi, kartáči a ručně dávkovanými detergenty. Provozní údaje Jedna nová mlékárna v Dánsku, produkující 25 000 tun sýrů ročně, má centralizovaný systém sestávající z asi 50 satelitních jednotek, umístěných v prostorech různých procesů. Bylo vypočteno, že spotřeba vody činí jen 40 % odpovídající spotřeby tradičního manuálního čistění. Systém čistění pěnou, jak se uvádí, používá studenou vodu o teplotě 10 °C, kdežto manuální čistění vodními hadicemi nejméně 40°C. 3 V tomto případě činí úspory na vodě19 800 m /rok a 1160 M Wh/rok na energii. K uváděným přednostem používání pěn patří prodloužená doba styku se znečistěným povrchem, což dovoluje dosáhnout lepších výsledků čistění, i když se použijí méně agresivní chemikálie. Chemické složky změkčují špínu, což zlepšuje účinnost oplachování a čistění. Je snadné vidět místa, kde byla pěna nanesena a velmi snadno se oplachují, takže se spotřebuje méně vody. Mzdové náklady se také snižují, protože v porovnání s tradičními metodami čistění trvá kratší dobu. Protože se používají méně agresivní chemikálie, je menší opotřebení strojního zařízení a snižuje se riziko pro obsluhu. Potenciální nevýhodou je fakt, že objemnost pěny může způsobit, že pěna klouže po povrchu svou vlastní hmotností pryč, čímž se zkracuje doba styku. Použitelnost Použitelné v nových i stávajících závodech FDM pro čistění podlah, stěn, nádob, kontejnerů, otevřených zařízení a dopravníků. Ekonomika Investiční náklady na systém čistění pěnou ve zmíněné sýrárně v Dánsku (údaje z roku 2000) činily asi 188000 EUR, při době návratu 3,2 roky. Důvody pro realizaci Lepší čistění a odstranění problémů spojených s vysokotlakým čistěním, např. šíření aerosolů obsahujících částice špíny a bakterie. Příklady výroben Nejméně jedna sýrárna v Dánsku Literatura [17, Envirowise (UK) and M arch Consulting Group (UK), 1998, 42, Nordic Council of M inisters et al., 2001]

376

Kapitola 4 4.3.7.4

Čistění gely

Popis Gely se obvykle používají pro čistění stěn, stropů, podlah,zařízení a kontejnerů. Chemikálie se rozprašuje na čistěný povrch. Dosažené ekologické přínosy Snížená spotřeba vody, energie a chemikálií v porovnání s tradičními vodními hadicemi, kartáči a ručně dávkovanými detergenty. Provozní údaje Čistění pomocí gelů zajišťuje delší kontakt detergentu se špínou, než pěna, pro lepivé charakteristiky gelu. Přitom se gel lépe dostává do trhlin a spár a jeho přístupu nebrání bubliny. Gely jsou však transparentní, jsou špatně vidět a mohou být neúčinné s vysokými teplotami. K uváděným přednostem používání pěn patří prodloužená doba styku se znečistěným povrchem, což dovoluje dosáhnout lepších výsledků čistění, i když se použijí méně agresivní chemikálie. Chemické složky změkčují špínu, což zlepšuje účinnost oplachování a čistění. Je snadné vidět místa, kde byla pěna nanesena a velmi snadno se oplachují, takže se spotřebuje méně vody. Mzdové náklady se také snižují, protože v porovnání s tradičními metodami čistění trvá kratší dobu. Protože se používají méně agresivní chemikálie, je menší opotřebení strojního zařízení a snižuje se riziko pro obsluhu. Použitelnost Použitelné v nových i stávajících závodech FDM pro čistění podlah, stěn, nádob, kontejnerů, otevřených zařízení a dopravníků. Důvody pro realizaci Lepší čistění a odstranění problémů spojených s vysokotlakým čistěním, např. šíření aerosolů obsahujících částice špíny a bakterie. Příklady výroben Nejméně jedna sýrárna v Dánsku Literatura [17, Envirowise (UK) and M arch Consulting Group (UK), 1998]

4.3.8

Výběr čistících prostředků

Výběr čistících prostředků je se řídí několika kritérii, včetně projektu výrobny, dostupných technologií čistění, druhu znečistění a povahy výrobních procesů. Čistící prostředky musí být vhodné pro použití, ale důležité jsou i jiné aspekty, např. glukonová kyselina je méně korosivní, než jiné kyseliny. M imo to, čistění v sektoru FDM neznamená jen odstranění nečistot, desinfekce je stejně důležitá. Výběr a používání čistících a desinfekčních prostředků musí zajišťovat účinnou hygienickou kontrolu avšak s patřičným uvážením ekologických důsledků [1, CIAA, 2002]. Tam, kde je používání čistících prostředků nezbytně nutné, je nejprve nutné zkontrolovat, zda jimi lze dosáhnout patřičnou úroveň hygieny a potom posoudit jejich potenciální dopad na životní prostředí.

377

Kapitola 4 K typickým čistícím prostředkům, používaným v potravinářském průmyslu, patří: • alkálie, např. hydroxidy sodný a draselný, metakřemičitany, uhličitan sodný, • kyseliny, např. kyselina dusičná, fosforečná, citrónová, glukonová, • směsné čistící prostředky obsahující komplexotvorná činidla jako jsou DTA, NTA, fosforečnany, polyfosforečnany a fosfonáty) a povrchově aktivní látky • oxidační a neoxidující biocidy 4.3.8.1

Výběr desinfekčních a sterilizačních činidel

Chemikálie používané pro desinfekci a sterilizaci zařízení a provozoven pracují na tom principu, že nepříznivě ovlivňují buněčnou strukturu bakterií a brání jejich množení. Desinfekční činidla používaná v sektoru FDM se řídí směrnici 98/8/ES [226, EC, 1998]. Posouzení účinků účinných látek v desinfekčních činidlech na lidské zdraví a životní prostředí bude zahájeno v roce 2007 [199, Finland, 2003]. Lze použít několik druhů ošetření. Patří sem použití biocidů s oxidačním účinkem, neoxidujících biocidů, UV záření a páry. Informace o technologiích používajících oxidující biocidy, UV záření a páru naleznete v odst. 4.5.4.8, 4.5.4.8.1 a 4.5.4.8.2. Používání neoxidujících biocidů zahrnuje použití kvartérních amoniových solí, formaldehydu a glutraldehydu. Používá se k tomu obecně technologie nazývaná „zamlžení“, kdy se látka rozprašuje do prostoru, který má být sterilizován, jako mlha, a ponechá se usadit na nekrytých površích. Vystavení se účinkům biocidů může vyvolat problémy s dýcháním, takže při výběru a používání desinfekčních a sterilačních činidel je nutno brát v úvahu ochranu zdraví při práci. 4.3.8.1

Použití komplexotvorných (chelátotvorných) činidel

V sektoru FDM se chelátotvorná činidla používají především v mlékařství. Kyselé, alkalické a povrchově aktivní čistící prostředky i průmyslové detergenty běžně obsahují ještě některá chelátotvorná činidla. Ta jsou schopna rozpouštět a inaktivovat (pevně vázat) kovové ionty ve formě komplexních sloučenin. Používají se pro odstraňování usazenin a prevenci tvorby vápenatých a hořečnatých usazenin („kotelního kamene“) a tedy zabraňování sedimentace a vzniku inkrustací v potrubí, zařízeních či nádržích. Jednou z hlavních aplikací alkalických chelátotvorných činidel je jejich použití v mlékárnách. M ají tam nejrůznější uplatnění, např. v CIP, mytí láhví a přepravek, čistění od pěny nebo gelu, čistění membrán a při manuálním čistění. v provozech ultrapasterace (UHT) a v membránových technologiích v průmyslu mléka. Chemikálie používané v CIP jsou alkalické roztoky na bázi hydroxidu sodného. Oddělují a odstraňují vrstvy tuku a bílkovin. Kyselý roztok, např. na bázi kyseliny dusičné, odstraňuje anorganické vrstvy. V mnoha případech v systému CIP není použití kyseliny potřebné a čistění se provádí pouze alkalicky, tj. v jedné fázi. V těchto případech, pokud jsou přítomny vápenaté usazeniny, mohou být odstraněny pouze pomocí chelátotvorných činidel, jako je EDTA. EDTA rozpouští vápník ze sraženin a rozrušuje strukturu usazenin. Zbývající organické látky, jako jsou tuky a bílkoviny, mohou být odbourány alkalickým roztokem, obvykle na bázi louhu sodného.

378

Kapitola 4 Nejvíce se používají tato chelátotvorná činidla: − − − − − − − −

kyselina diethylaminotetraoctová (EDTA) nitrilotriacetát (NTA) methylglycindiacetát (M GDA) fosforečnany (např. natriumtrifosfát) fosfonáty (např. DTPM P, ATMP) polyfosfáty imino-di-jantaran (IDS) a enzymové detergenty.

4.3.8.2.1 Používání EDTA

EDTA je komplexotvorné činidlo, používané v největších množstvích. Asi 1/3 celkové spotřeby, 10 685 tun, byla v r. 1999 použita v průmyslových detergentech v Západní Evropě. uvádí se, že německé mlékárny vypouštěly do vody 36 tun EDTA za rok, tj. asi 1/3 emisí celého Německa. EDTA se používá zejména pro svou vlastnost vázat do pevného komplexu vápník. V mléčném průmyslu souvisí obsah vápníku s obsahem bílkovin a má formu fosfokaseinátu vápenatého. V mlékárnách může být EDTA používán při CIP takto: •

•

• • •

pro odstraňování nánosů, nazývaných „mléčný kámen“, k nimž dochází na povrchu korozivzdorné oceli strojního zařízení mlékárny za teplot mezi 70 a 80 °C. EDTA se používá v provozech ultrapasterace (UHT) a v membránových technologiích (ultrafiltrace a reverzní osmózy) a pro předběžné čistění odparek a rozprašovacích sušáren. Většina z těchto nánosů je tvořena stabilními denaturovanými bílkovinami, které EDTA destabilizuje a umožňuje vyčistění povrchu. „Kámen“ se tvoří také v jiných aplikacích a uvádí se, že zkušená obsluha odhadne, kdy je pro jeho prevenci potřebné provést periodické čistění. Tyto usazeniny se skládají z bílkovin, minerálů a tuku; jako stabilizátor tvrdosti, aby se zabránilo vysrážení vápníku při ředění koncentrovaných alkalických detergentů vodou. Vysokoteplotní alkalické čistění může zanechat karbonátovou vrstvu, která může být příčinou narůstání biologických filmů. Při vícefázovém čistění po alkalickém čistění následuje vložený oplach a potom čistění kyselinou dusičnou. Kyselé čistění zanechá lesklý povrch, který pak přichází do styku s produktem. Jednofázové čistění používající EDTA pro vázání vápníkových iontů obsažených ve vodě, tento efekt snižuje a odstraňuje krok kyselého čistění; pro vázání vápníku, hořčíku a těžkých kovů a zabránění jejich sedimentaci a inkrustaci, například čištěných nádobách, v potrubí atd.; baktericidní účinek čistících a desinfekčních činidel, zvláště proti gramnegativním bakteriím, roste v přítomnosti EDTA, díky jeho schopnosti rozrušovat vnější buněčnou stěnu těchto často velmi rezistentních bakterií; pro zlepšení opakovaného použití chemikálií a snížení spotřeby vody a energie souvisejících s jednofázovým čistěním v porovnání s dvoufázovým (tj. louhem a kyselinou dusičnou).

379

Kapitola 4 4.3.8.2.2 Známá ri zika spojená s používáním EDTA

V rámci evropské „patnáctky“ nejsou k dispozici žádná hodnocení rizik týkající se jiných chelátotvorných činidel, takže podrobně jsou známa pouze rizika spojená s EDTA. EDTA tvoří velmi pevné vodorozpustné komplexy, které se běžně v biologické ČOV neodbourávají, takže těžké kovy zůstávají v odpadní vodě a nepřecházejí do kalu a jsou tudíž vypouštěny do povrchových vod. EDTA také může znovu uvést do pohybu těžké kovy ze sedimentů ve vodních tocích. M imo to, důsík, obsažený v EDTA, může přispět k eutrofikaci vod. Také mnohá jiná chelátotvorná činidla obsahují dusík či fosfor. Používání EDTA se snižuje pro jeho ekologická rizika jeho přítomnosti ve vodě. Biologické odbourávání EDTA je pomalé a probíhá jen za určitých podmínek, jako jsou: − − − −

dlouhá doba zdržení a dlouhé stáří kalu udržování mírně alkalických podmínek existence poměrně vysokých koncentrací EDTA a EDTA nesmí být přítomen ve formě komplexů těžkých kovů.

[125, Boehm E. et al., 2002, 126, Knepper Th P et al, 2001]. M imo to, podle návrhu hodnocení rizik ze 7. února 2003 podle nařízení 793/93/EHS [201, EC, 1993] EDTA znamená riziko pro vodní prostředí, jestliže se v některých odvětvích používá jako chelátotvorné činidlo. Předpovídaná koncentrace v povrchových vodách, která je ještě bez účinku, je 2,2 mg EDTA na litr. 4.3.8.2.3 Nepoužívání EDTA

Popis Uvádí se, že EDTA není potřebná pro čistění zařízení a nádob, které obsahovaly syrové mléko, například automobilové svozové cisterny, při příjmu a skladování zařízení nebo plnění tekutým mlékem, kde je důležité odstranit pouze tukový film, nebo tam, kde jsou k dispozici samostatné čistící stanice. Není také potřebná pro čistění skleněných láhví a láhví PET. Optimalizací doby zpracování mléka a používáním syrového mléka dobré jakosti, jehož bílkoviny mají vyšší tepelnou stabilitu, lze tvorbu mléčného kamene omezit (viz odst. 4.3.8.2.4). Vícefázové čistění, tj. používání jak kyselin, tak alkálií, vystaví bílkovinnou usazeninu kyselému prostředí před alkalickým čistěním vyhřívacího zařízení, takže se alkalické čistění zintenzivní. Následuje oplach a potom čistění kyselinou dusičnou nízké koncentrace. Přechod z jednofázového čistění s použitím EDTA na dvoufázové čistění s použitím NTA jako náhražky je možné, přinejmenším u nízkoteplotních pasteurů. Použití NTA dává přednost nejméně jeden členský stát, a v jiném je zakázáno. M imo to, rizika spojená s používáním NTA a jiných chelátotvorných činidel nejsou zdaleka tak dobře prozkoumána, jako rizika EDTA.

380

Kapitola 4 Nahrazení vyráběných čistících prostředků čistými chemikáliemi může být snad účinné, avšak vyžaduje optimální program čistění a přesné řešení dynamiky toku, jinak pravděpodobně dojde ke ztrátě účinnosti čistění a objeví se značné hygienické problémy. M imo to, chelátotvorná činidla jsou nezbytná jako rozpouštědla, i když se používají čisté chemikálie. Z tohoto důvodu hotový čistící prostředek , který je upraven pro speciální čistící úkoly, a v kterém je kombinace jednotlivých komponent účinná při nízké koncentraci, může vést k mnohem lepším výsledkům čistění [228, Verband der Deutschen M ilchwirtschaft (German Dairy Association), 1997]. Sektor FDM nenašel způsob, jak zcela eliminovat použití EDTA, ačkoliv může existovat určitý rozsah pro omezení operací, při nichž se používá a frekvence, s kterou se používá. Příklad strategie snižování použití EDTA na minimum se popisuje v odst. 4.3.8.2.5. 4.3.8.2.4 Snížení používání EDTA minimalizací tvorby mléčného kamene pomocí plánování výroby

Popis Tvorbu mléčného kamene lze snížit používáním mléka s vysokou stabilitou bílkovin. Stabilita mléčných bílkovin se zhoršuje opakovaným zpracováním a čerpáním. Naplánování zpracování tak, aby se zabránilo přepracování může tedy přispět k prevenci tvorby mléčného kamene a následného používání EDTA. Tvorba mléčného kamene je také větší, má-li mléko vyšší obsah mikroorganismů, takže ji lze snížit prosazováním patřičných hygienických podmínek. Existuje řada dalších faktorů, které vyvolávají nestabilitu mléčných bílkovin, jako je aktivita enzymů. Dosažené ekologické přínosy Optimální využití mléka a snížená spotřeba EDTA Provozní údaje Optimalizací doby zpracování mléka a používáním syrového mléka dobré jakosti, jehož bílkoviny mají vyšší tepelnou stabilitu, lze tvorbu mléčného kamene snížit. M léčný kámen snižuje účinnost přestupu tepla a průtok, zvláště v deskových výměnících tepla. Následkem toho musí být nepřímé výměníky tepla čistěny už 8 až hodin po spuštění. Delší doba mezi čistěními může vést k narůstání mléčného kamene, který se pak obtížněji odstraňuje. Pro monitoring tlakového spádu mezi vstupem a výstupem zpracovacího zařízení lze použít diferenciální tlakoměr a podle naměřených hodnot usuzovat na potřebu čistění zařízení. Nízká jakost mléka ovlivňuje provozní dobu, protože se nižší stabilita bílkovin projeví jejich snadnějším vylučováním na površích. Tepelnou stabilitu mléka lze zkontrolovat ohřevem mléka k bodu varu a vyhodnocením množství vyprodukovaného sedimentu, nebo jednoduchou zkouškou, při níž se míchá mléko s ethanolem a pozoruje se vznik sraženiny na povrchu skla. Stabilnější bílkoviny snesou vyšší koncentrace ethanolu, než se začnou vylučovat. Stabilita mléka také určuje výrobky pro které může být mléko použito. Například mléko s vysokou stabilitou bílkovin se žádá pro produkci nápojového mléka, nikoli pro výrobu sýrů. Použitelnost Postup je použitelný ve všech mlékárnách.

381

Kapitola 4 Důvody pro realizaci Optimální využití mléka a snížená spotřeba EDTA Literatura [245, Barale M ., 2004] 4.3.8.2.5 Příklad strategie minimali zace používání EDTA

V mlékárně, která slouží jako příklad, se používalo ročně 60 tun EDTA, než zahájila používání enzymatické technologie. Tato mlékárna zpracuje denně 2 miliony litrů syrovátky, což odpovídá množství 700 000 t/rok, na výrobu koncentrátu syrovátkových bílkovin, funkční produkty koncentrátu syrovátkových bílkovin a extraktu syrovátkových bílkovin. Produkuje také 13 500 tun laktózy, 10 000 syrovátkového permeátu, 5 500 t extraktu syrovátkových bílkovin, 2 000 tun sušené kyselé syrovátky a 1 500 tun koncentrátu mléčných bílkovin. Společnost se snažila snížit emise EDTA. Začátkem roku 1997 byl k detergentu přidáván hydroxid sodný s cílem snížit vypouštění EDTA o 30 %. To se neukázalo být účinné. Také v roce 1997 se společnost pokusila nahradit EDTA činidlem NTA. Tím se spotřeba EDTA snížila o 50 %, ale tato cesta byla opuštěna pro špatné výsledky čistění a následný pokles mikrobiologické jakosti výrobků; Enzymatický postup byl zkoušen v hlavním závodě 1,5 roku v letech 1998-1999. Bylo změněno složení detergentu. Bylo zjištěno, že chlor a EDTA mohou být pro rozpouštění anorganických materiálů nahrazeny IDS. To se neukázalo být úspěšné, patrně proto, že, jak se uvádělo, příliš účinné čistění překáželo vytvoření sekundárního povlaku na membráně, který je pro filtraci bílkovin potřebný. Totéž se opakovalo znovu po výměně membrán a tak se společnost rozhodla tuto variantu opustit. Podobný enzymový postup ve spojení s fosfonáty jako komplexotvorným činidlem byl použit v roce 1999 poté, co byl jako alternativní vyzkoušen na poloprovozním zařízení v r. 1998. EDTA nebyla vůbec použita. To mělo za následek obtíže při odstraňování vápenatých sloučenin, zvláště fosforečnanu vápenatého. Působilo to bakteriální kontaminaci a snížení výkonu. Nakonec se společnost rozhodla zkombinovat poslední zmíněnou technologii s občasným krokem čistění EDTA několikrát za měsíc a recyklací čistícího roztoku při čistění membrán pro NBF (nanofiltraci) [127, Strohmaier, 2002]

4.3.9

CIP (Čistění bez demontáže) a jeho optimální používání

Popis Systémy CIP jsou čistící systémy, které jsou zabudovány v zařízení a mohou být proto nastaveny tak, že používají pouze požadovaná množství detergentu a vody se správnými teplotními (a někdy tlakovými) parametry pro dané zařízení a danou látku, která se v něm používá. O zavedení systému CIP se může uvažovat ve stadiu návrhu konstrukce přístrojů a má jej instalovat výrobce. Pozdější montáž systému CIP je možná, ale je potenciálně daleko obtížnější a dražší. Systémy CIP se dají zdokonalit vnitřní recyklací vody a chemikálií, pečlivým nastavením programů, které odpovídá skutečným požadavkům procesu na čistění, použitím účinnějších zařízení na sprchování a odstraňování produktů a hrubých nečistot před vlastním čistěním. Zařízení, které je správně navrženo pro čistění CIP, by mělo mít postřikovací trysky (koule) umístěné tak, aby v procesu čistění neexistovala žádná slepá místa. 382

Kapitola 4 Sekundární voda, např. z reverzní osmózy nebo kondenzát, může být vhodná pro přímé použití nebo předběžný oplach v CIP, či pro jiná použití (po úpravě). Příležitosti pro opakované použití sekundární vody v CIP v mlékárnách jsou uvedeny v tabulce 4.107.Použití takové vody pro předběžný oplach může záviset na tom, zda je možné regenerovat materiály pro opětovné použití v procesu. Pokud tomu tak je, požaduje se jakost pitné vody. Chemikálie používané v CIP jsou alkalické roztoky na bázi na hydroxidu sodném, které mají uvolnit a odstranit tukovou a bílkovinnou vrstvu, a kyselý roztok, na bázi např. kyseliny dusičné, kterým se odstraňují anorganické vrstvy. V mnoha případech CIP není použití kyseliny potřebné. Čistění, které využívá jen alkalický krok se pak někdy nazývá jednofázové. Chelátotvorná činidla, normálně na bázi EDTA, se někdy přidávají k alkalickému roztoku, aby jednak zabránila srážení, k němuž normálně dochází při ředění alkalických koncentrátů, jednak aby rozpouštěla vápenaté sraženiny a usazeniny. Chelátotvorná činidla a další přísady mohou být škodlivá pro životní prostředí. O použití chelátotvorných činidel, včetně EDTA, blíže informují odstavce 4.3.8.2 až 4.3.8.2.5. K výhodám jednofázového čistění patří snižování spotřeby vody a energie a zvýšení rychlosti čistění. Použití jak kyselého tak alkalického roztoku vyžaduje dvě nádrže na čistící roztoky s příslušným potrubím a vložené proplachování, čímž se spotřebuje více vody i energie. Volba používaných čistících prostředků závisí na řadě faktorů a nelze je určit obecně. Jednoduché základní materiály, jako jsou louh sodný a kyselina dusičná, stejně jako speciálně namíchané hotové čistící prostředky jsou pro jednotlivé aplikace k dispozici. Je třeba dbát, aby se nepoužívaly žádné jiné chemikálie než ty, které jsou skutečně potřeba, například chelátotvorná činidla. Detergenty obsahující EDTA nejsou potřebná pro čistění cisteren převážejících mléko a skladovacích nádrží na syrové mléko. Příklad systému CIP je znázorněn na obrázku 4.21.

383

Kapitola 4 Konec výroby Æ Voda

Vypuštění stroj e, sběr zbytků produktu Æ

Produkt

Fáze míchání (produktu s vodou)

Fáze z míchání do hromadné nádrže Odpadní voda

Æ Voda

Předcirkulace až na čirou vodu

Odpadní voda

Æ Čistící roztok z CIP nádrže I a/nebo voda + koncentráty Ztracené teplo

Vypuštění stroje

Odpadní voda

Æ Čistění, 1. krok, doprava čerpáním Æ Vypuštění stroje

Æ Voda

Vložené proplachování

Čistící roztok I (zpět do nádrže CIP I) Čistící roztok I Fáze z míchání do odpadní vody

Æ Čistí cí roztok z CIP nádrže II a/nebo voda + koncentráty

Čistění, 2. krok, doprava čerpáním

Ztracené teplo

Æ

Voda

Vypuštění stroje

Čistící roztok II (zpět do nádrže CIP II)

Æ

Čistící roztok II

Vložené proplachování

Fáze z míchání do odpadní vody

Æ Vypuštění stroje

Odpadní voda

Æ Pitná voda

Čiré proplachování

Voda pro precirkulaci Odpadní voda

Æ Vypuštění stroje

Voda pro precirkulaci Odpadní voda

Æ Zahájení výroby

Obrázek 4.21: Proudový diagram čistění bez demontáže 384

Kapitola 4 Paralelnímu nebo sériovému čistění nádrží a paralelnímu čistění potrubních systémů je nutno se vyhnout. Jak paralelní tak sériové čistění nádrží má za výsledek nadměrné smíchání vody z předběžného proplachu s čistícím roztokem a čistícího roztoku s vodu závěrečného proplachu. To omezuje opakované používání čistícího roztoku a využití energie. V paralelním uspořádání může být obtížné dosáhnout potřebného rozdělení toku do více, než jedné nádrže a návrat prostředků CIP z nádrží vyžaduje rozdílnou doby zdržení v nádrži. Když se přepíná s předběžného proplachu na čistící roztok či z čistícího roztoku na závěrečný proplach, má to za výsledek vznik dlouhé zóny směšování. V sériovém uspořádání obsah potrubí mezi nádržemi I a II představuje dlouhou zónu směšování také, jestliže není obsah vypouštěn. Když se čistící roztok dostane do (vypuštěné) nádrže I, může se předběžný proplach obsažený v potrubí smíchat s čistícím roztokem v nádrži II (která byla vypuštěna předtím). Dosažené ekologické přínosy Snížení spotřeby vody, detergentů a energie, potřebné k ohřívání vody, je dosažitelné, protože je možné nastavit úrovně spotřeby, když se stanoví použití jen pro ty povrchy, které je třeba čistit. je možné regenerovat a znovu používat vodu i chemikálie uvnitř v systému. Existuje pak následné snížení množství produkovaných odpadních vod. Vzájemné účinky médií M ožná spotřeba energie spojená s čerpáním vody a detergentu Provozní údaje Optimalizací systémů CIP můžeme, např. minimalizovat množství používaných čistících a desinfekčních prostředků recirkulací čistících roztoků. Bude ještě docházet ke ztrátám v kontaminované vodě a roztocích; tyto ztráty je třeba doplňovat. Dosáhne-li obsah pevných částic v čistícím roztoku určité úrovně , bude nutné roztok zlikvidovat. Dalším efektem recirkulace roztoků je, že umožňuje částečnou rekuperaci tepelné energie. Systémy čistění bez demontáže mohou být mnohem efektivnější než manuální čistění, ale je třeba, aby byly navrženy a používány tak, aby se využily jejich potenciální přednosti. M ezi konstrukční a provozní charakteristiky, které snižují na minimum spotřebu vody a čistících chemikálií a na maximum zvyšují regeneraci produktu, patří. • • • • • • •

suché odstranění produktu před zahájením cyklu mytí, např. vypuštěním samotíží, protažením (odst. 4.3.3) nebo vyfouknutím stlačeným vzduchem (viz odst. 4.3.4) předběžné vypláchnutí malým množstvím vody, které za určitých okolností může být spojeno buď s vracením vody z předběžného proplachu do procesu pro opakované použití nebo pro likvidaci používání detektoru turbidity pro optimalizaci jak zpětného získání materiálu či produktu z vody, tak pro opakované použití čistící vody během předběžného proplachu (viz odst. 4.1.8.5.3) používání programu CIP, který je optimální pro velikost výrobny či nádoby a druh znečistění, s ohledem na dávkování chemikálií, spotřebu vody, teplotu, tlak a doby čistění a vyplachování automatické dávkování chemikálií ve správných koncentracích vnitřní recyklace vody a chemikálií opakované použití vody z vloženého a závěrečného proplachu pro předběžný proplach

385

Kapitola 4 • • •

kontrola a řízení recyklace podle vodivosti (viz odst. 4.1.8.5.2), nikoli podle časů rozstřikovací nebo rozprašovací zařízení spořící vodu správný výběr detergentů pro CIP.

Je běžnou praxí, že se voda ze závěrečného proplachu použije znovu, buď pro předběžný proplach, vložený proplach, nebo pro přípravu čistícího roztoku. Cílem závěrečného proplachu je odstranit poslední stopy čistících roztoků z vyčistěného zařízení. Používá se čistá voda a voda z proplachu, která se vrací do centrální jednotky CIP, je čistá natolik, že je možné ji použít znovu, namísto vypuštění do kanálu. Regenerace vody ze závěrečného proplachu vyžaduje propojení vratné trubky CIP s nádrží na vodu pro předběžný proplach. Pro přesměrování vody, např. do nádrže na vodu pro předběžný proplach, se používá vodivostní snímač nebo vysilač. Centralizovaný systém CIP nemusí být vhodný pro velké mlékárny s velmi rozvětveným potrubním systémem. Vzdálenosti jsou často značné a to vede ke velkým ztrátám tepla, detergentů a vody a k nárokům na velké výkony čerpadel. V takových případech lze použít několik menších systémů CIP. Ty mohou být zásobovány nezbytnými čistícími roztoky z centrálního systému CIP pomocí uzavřeného potrubí. Pro některé aplikace, jako jsou některé malé nebo málokdy používané provozy, nebo kde se čistící roztoky silně znečisťují, jako jsou zařízení UHT, jednotky membránové separace, nebo předběžné čistění odparek a rozprašovacích sušáren, se používají systémy na jedno použití. V těchto systémech se čistící prostředky nepoužívají opakovaně, protože mohou poškozovat účinek čistění v jiných provozech. Použitelnost Technologie je použitelná pro uzavřená a utěsněná zařízení, v nichž mohou kapaliny cirkulovat, včetně potrubí a nádob. Ekonomika Kapitálové náklady jsou vysoké. Snížené náklady na vodu, energii a chemikálie Důvody pro realizaci Automatizace a snadnost obsluhy. Snížené požadavky na demontáž a zpětnou montáž zařízení. Příklady výroben CIP se používá v mnoha mlékárnách a pivovarech a ve výrobě instantní kávy. Používá se také pro čistění zařízení, používaného pro stabilizaci vína. Literatura [1, CIAA, 2002, 9, Verband der Deutschen M ilchwirtschaft (German Dairy Association), 1999, 42, Nordic Council of M inisters et al., 2001, 224, Portugal-FIPA, 2003, 228, Verband der Deutschen M ilchwirtschaft (German Dairy Association), 1997, 239, CIAA-EDA, 2003]

386

Kapitola 4

4.3.10 Časté a pohotové čistění provozního zařízení a prostorů skladování materiálu Viz též oddíl 4.3.1. Popis Prostory, kde se skladují suroviny, vedlejší produkty a odpad, lze čistit často. Program čistění může zahrnovat veškeré konstrukce, zařízení a vnitřní povrchy, nádoby na skladování materiálu, odpady, dvory a komunikace. Dosažené ekologické přínosy Přijetí důkladného čistění a úklidu jako pravidelné činnosti snižuje páchnoucí emise, hygienická rizika a problémy s obtěžováním škůdci. Vzájemné účinky médií Během čistění se spotřebuje voda, ačkoliv rozsah toho závisí na objemu suchého čistění předtím, než se voda použije. M ohou existovat příležitosti pro opakované použití vody ze zdrojů uvnitř závodu a ČOV. Provozní údaje Pokud se zbytky mletého masa, zvláště směsi masa pro výrobu salámů nebo párků ze zařízení,jako jsou kutry a nabíječky a odpad z podlah ponechají ležet, přilepí se na povrch a značně ztíží pozdější čistění. Čistění takového zařízení okamžitě po skončení produkce sníží na minimum námahu při čistění a potřebu vody a detergentů. Zbytky mletého masa mohou být odstraňovány ručně jak je prakticky nejlépe možné a předtím, než se provede čistění a odeslání do kafilérie. Jestliže se nádoby na materiál často vyprazdňují a čistí, např. každý den, rozkládající se a páchnoucí materiály se v nich nemohou hromadit delší dobu. Zpoždění při jejich expedici může poskytnout dostatek času na to, aby se materiál zkazil, a pokud jeho skladování, zvláště špatně řízené skladování, v závodě pokračuje i jen krátce, mohou vzniknout problémy se zápachem. Problémy se zápachem mohou mít i závody s rychlou obrátkou čistého materiálu, jestliže se nedodržuje správná hygienická praxe. Například vytříděné ovoce a zelenina, slupky a odřezky a organický odpad mají být vyprazdňovány denně. Použitelnost Technologie je použitelná ve všech závodech FDM . Příklady výroben Používá se hojně, např. ve skladech ovoce a zeleniny.. Literatura [41, Nordic Council of M inisters, 2001]

4.3.11 Používání hydrantů s vodoměry nebo vysokotlakých maloobjemových stříkaček (HPLV) pro čistění nákladních automobilů Popis Používání hydrantů s vodoměry nebo vysokotlakých maloobjemových stříkaček (HPLV) pro čistění nákladních automobilů může snížit spotřebu vody a znečistění odpadní vody. 387

Kapitola 4 Dosažené ekologické přínosy Snížená spotřeba vody a znečistění odpadní vody Provozní údaje Uvádí se, že se tímto způsobem myjí kontejnery na hroznové víno. Voda z čistění se vypouští. Použitelnost Technologie je použitelná ve všech závodech FDM , kde se materiály dopravují nákladními automobily Ekonomika Snížené náklady na vodu a na čistění odpadní vody Příklady výroben Používá se v závodech zpracovávajících víno. Literatura [134, AWARENET, 2002]

388