Valorificarea Subproduselor Si Minimizarea Deseurilor Din Industria Panificatiei [PDF]

Zitiervorschau

Universitatea Vasile Alecsandri din Bacău, Facultatea de Inginerie, Specializarea I.B

VALORIFICAREA SUBPRODUSELOR ȘI MINIMIZAREA DEȘEURILOR DIN INDUSTRIA PANIFICAȚIEI

Coordonator: Prof. univ. dr. ing. Lucian Gavrilă

Student:

2012

Cuprins 0

Cuprins.................................................................................................1 1. Introducere.........................................................................................................2 2. Industria panificației folosind ca materie primă făina neagră......................3 3. Reţeta de fabricaţie pentru pâinea neagră obţinută prin procedeul direct..7 4. Surse de deșeuri din industria panificației......................................................9 5. Tratarea deșeurilor din industria panificației...............................................11 6. Sisteme de pretratare......................................................................................11 7. Tratarea biologică…………………………………………………………….15 8. Tratamentul aerobic…………………………………………………………..15 9. Tratarea biologică anaerobă…………………………………………………19 10. Controlul poluării aerului……………………………………………………19 11. Managementul deșeurilor solide……………………………………………..21 12. Producție mai pură în industria de panificație……………………………...21 Bibliografie...............................................................................................................23

Valorificarea subproduselor și minimizarea deșeurilor din industria panificației 1

1. Introducere Industria de panificație este una din industriile cele mai importante de produse alimentare și variază în funcție de producție și de proces. În mod tradițional, produsele de panificație pot fi clasificate ca pâine, produse de panificație (de ex. plăcinte, produse de patiserie) și produse de specialitate (prăjituri, biscuiți, gogoși, specialități de pâine). În martie 2003 existau în SUA (tabel 1) mai mult de 7000 de operațiuni de panificație, cu mai mult de 20.000 de angajați. Mai mult de 50 % din întreprinderile de panificație erau mici, având mai puțin de 100 de angajați[1]. Industria de panificaţie a avut o rată de creştere relativ scăzută. Vânzările anuale ale industriei au fost de 14.7 miliarde dolari, 16.6 miliarde dolari, şi de 17.7 miliarde dolari în 1998, 2000, respectiv, 2002; unitățile medii de vânzări pe săptămână au fost de 9.890 dolari , 10.040 dolari, 10.859 dolari în timpul aceloraşi perioade. Vânzările din industrie au crescut 6,5%, doar 1,6% înainte de rata agravată a inflaţiei , în conformitate cu www.bakerynet. com. Producția marilor instalații de panificație contribuie cu mai mult de 80% din aprovizionarea pieței, în timp ce brutăriile de bază vând mai puțin de 5%.[1] Principiile coacerii pâinii au fost stabilite pentru cateva mii de ani. Un proces de panificație tipic este ilustrat în figura 1. Echipamentele importante includ moara, malaxor/mașina de framântat, formator de chifle și pâine, fermentator, cuptor de coacere, faza de răcire, cazane. Procesele principale sunt măcinarea, amestecarea, fermentarea, coacerea şi depozitarea. Fermentarea și coacerea funcționează în mod normal la 40 oC, respectiv, 160-260oC. În funcţie de logistică şi de piaţă, produsele pot fi stocate la 4-20oC. Făina, drojdia, sarea, apa şi uleiul / grăsimea sunt ingredientele de bază, în timp ce amelioratorii pâinii (agenţi de tratare a făinii), de obicei, vitamina C (acid ascorbic) și conservanţii sunt incluse în procesul de comercializare a producţiei de pâine. Făina din grâu (de exemplu, hard wheats în Statele Unite şi Canada) are un conţinut mai mare de proteine şi gluten. Drojdia este utilizată pentru a introduce fermenta ția anaerobă, care produce dioxid de carbon. Adăugând o cantitate mică de sare dă aromă pâinii, şi poate ajuta ca procesul de fermentare să producă pâine cu un volum mai bun, precum şi textură. O cantitate foarte mică de ulei vegetal păstrează produsele moi şi face mai uşoară trecerea aluatului prin procedeele de fabricație. O altă componentă importantă în producţie este apa, care este folosită pentru a produce aluatul. Pâinea bună ar trebui să aibă un anumit procent bun de apă. Vitamina C, un ameliorator de pâine, întăreşte aluatul şi-l ajută la creşte. Conservanții, cum ar fi acidul acetic, sunt folosiți pentru a asigura prospeţimea produselor şi de a preveni învechirea pâinii. Raportul de făină în apă este în mod normal 10: 6; în timp ce altele sunt de cantități foarte mici [3–6]. Tabel 1. Piața industriei de panificație în SUA Nr. de angajați Necunoscut 1 2-4 5-9 10-24 25-49 50-99 100-249 250-499 500-999

Nr. de întreprind eri 1.638 644 1.281 942 1.117 501 287 305 130 70

Procentul întreprinderilor 23,65 9,30 18,50 13,60 16,13 7,23 4,14 4,80 1,88 1,01

Totalul de angajați N/A 644 3.583 6.138 16.186 17.103 18.872 45.432 43.251 45.184

Totalul vânzări

de Medie angajați/întrepind eri N/A N/A 487 1 505,5 3 753 7 1.208,1 14 1.578,7 34 2.351,7 66 10.820,5 149 6.909,1 333 3.255 645 2

1000-2.499 2.500-4.999 10.000-14.999 Total/medie

7 2 1 6.925

0,10 0,03 0,01 100,00

8.820 7.295 11.077 223.585

N/A 760,2 N/A 28.628,8

1.260 3.648 11.077 32

Notă: Datele includ pâine, prăjituri şi produse din domeniu (codul industriei americane 2051), biscuiți (codul industriei americane 2052), produse de panificație congelate, exceptând pâinea (codul industriei americane 2053), vânzările sunt în dolariSUA. Sursa: Ref. 1.

În timpul procesului de fabricație, apa fierbinte de 40–50 0C amestecată cu detergenţi este utilizată pentru spălarea plăcilor de copt, formelor şi a tăvilor. Coacerea este în mod normal operată pe un singur schimb de opt ore și producția se face în primele ore ale dimineții.

Grâu

Măcinare

Preparare aluat

Aluat de tort (mixare) Fermentare

Modelare

Fermentare a

Formare chifla

Fermentare

Coacere Racire Produse

Topirea grasimii (fatfry)

Coacere

Fermen tare Coacere

Finisare

Produse

Produse Finisare

Produse Fig.1 Diagrama generală a procesului de producție din industria panificației

2. Industria panificației folosind ca materie primă făina neagră Materiile prime folosite în industria de panificaţie sunt: făina, apa, drojdia, sarea. Făina constituie principala materie primă.

3

Componenţii chimici ai făinii sunt aceeaşi ca şi ai bobului de grâu, proporţia lor fiind diferită. Făina conţine: hidraţi de carbon, substanţe proteice, substanşe grase, vitamine, enzime, substanţe colorante, substanţe minerale. Hidraţii de carbon (zaharuri sau glucide) sunt substanţe organice care conţin în moleculă carbon, hidrogen, şi oxigen. Sunt componenţi care se găsesc în cantitatea cea mai mare de făină (peste 80%) şi au un rol deosebit în procesul de fabricare a pâinii. Amidonul se prezintă ca o pulbere albă amorfă, fără gust şi fără miros, insolubil în apă rece. În apă caldă granulele se umflă, învelişul crapă şi se formează un ulei. Această proprietate se numeşte gelatinizarea amidonului şi are un rol important în procesul de coacere. Gelatinizarea se produce la 60 - 65º C . Maltoza se găseşte în proporţie mică în făină, dacă aceasta a fost conservată în bune condiţii. Zaharoza se găseşte în făină în proporţii de 2-3 % , procentul minim trebuie să fie de 2% pentru ca prima fază a fermentării, a aluatului să se desfăşoare în condiţii corespunzătoare. Glucoza face parte din zaharuri cu moleculă simplă şi se găseşte în făină în cantitate mică (0,1- 0,25 %). Celuloza este un hidrat de carbon cu moleculă foarte complexă care se găseşte în cantitate mai mare în făină neagră deoarece aceasta conţine o cantitate mai mare de tărâţe. Dextrinele sunt hidraţi de carbon cu moleculă mai mică decât a amidonului. Ele au un rol favorabil când se găsesc în cantităţi mici deoarece dau culoarea brun-roşcată şi gustul dulce cojii de pâine. Substanţele proteice sunt substanţe organice care conţin în moleculă C, H, O, N şi uneori P şi S. Cele mai importante substanţe proteice sunt gliadina şi gluteina, care împreună formează glutenul. Substanţele grase se găsesc în făină în diferite proporţii şi cantitatea lor creşte cu creşterea gradului de extracţie. Enzimele sau fermenţii sunt substanţe care au rol de catalizator în reacţiile ce se produc în organismele vii. Substanţele colorante dau făinii culoarea alb-gălbui mai mult sau mai puţin pronunţată. Substanţele minerale provin în făină în special din învelişul bobului de grâu deosebindu-se prin gradul de extracţie. Calitatea făinii utilizată în procesul de panificaţie se determnină prin analize de laborator. Culoarea făinii depinde de natura seminţelor de grâu, de felul cum se separă endospermul de înveliş, de mărirea particulelor de făină, de conţinutul de substanţe colorante şi în mod deosebit de gradul de extracţie. Mirosul făinii trebuie să fie plăcut, fără iz de mucegai, de rânced sau alte mirosuri străine, iar gustul acestora trebuie să fie puţin dulceag, nici amărui şi nici acru. Fineţea făinii este determinată de mărimea particulelor componente care fac ca făina să fie moale (netedă) când are particule fine şi aspră, grişată,când are particule mari. Umiditatea este o caracteristică foarte importantă a făinii care influienţează direct randamentul în panificaţie, precum şi calitatea produsului finit. După umiditate, făina se clasifică în: făină uscată (u 15 %). Aciditatea făinii se exprimă în grade care reprezintă numărul de centimetri cubi de NaOH 0,1 n folosiţi la neutralizarea acizilor din 100 g făină. O problemă impotantă o reprezintă verificarea prealabilă a făinii în ceea ce priveşte gradul de infectare cu bacilul mezenteric, mai ales în lunile călduroase, când prezenţa acestui bacil produce alterarea pâinii de ,,întindere” sau ,, boala cartofului”. Verificarea în această privinţă se face prin metoda probei de coacere. Drojdia de panificaţie: 4

Drojdia se foloseşte în panificaţie în calitate de afânător biochimic. Ea aparţine genului Saccharomyces, specia Saccharomyces Cerevisae, şi datorită echipamentului său enzimatic, poate să fermenteze toate zaharurile din aluat. Poate prezenta trei forme: uscată, presată sau lichidă. Drojdia presată şi drojdia uscată se obţin în fabrici de drojdie, iar drojdia lichidă în fabrica de pâine. Drojdia uscată are puterea de creştere, raportată la substanţa uscată, egală cu 65-75 % din cea a drojdiei presate. Drojdia uscată se fabrică şi sub formă de drojdie uscată protejată sau drojdie uscată instant. Drojdia uscată protejată are adăugaţi antioxidanti şi emulgatori. Puterea ei de creştere raportată la substanţa uscată reprezintă 80-90% din cea a drojdiei presate. Drojdia uscată instant are adăugaţi emulgatori şi are o activitate bună în aluat. Toate formele de drojdie uscată trebuie rehidratate în apă caldă (30-43oC), utilizând 4-6 părţi de apă şi o parte de drojdie uscată, timp de 5-10 min. Emulgatorii uşurează rehidratarea drojdiei şi astfel ajută la reducerea solubilizării componentelor celulei de drojdie. Nu se recomandă pentru rehidratare apă rece, deoarce procesul de rehidratare este încetinit şi creşte cantitatea de substanţe solubilizate din celula de drojdie care include glutationul. Acesta este un reducător care activează proteoliza din aluat, slăbind astfel structura glutenică din aluat. Sarea : Sarea care conţine 39,35 % sodiu este un ingredient nelipsit în marea majoritate a produselor de panificaţie, influenţând dezvoltarea reţelei glutenice a aromei produselor respective. Este un lucru obţinut prin adaosul sării în aluat ducând la prelungirea tipului de malaxare necesar pentru dezvoltarea completă a aluatului, motiv pentru care mulţi brutari adaugă sarea mai târziu la malaxare.În scopul de a determina exact influenţa sării asupra procesului tehnologic aceasta s-a adăugat la începutul malaxării. În cazul utilizării metodei directe durata de malaxare a crescut odată cu creşterea aportului de sare fină cu 28 % mai lung în cazul unui adaos de sare de 2,1 %. Creşterea adaosului de sare a fost direct proporţională cu cerinţele de malaxare pentru ambele tipuri de procese. Reducerea adaosului de sare atrage după sine reducerea timpului de malaxare şi este posibil să amelioreze calitatea pâinii. Influenţa sării asupra fermentării drojdiei s-a stabilit prin determinarea vitezei de producere a gazelor şi a timpului de dospire a aluatului. Influenţa sării asupra modificării aromei a fost testată pe un eşantion de 18 persoane, la 3 zile după coacere. Concluzia a fost că adaosul de sare poate fi redus la circa 1,7 % , fără ca aroma produsului să aibă de suferit. Dacă adaosul de sare scade sub 1,7 % aroma produsului se modifică. Apa: Apa are un rol major în formarea aluatului. La prepararea aluatului pentru fabricarea produselor făinoase se utilizează apă potabilă, în cantităţi care variază în funcţie de reţeta de fabricaţie a produsului. Rolul apei în aluat este dintre cele mai importante, deoarece în prezenţa ei particulele de făină se hidratează şi se formează glutenul, care condiţonează obţinerea aluatului. La o cantitate insuficientă de apă nu se asigură formarea completă a glutenului, obţinându-se un aluat de consistenţă mare, cu elasticitate redusă. Această situaţie este caracteristică în cazul biscuiţilor şi pastelor făinoase. La fabricarea produselor de panificaţie aluatul prea consistent conduce la obţinearea produselor cu volum mic şi pori nedezvoltaţi. 5

Atunci când apa absorbită de făină la frământare este insuficientă pentru desfăşurarea în bune condiţii a gelificării amidonului din aluatul supus coacerii, produsele rezultate au miez sfărâmicios, se usucă şi se învechesc repede. Folosirea unei cantităţi mari de apă conduce la aluat moale, cu rezistenţă slabă, ceea ce este specific pentru produsele de patiserie care se coc în tăvi. În cazul produselor de panificaţie, aluatul de consistenţă prea redusă dă produse aplatisate şi cu porozitate grosieră. Pentru aceeaşi cantitate de apă, consistenţa aluatului variază cu calitatea făinii, cea puternică dând aluatului o consistenţă mai mare faţă de făina slabă. Apa trebuie să fie potabilă, îndeplinând condiţiile stabilite din standard în ceea ce priveşte compoziţia chimică şi microbiologică. Este obligatoriu ca apa să nu aibă gust sau miros străin, care ar putea modifica proprietăţile senzoriale ale produselor. La folosirea apei, un rol important îl are duritatea ei. Sărurile de calciu şi magneziu, care formează duritatea apei au acţiune pozitivă pentru însuşirile glutenului (1 grad duritate reprezintă 10 mg CaO sau 7,14 mg MgO, într-un litru de apă). Se recomandă apele cu duritate medie(5...10 grade duritate) şi duritatea mare(10...20 grade duritate). Cele cu duritate foarte mare sunt alcaline şi au acţiune negativă asupra calităţii aluatului. În aceste cazuri este necesară dedurizarea apei. Foarte importantă este încărcătura microbiologică a apei. Ea trebuie să conţină maximum 20 microorganisme/ml şi să nu conţină bacterii coliforme. Materiile auxiliare. Principalele materii auxiliare sunt: - făina de secară, făina de porumb, făina de orz, făina de ovăz, făina de cartofi, pasta de cartofi, fulgii de cartofi, făina de soia şi alte produse de soia: grişuri de soia, texturatele de soia, concetrate proteice de soia, izolate proteice de soia, fibrele de soia, tărâţa de soia, germeni de grâu (ulei de germeni de grâu, germeni de grâu stabilizaţi) produse şi substanţe de îndulcire (monozaharide, dizaharide, polizaharide, produse pe baza de zaharoză), malţ, dextroz, extract de malţ, diamalţul, malţul diastatic, malţul diastatic uscat, malţul non-diastatic, făina de malţ, malţuri speciale: malţuri dextrinizate, malţuri caramel, malţuri brune; - substanţe grase: uleiuri vegetale, unt, margarină, grăsimea de porc, alte grăsimi, lecitină şi alte produse pe bază de lecitină, emulsii concentrate de grăsimi; - laptele şi produsele lactate: laptele de consum, smântână, laptele praf integral, laptele praf degresat, laptele praf proteinizat, laptele praf cu malţ, lactoza, cazeinat de sodiu, zer lichid, zerpan praf, unilact, zeromaz, zerovit, maltolact, cicolact, brânzeturi, untul; - legume şi fructe proaspete şi procesate, semifabricate din legume şi fructe: pulpe, marcuri, sucuri, gemuri, jeleuri, marmelade, dulceaţă, magiun, fructe confiate, compoturi; - ouă şi derivate din ouă; ouă melanj, pulbere de ouă; - carne şi produse din carne; - peşte şi produse din peşte; - pudră de cacao; - cremogen din germeni de grâu şi porumb; - făină de carne, făină de peşte; - făină de arahide, de susan; - şrotul de bumbac; - extracte proteice din ierburi şi alge; - concentrate din drojdie; - gluten vital; - fibrele alimentare; 6

- aditivi alimentari: coloranţi alimentari, substanţe conservante, antioxidanţi, substanţe de emulgere, de stabilizare, de sechestrare, îngroşare, gelificare, autoaglomerare, edulcoranţi, substanţe de reglare a acidităţii, aromatizanţi, substanţe oxidante pentru întărirea proteinelor formatoare de gluten, substanţe pentru slăbirea proteinelor formatoare de gluten, substanţe chimice pentru afânare, substanţe formatoare de spumă, substanţe pentru tratamentul de suprafaţă a produselor şi pentru albire, aditivi biochimici.

3. Reţeta de fabricaţie pentru pâinea neagră obţinută prin procedeul direct Reţeta de fabricaţie pentru pâine neagră obţinută prin procedeul direct este prezentată în tabelul nr. 4: Tabelul nr. 4: Materii prime si auxiliare Regimul tehnologic Materii prime si auxiliare Făină neagră Apă potabilă Drojdie comprimată Sare Regimul tehnologic Temperatura apei Temperatura semifabricatului - iniţială - finală

U.M.

Aluat

Total

kg l kg kg

163,3 7439,30 173,58 235,57

163,3 7439,30 173,58 235,57

29-30 31-32

Durata frământării Durata fermentării Aciditatea - iniţială - finală

min min grade

-

Durata de dospire finală Temperatura finală a bucăţilor de aluat Aciditatea finală a bucăţilor de aluat Temperatura de coacere Durata coacerii

min °C

40-50 30-31

-

grade °C min

6-6,5 225-235 55-60

-

°C

19-21 110-120 4,5-5 5,5-6

7

Faina Recepție calitativă și cantitativă

Depozitare Formarea amestecului de faină

Apa

Drojdie

Recepție calitativă și cantitativă

Pregătire apă încălzire

Sare

Receptie calitativa si cantitativa

Receptie calitativa si cantitativa

Dozare

Dozare

Transformarea in suspensii

Dozare

Dizolvare

Filtrare Filtrare

Cernerea

Activare

Frământare aluat Fermentare Refrământare Divizare

Premodelare Predospire Modelare Dospire finală Coacere Așezare în navete, rastele

Transport Livrare

Racire Feliere, ambalare

Depozitare

8

3.1. Descrierea procesului tehnologic de fabricare a pâinii negre În cuva malaxorului se introduce emulsia de drojdie obţinuta prin amestecarea drojdiei şi apei calde la temperatura de 30-35°C în proporţie de 1 kg drojdie şi 5 litri de apă, în prealabil filtrată, apoi se adaugă circa 50 kg făină şi circa 25 litri apă, se frământă 4-5 minute, după care se adaugă soluţia obţinuta din 1,9 kg sare, filtrată, restul de 50 kg făină, se continuă frâmântarea, când se adaugă restul de circa 35 litri apă. Frământarea continuă 15-16 minute şi se consideră terminată când se obţine un aluat de o consistenţă normală, ce se desprinde uşor de pe braţul malaxorului şi de pe pereţii cuvei, nu se lipeşte de mâna operatorului, pare uscat la pipăit. Urmează fermentarea aluatului timp de 110-120 minute. Temperatura apei tehnologice folosită la prepararea aluatului se stabileşte funcţie de temperatura semifabricatului care trebuie să fie de 29-30°C. De temperatura făinii şi de temperatura din sala de fabricaţie şi de anotimp. Aluatul frământat are o aciditate de 4,5-5 grade. Sfârşitul fermentării aluatului se apreciaza: - prin metode practice, organoleptice; - prin determinări de laborator.

4. Surse de deșeuri din industria panificației Industria panificației este una dintre cele mai mari utilizatoare de apă din Europa și SUA. Consumul zilnic de apă în industria de panificație variază de la 10.000 la 300.000 gal/zi. Mai mult de jumătate din apă este descarcată ca apă uzată. Confruntându-se cu înmul țirea regulilor tot mai stricte de eliberare a apelor uzate și costurilor de pretatare, mai mulți producători de panificație au recurs la conservarea apei, tehnologii curate și prevenirea poluării în procesele de producție. Cum se arată în fig. 1, aproape fiecare operație poate produce deșeuri și apă uzată.

4.1. Zgomotul Zgomotul provine de obicei de la aerul comprimat și de la funcționarea mașinilor. Nu doar deranjează locuitorii din apropiere, ci poate afecta și auzul muncitorilor din industrie. Este raportat că sunetul mai mare de 5 dB(A) mai sus de fundal poate fi deranjant pentru oameni. Un sondaj al expunerii lucrătorilor din industria de panificaţie a arătat că gama medie este 78–85 dB(A), cu o valoare medie de 82 dB(A). Dopurile pentru urechi pot ajuta efectiv la reducerea suferin ței. Alte măsuri de control includ reducerea sursei de zgomot, utilizarea de carcase, reducerea reverberației și reducerea timpului de expunere.

4.2. Poluarea aerului Poluarea aerului se datorează emisiilor de compuși organici volatili (COV), mirosului, prafului de la măcinare şi a agentului frigorigen. COV-le pot fi eliberate în multe procese operaţionale incluzând fermentaţia drojdiei, procesele de uscare, procesele de ardere, sisteme de tratare a reziduurilor și fabricarea ambalajelor. Praful de măcinare vine de la scurgerea prafului din făină. Refrigerantul provine de la scurgerea emisiilor de la sistemele de răcire sau de refrigerare. Toate acestea pot provoca probleme grave de mediu. Metodele de control pot include tratamentul COV-lor şi a mirosului, evitarea utilizării refrigeranţilor interziși prin lege, precum și utilizarea ciclică a agenților frigorigeni.

9

4.3. Apele uzate Apele uzate din brutării sunt generate în principal de operațiile de curățare, incluzând echipamentele de curăţare şi spălarea podelei. Aceasta poate fi caracterizată ca încărcare mare, debit fluctuant . Raportul apei consumate la producție este aproximativ de 10, frecvente industriei alimentare, mult mai mare decât cea de 5 în industria chimică şi 2 în industria hârtiei și textilă [3,6]. În mod normal, jumătate din cantitatea de apă este utilizată în proces, în timp ce restul este utilizată pentru spălare (de exemplu, spălarea echipamentelor, podelei şi a containelor). Valorile caracteristice pentru producţia de ape uzate sunt prezentate în tabelele 24 [3,8,9]. Produse diferite pot conduce la valori diferite de ape uzate produse. Aşa cum se arată în Tabelul 2, producţia de produse de patiserie poate produce o cantitate mult mai mare de ape uzate decât celelalte. Valorile fiecărui element pot varia în mod semnificativ după cum s-a demonstrat în Tabelul 3. Apele reziduale provenite de la instalaţiile de fabricare a prăjiturilor au rezistenţă mai mare decât cele provenite de la instalaţiile de panificație. PH-ul se încadrează în intervalul acid-neutru, în timp ce consumul biochimic de oxigen (CBO5) este de la câteva sute la câteva mii mg/L, și este mult mai mare decât cel de la apele interne. Suspensiile solide (SS) din instalațiile de fabricare a prăjiturilor este foarte mare. Grăsimea din industria de panificaţie este, în general, mare, și rezultă din operațiile de producție. Puterea deşeurilor şi debitul sunt foarte dependente de operații, de dimensiunea instalațiilor și de numărul de lucrători. În general vorbind, instalațiile cu produse de pâine, chifle şi cornuri, care sunt denumite coacere uscată, echipament de producție (de exemplu, cuve de amestecare și tăvi de copt) sunt curăţate și uscate, iar podelele sunt măturate înainte de a fi spălate. Apele reziduale de la curăţire prezintă o rezistență scăzută şi în principal conţine făină şi grăsime (tabelul 8.3). Pe de altă parte, producţia de prăjituri generează deșeuri cu o rezistență mai mare, conţinând grăsime, zahăr, făină, ingrediente de umplere și detergenți. Datorită naturii fiecărei operațiuni, rezistența apelor uzate se modifică la momente diferite de funcționare. Aşa cum se arată în tabelul 8.3, CBO5 mai mare, SS, suspensii solide totale (TS) și grăsimea sunt observate de la 1 la 3 AM, rezultând din rata debitului mai scăzută a apelor reziduale după miezul nopţii. Apele reziduale din industria panificației nu dispune de elemente nutritive; valoarea nutritivă scăzută conferă BOD5: N: P din 284: 1: 2 [8,9]. Acest lucru indică faptul că pentru a obţine rezultate mai bune de tratare biologică, trebuie sa fie adaugate elemente nutritive suplimentare în sistem. Existenţa uleiului şi grăsimilor intarzie, de asemenea, transferul masei de oxigen.Toxicitatea data de detergentul in exces utilizat în operaţiunile de curăţare poate reduce eficienta tratamentului biologic. Prin urmare, pre-tratarea apelor uzate este întotdeauna necesară. Tabelul 2. Totalul producţiei de deşeuri din industria de panificatie

10

Furnizor

Produse

Pâinea şi corn din pâine Patiserie

Pâinea şi corn din pâine Plăcinte și 6000 cârnați rulouri Prăjituri, 74 biscuiți,gogoși și pâini persane

Produse principale

Producția de ape CCO (kg/tonă de Contribuţia reziduale producție) la încărcarea CCO(L/tonă de ului total (%) producție) 230 1,5 63 18

29

-

-

Referință: sursa 3

4.4. Deșeuri solide Deşeuri solide generate de industria de panificație sunt în principal resturi de aluat şi deșeuri de produse nespecificate și ambalaje. Deșeurile solide sunt materiile prime pierdute, care pot fi recuperate prin coacerea resturilor de aluat pentru a produce pesmet şi prin trimiterea pâinii învechite la crescătorii de porci, aceștia utilizând-o ca furaj pentru porci.

5. Tratarea deșeurilor din industria panificației În general, deşeurile din industria de panificație nu sunt toxice. Acestea pot fi împărţite în deşeuri lichide, deşeuri solide, deșeuri gazoase. În faza lichidă, există un conţinut ridicat de poluanţi organici printre care consumul chimic de oxigen (CCO), CBO5, precum şi grăsimi, uleiuri, unsori (GUU) şi SS. Apele uzate sunt , în mod normal, tratate prin procedee fizice, chimice și biologice. Tabelul 3. Caracteristicile apelor uzate din industria panificației Tipul industriei Instalație de panificație Instalație de prăjituri Instalații variate Instalații nespecificate

pH

SS (mg/L)

TS (mg/L)

6,9-7,8

CBO5 (mg/L) 155-620

130-150

708

Unsori (mg/L) 60-68

4,7-8,4

2.240-8.500

963-5.700

4.238-5.700

400-1.200

5,6

1.600

1.700

-

630

4,7-5,1

1.160-8.200

650-13.430

-

1.070-4.490

Referinta 8,9

Tabelul 4. Caracteristicile deșeurilor medii într-un interval de timp specificat într-o instalație de prăjituri

Interval de timp 2 am-8 am 9 am-12 am 1 pm-6 pm 7 pm-12 pm 1 am-3 am

pH 7,9 8,6 8,1 8,6 8,9

CBO5 (mg/L) 1480 2710 2520 2020 2520

SS (mg/L)

TS (mg/L)

834 1080 795 953 1.170

3610 5310 4970 3920 4520

Unsori (mg/L) 428 457 486 739 991

11

6. Sisteme de pretratare Pretratarea sau tratamentul primar reprezintă o serie de operaţiuni fizice şi chimice, care precondiţionează apele reziduale, deasemenea elimină și unele dintre deşeuri. Tratamentul este de obicei aranjat în ordinea următoare: depistarea, egalizarea şi neutralizarea debitului, separarea opţională a GUU, acidificarea opţională, coagularea-sedimentarea și flotaţia aerului dizolvat. Pretratarea apelor uzate de panificaţie este prezentată în figura 2. În industria de panificaţie, pretratarea este întotdeauna necesară deoarece deşeurile conţin SS ridicat şi GUU flotabil. Pretratarea poate reduce încărcarea de poluanţi în procesele biologice şi/sau chimice de tratare ulterioare; astfel se poate proteja echipamentul de process. În plus, pretratarea este de preferat din punct de vedere economic, în comparaţie cu tratarea biologică şi chimică.

6.1. Egalizarea şi neutralizarea de debit În instalaţiile de panificaţie rata şi încărcarea debitului apelor uzate variază semnificativ in funcţie de timp, aşa cum este ilustrat în Tabelul 4 [8,9]. Este mai economică utilizarea unui rezervor de egalizare a fluxului pentru a atinge maximul necesităţii de descărcare. Totuşi, prea mult timp de fixare poate rezulta într-un mediu anaerob. O scădere a pH-ului şi mirosurile neplacute sunt probleme frecvente în timpul operaţiunilor

6.2. Sortarea Sortarea e ste utilizată pentru a elimina particulele aspre din influent. Există deschideri de ecran diferite variind de la caţiva mm (denumite ca microecran), la mai mult de 100 mm (denumite ca ecran grosier). Deschiderile ecranului grosier variază de la 6 la 150 mm. Deschiderile de ecran fine sunt mai puţin de 6 mm. O deschidere mai mică poate avea o eficienţă de eliminare mai bună; cu toate acestea, sunt observate intotdeauna probleme operaţionale, cum ar fi înfundarea și pierderea capătului superior. Ecrane fine realizate din material inoxidabil sunt adesea folosite. Principalii parametri de proiectare includ viteza, selectarea deschiderilor de ecran şi pierderile superioare prin intermediul ecranelor. Operaţiile de curăţare şi de eliminare a deşeurilor trebuie să fie luate în considerare. Capacitatea de proiectare a ecranelor fine poate fi la fel de mare ca 0.13 m3/sec; pierderile superioare variază între 0.8 - 1.4 m. În funcţie de proiectare şi funcţionare, eficienţele de eliminare a CBO5 şi SS sunt de 5-50% si 5-45%, respectiv [8,9].

6.3. Separarea GUU Aşa cum apele uzate pot conţine cantităţi mari de GUU, un separator de GUU este, de altfel, recomandat pentru instalaţie. Figura 3 prezintă un exemplu de separare a GUU şi a sistemelor de recuperare [4]. GUU poate fi separat şi recuperat în vederea unei posibile reutilizări , precum şi reducerea dificultăţilor în tratamentul biologic ulterior.

12

Apă uzată Sortarea

Separarea GUU (Opțional)

Coagularea

Egalizarea și neutralizarea de debit Acidificarea (opțional)

Flotația aerului dizolvat

Sediment area

Tratarea biologică sau descărcare Fig.2. Diagrama de debit a procesului de pretratament a apelor uzate din panificație Centura de separator Colectarea apei reziduale uleioase

Rezervor de colectare a deșeului uleios

Fig.3 Etapa de separare a grăsimii, uleiului și unsorii (GUU)

6.4. Acidificarea Acidifierea este opţională, depinzând de caracteristicile deşeurilor. Datorită prezenţei de GUU, un acid (de exemplu, H2SO4 concentrat), se adaugă în rezervorul de acidificare; hidroliza 13

materiilor organice se poate produce, îmbunătăţind biotratarea. Grove et al. [10] au conceput un sistem de tratare cu acid azotic, pentru a rupe emulsiile de grăsime, urmat de un proces cu nămol activ. O scădere de 99% a CBO5 şi un efluent de CBO5 de mai puţin de 12 mg / L au fost obţinute la o încărcare de 40 lb CBO5/1000 FT3 şi un timp de staţionare de 87 de ore. Acidul azotic a furnizat de asemenea azot pentru un echilibru corespunzător de nutrienţi pentru biodegradare.

6.5. Coagulare-Floculare Coagularea este folosită pentru a destabiliza SS fin stabil , în timp ce flocularea este folosită pentru creşterea SS destabilizat, astfel încât SS să devină mai greu şi mai mare, suficient cât să se stabilezeze. Procesul de coagulare-floculare poate fi utilizat pentru a elimina SS fin din apele uzate din panificaţie. Acesta în mod normal actionează ca un proces de precondiţionare pentru sedimentarea şi/sau flotaţia aerului dizolvat. Apele uzate sunt precondiţionate de coagulanţi, cum ar fi alaunul. PH-ul şi dozele de coagulant sunt importante în rezultatele tratamentului. Liu şi Lien [11] au raportat că 90-100 mg/L de alăun şi clorură de fier au fost utilizate pentru tratarea apelor uzate de la o brutărie care producea pâine, prăjituri şi alte deserturi. Apele uzate au avut pH de 4.5, SS de 240 mg / L şi CCO de 1307 mg / L. Au fost atinse valori de 55% şi 95-100% pentru îndepărtarea de CCO şi respectiv SS. PHul optim pentru îndepărtarea de SS a fost de 6,0, în timp ce pentru îndepărtarea de CCO a fost de 6.0-8.0. A fost de asemenea constatat că FeCl3 a fost relativ mai eficace decât alăunul. Yim et al. [8] au folosit coagularea-flocularea pentru tratarea apelor reziduale cu o concentraţie mult mai mare a deşeurilor. Tabelul 5 prezintă rezultatele tratamentului. Datorită conţinutului organic ridicat , SS şi FOG, au fost aplicaţi coagulanţi cu un dozaj mare de 1300mg/L [8,9]. PH-ul optim a fost de 8.0. După cum s-a arătat, îndepărtarea celor trei elemente de mai sus a fost destul de ridicată, sugerând că procesul poate fi de asemenea utilizat pentru deşeurile de panificaţie de mare rezistenţă. Cu toate acestea, echilibrul dintre costul dozării chimice şi a eficienţei tratamentului trebuie să fie justificat.

6.6. Sedimentarea Sedimentarea, numită și clarificare/depunere, are un mecanism de lucru bazat pe diferența de densitate dintre SS și apă, care să permită pariculelor de SS de dimensiuni mai mari să se soluţioneze mai uşor. Pot fi folosite rezervoare dreptunghiulare, circulare, combinație floculatorclarificator și decantoare așezate pe mai multe niveluri.[6] Tabelul 5. Comparație între diferite metode de pretratare a deșeurilor din industria de panificație CBO5 SS GUU Coagulant Influent Eliminare Influent Eliminare Influent Eliminare (mg/L) (%) (mg/L) (%) (mg/L) (%) Sulfat feric 2780 71 2310 94 1450 93 Alăun 2780 69 2310 97 1450 96

6.7. Flotația aerului dizolvat Flotația aerului dizolvat (FAD) este, de obicei pus în aplicare prin pomparea bulelor de aer comprimate pentru a elimina SS fine şi GUU din apele uzate de la panificatie. Apa uzata este mai întâi stocata într-un aer presat, rezervor închis. Prin supapele de reducere sub presiune, aceasta intră în rezervorul de flotaţie. Având în vedere reducerea bruscă de presiune, bulele de aer se formează și iau naștere la suprafață în rezervor. SS și GUU aderă la bule de aer fine şi sunt transportate în sus. Dozele de coagulant şi controlul pH-ului sunt importante în eliminarea CBO5-ului, CCO-ului, GUU-ului și a SS. Alți factori de influență sunt conţinutul de substan țe solide şi raportul aer/substanțe solide. Condițiile optime de exploatare ar trebui stabilite prin experimente-pilot la scară. Liu şi gaj [11] au utilizat un FAD pentru a trata o apă uzată de la o 14

brutărie la scară largă. Apele reziduale au fost testate de alăun și clorură ferică. Cu tratamentul DAF, 48.6% din CCO și 69,8% din SS au fost eliminate în 10 minute la o presiune de 4 kg/cm2 și pH-ul 6.0. Mulligan [12] a folosit DAF ca o abordare de pretratare a deşeurilor de panifica ție. La o presiune de funcționare de 40-60 psi, s-au realizat reduceri de grăsime de 90–97%. Eficienţele de îndepărtare a CBO5-ului şi a SS au fost de 33–62% şi 59–90%, respectiv.

7. Tratarea biologică Obiectivul tratamentului biologic constă în înlăturarea elementelor biodegradabile dizolvate şi sub formă de pulberi în apele uzate. Este o parte esenţială a sistemului secundar de tratare biologică. Microorganismele sunt utilizate pentru descompunerea deseurilor organice [6,815]. Cu privire la tipurile diferite de creştere , sistemele biologice pot fi clasificate ca sisteme de creştere suspendată sau sisteme atașate de creştere. Tratamentul biologic poate fi, de asemenea, clasificat în funcţie de utilizareaoxigenului: aerobă, anaerobă şi facultativă. Întrun sistem aerob, materia organică este descompusă în dioxid de carbon, apă şi o serie de compuşi simpli. Dacă sistemul este anaerob, produsele finale sunt dioxidul de carbon şi metanul. Comparativ cu tratamentul anaerob, procesul biologic aerob este de calitate mai bună a efluentului, funcţionare ușoară, un timp mai scurt de reținere a substanțelor solide, dar costuri mai mari pentru aerare şi mai mult nămol activ. Atunci când se tratează efluentul de încărcătură mare (CCO> 4000 mg / L),tratamentul biologic aerob devine mai economic decât sistemul anaerob. Pentru a menţine o bună performanţă a sistemului , sistemul biologic anaerob necesităoperaţiuni mai complexe. În majoritatea cazurilor, sistemul anaerob este folosit ca un proces de pretratare. Sisteme suspendate de creştere (de exemplu, procesul cu nămol activat) şi sistemele ataşate de creştere (de exemplu, filtrul de scurgere) sunt două dintre principalele procese biologice deepurare a apelor uzate.Procesul cu nămol activ este cel mai frecvent utilizat în tratamentul apelor reziduale. Filtrul de scurgere este uşor de controlat şi are mai puţin nămol în exces. Acesta are rezistenţă mare de încărcare şi cost redus de energie. Totuși, costul ridicat de exploatare este dezavantajul său major. În plus,este mult mai sensibil la temperatură şi are probleme de miros. Considerentele globale trebuie să fie luate în considerare in alegerea sistemului potrivit.

Tratamentul aerobic Procedeul cu nămol activ

8. 8.1.

Un proces tipic cu namol activ este constituit din: procesul de pretratare (in special, de ecranizare si clarificare), bazinul de aerare (bioreactor), sedimentarea finala si din tratarea excesului de namol (tratamentul anaerob si procesul de deshidratare).Sedimentarea finala separa microorganismele din solutia de apa. Pentru a spori performanta rezultatului, majoritatea namolului de la sedimentare este recirculat in rezervorul/rezervoarele de aerare, in timp ce restul este trimis la tratamentul anaerob cu namol. Un proces complet al nămolului activ recomandat este prezentat în figura 4. Procesul cu namol activ poate fi un reactor plug-in-flux (PFR), un reactor tanc de amestecare (CSTR), sau secventierea reactorului lot (SBR). Pentru un PFR tipic, ratia lungimelăţime ar trebui să fie mai mare de 10 pentru aasigura debitul de incarcare . CStr are capacitatea de tampon mai mare din cauza naturii sale de amestecare completă, care este un beneficiu important la tratarea influentului toxic din industrii. Comparativ cu CSTR, PFR are nevoie de un volum mai mic pentru a obţineaceeaşi calitate a efluenţilor. Cele mai mari instalatii de tratare a deseurilor cu namol activ folosesc cateva CSTRs exploatate în serie. Aceste configuraţii pot dispune de avantajele ambelor CSTR şi PFR. Sbr este potrivit pentru tratarea apelor uzate cu debit mic si incontinuu. Se poateeconomisi 15

spaţiu, deoarece toate cele cinci etape principale umplerea, reacţionarea, soluţionarea, elaborarea şi inactivitatea sunt încheiate într-un singurrezervor. Funcţionarea sa este mult mai complexă decât CSTR si PFR şi, în cele mai multe cazuri, este adoptata exploatarea automată . Performanţa proc eselor cu nămol activ este afectată de caracteristicile influentului,de configurarea bioreactorului şi de parametrii de funcţionare. Caracteristicileinfluentului sunt debitul apelor uzate, concentraţia organică (CBO5 şi CCO),compoziţiile de nutrienti (azot si fosfor), GUU, alcalinitatea, metalele grele, toxinele,pHul şi temperatura. Configuraţiile bioreactorului includ PFR, CStr, SBR, membrana bioreactorului (MBR) şi aşa mai departe. Parametrii de funcţionare în tratare sunt concentraţia de biomasă (amestecarea concentratiei de substante solide alcoolice volatile in suspensie-MLVSS şi substanţele solide volatile în suspensie -VSS), incarcatura organica, alimente pentru microorganisme (A/M), oxigenul dizolvat (DO), namolul de retentie (SRT), timpul de retentie hydraulic (HRT), raportul namolului recirculat si suprafata si incarcatura suprafetei debitului hydraulic. Dintre acestia, SRT şi DO sunt cei mai importanţi parametri de control şi pot afecta semnificativ rezultatele tratamentului. Un SRT potrivit poate fi realizat prin pierderea rationala a nămolului de lacuratarea finala. DO în rezervorul de aerare trebuie să fie menţinut la un nivel uşorpeste 2 mg / L. Parametrii specifici de proiectare şi rezultatele de funcţionare sunt enumerate înTabelul 6. Datorită conţinut ului organic ridicat, nu este recomandat ca apele uzate de la panificatie să fie tratate direct prin procese aerobe de tratare . Totusi, existăcâteva cazuri prezente raportate în literatura de specialitate, inclusiv un studiu de laCompania Keebler [4]. Compania produce biscuiti si prajituri în Macon,Georgia.GUU si pH-ul apelor reziduale de la instalaţia de producţie au fost observate ca fiind mai mari decât valorile reglementate. Apele uzate au fost tratate printr-un proces aerob cu namol active, care au inclus un ecran de bare, sistemul de alimentare nutritiv, rezervorul de aerare, curatarea si rezervorul de stocare al namolului. Datorită cantităţilor mari de ulei în apă (Tabelul 7), două separatoare GUU, cum se arată din Figura 3 (discutate anterior), au fost instalate în zona de depozitare aoleomargarinei / unturii şi maşini de pulverizare a uleiului de nucă de cocos. Caracteristicile influentilor și efluenților, precum și parametrii de proiectare sunt prezentate în tabelul 7. Așa cum se arată, compania a avut rezultate favorabile ale tratamentului; efluentul a fost suficient de bun pentru descărcarea de gestiune directă la un curs de apă din apropiere. Datorită conţinutului sarac de nutrienţi în influent, acestia au fost alimentati direct înrezervorul de aerare. Nu tot azotul adăugat a fost consumat în tratament, astfel azot total Kjedahl (TKN), concentraţia în efluent a fost mai mare decât în influent. HRT mare în Tabelul 7 arată că procesul nu a fost de fapt economic. Tratarea apelor reziduale poate fi mult mai eficientă ca si cost în cazul în care deşeurile sunttratate mai intai printr-un proces anaerob şi apoi printr-un proces aerob . Tabel 6. Proiectarea şi performanta proceselor cu nămol activ Procesele cu nămol Extins activ

Convenţional

Rată înaltă

16

A/M(kg CBO5/kg MLSS*zi) MLSS (g/L) HRT (ore) SRT (zi) Eliminarea CBO5ului (%) VLR (kg CBO5/m3*zi)

0,06-0.2

0,3-0,6

0,5-1,9

4-7,5 18-36 20-30 >95

1,9-4 4-10 5-15 95

5-12 2-4 3-8 70-75

0,2-0,4

0,4-1,0

2-16

Alimentare cu nutrienţi Tanc de aerare

Pretratament Apă uzată

Sedime ntare finală

Recircularea nămolului activ Nămol primar

Deşeu din nămol activ

Digestie anaerobă

Depozitare biogaz

Combustibi l dublu pentru motor

Efluent final

Electr icitate

Deshidratare nămol

Nămol deshidratat

Fig. 4. Diagrama de proces a tratamentului cu nămol activ a deşeurilor din industria de panificaţie

8.2 Procesul de filtrare scurgere Procesele de crestere anexate aerobe includ filtre de scurgere (bioturn) si contactoare biologice rotative (RBC). În aceste procese, microorganismele sunt atasate pe medii solide si formeaza un strat de biofilm. Poluantii organici sunt mai întâi absorbiti la suprafata biofilmului, apar apoi reactii de oxidare, care imprastie complecsii organici într-un grup de compusi simpli, cum ar fi apa, dioxidul de carbon si nitrati. În plus, energia eliberata de oxidare împreuna cu materiile organice din deseuri este utilizata pentru întretinerea microorganismelor precum si sinteza de noi microorganisme. 17

Tabel 7. Rezumatul tratamentului apelor uzate în Compania Keebler Parametri

Influent: operaţiunile bazăa 51.200 5,6 1620 891 756 285 -

Debitul (gpd) PH TCCO (mg/L) SCCO (mg/L) TCBO5 (mg/L) SCBO5 (mg/L) TS (mg/L) FOG (mg/L ) TKN (mg/L ) PO4-P (mg/L )

Influent: operaţiileb

Efluentb

37.000 6,0 830 290 500 175 2 3

6,8 65 40 39 24 11b 3b 5 3

de

Ref sursa 4

Filtrul de scurgere

influent

recirculare

....... ....... ....... ....... ....... ..

recirculare

Curăţător

nămol

Fig. 5. Diagrama filtrului de scurgere pentru tratarea apelor uzate din industria de panificaţie Filtrul de scurgere poate fi utilizat pentru a trata apele uzate de panificatie. Mediile solide, cum ar fi roca si piatra sparta, lemnul si mediile plastice, rezistente chimic sunt ambulate în mod aleatoriu în reactor. Figura 5 arata un filtru de scurgere tipic, care poate fi utilizat pentru tratarea apelor uzate de panificatie. Suprafata si porozitatea sunt doi parametric importanti ai mediei de filtrare. O suprafata mare poate provoca acumularea unei cantitati mar de biomasa si poate rezulta o eficienta ridicata de tratament; o porozitate mare ar conduce la o rata mai mare de transfer de 18

oxigen si mai putin blocaj. O problema frecventa la scurgerea sistemelor de filtrare este cresterea în exces a microorganismelor, care poate provoca blocaje serioase în mediu si poate reduce porozitatea. Parametrii de proiectare tipici si datele de performanta pentru filtrul de scurgere aerob sunt enumerati în Tabelul 8. Keenan si Sabelnikov [14] au demonstrat ca un sistem biologic care contine un rezervor de amestec-aerare si filtru biologic (filtru de scurgere) a fost capabil sa elimine grasime si ulei în deseurile de panificatie. A fost realizata o reducere dramatica a continutului de GUU de la 1500 mg/L la mai putin de 30 mg/L. Acest sistem a fost destul de stabil în timpul a 20 de luni de functionare continua.

9. Tratarea biologică anaerobă Deseurile de panificatie contin niveluri ridicate de materii organice, GUU si SS, care sunt tratate prin metoda preferata a proceselor de tratament anaerobe. Exista diferite tipuri de procese anaerobe disponibile pe piata, cum ar fi CSTR, AF, UASB, AFBR, AC si ABR. Parametrii de functionare cei mai evidenti sunt concentratiile ridicate de SRT, HRT si biomasa. Procesele anaerobe au fost utilizate pe scara larga în tratamentul prelucrarii variate a produselor alimentare si a altor deseuri din moment ce au fost dezvoltate pentru prima oara la începutul anilor 1950. Figura 6 ilustreaza un proces tipic de tratament anaerob a apelor uzate de panificatie. În plus fata de cazarea tratamentului deseurilor organice, tratarea anaeroba poate produce metan care poate fi utilizat pentru producerea de energie electric (Fig.6). Dezavantajele însa includ complexitatea operatiunii, sensibilitatea la temperatura si toxicitate, consumul de timp la pornire si susceptibilitatea de a prelucra greu. Tabelul 9 ofera un rezumat al proiectarii si performantei proceselor specifice de tratament anaerobe. Procesele anaerobe sunt potrivite pentru o varietate de ape uzate de panificatie. De exemplu, un contactor anaerob a fost folosit cu success pentru tratarea apelor uzate de la o unitate de productie de produse gustari [13]. Rezistenta deseurilor a fost extrem de mare cum s-a demonstrat în Tabelul 10. Raportul CBO5 la CCO din ape uzate brute a fost de 0,44. Un reactor de contact anaerob a fost folosit, similar cu cel din Figura 6, cu exceptia faptului ca doua bioreactoare au fost legate în serie. Asa cum se arata în Tabelul 10, sistemul ofera rezultate bune de tratament. Eficienţa de eliminare a CBO5, CCO, TSS si GUU a fost de peste 96%. Fluxul tratat poate fi evacuat direct la sistemele de canalizare interne. În mod alternativ, un tratament ulterior aerob poate fi utilizat pentru a reduce si mai mult rezistenta deseurilor si efluentul poate fi apoi descarcat la cursul de apa. Tabel 8. Proiectarea şi performanţa filtrului de scurgere Tipul filtru

de Încărcătura CBO5-ului (kg/m3/zi) 0,07-0,4

Rată scăzută Rată de 0,2-0,45 mijloc Rată mare 0,5-1

Încărcătura apoasă (m3/m2/zi) 1-3

Adâncimea

CBO5 eliminat (%)

mediu

1,8-2,4

95

Rocă, zgură

3-7

1,8-2,4

-

Rocă, zgură

6-20

1-1,8

50-70

Rocă

10. Controlul poluării aerului În timp ce poluarea aerului în industria de panificatie nu poate fi grava, ea poate deveni un motiv de îngrijorare, daca nu este gestionata correct. Praful, COV si agentul frigorific sunt trei tipuri principale de poluanti atmosferici.

19

10.1. Praful Lucratorii din productia de faina sunt de obicei afectati de poluarea cu praf. Timpul de expunere de lunga durata la un nivel ridicat de expunere poate provocaboli de piele si de respiratie grave. Abordarile de control includ prevenirea scurgeriilor puternice de faina, aprovizionarea de instrumente de protectie a muncii si tratament ulterior. Filtre si epuratoare sunt frecvent utilizate.

10.2. Agent frigorific În depozitul de racire sau congelare sau transportul de produse de panificatie, este utiliyat o cantitate mare de agent frigorific. Clorofluorocarburile (CFC) si hidroclorofluorocarburi (HCFC) sunt agenti frigorifici comuni si pot deteriora stratul de ozon. Acestia pot fi retinuti în aer aproximativ 100 de ani. Datorita efectelor negative semnificative asupra mediului, produse chimice de schimb, cum ar fi hidrofluorocarburi (HFC), au fost dezvoltate si utilizate. O alta masura este prevenirea scurgerii de agent frigorific.

10.3. COV O serie de măsuri pot fi folosite pentru a controla poluarea COV, inclusiv filtre biologice și epuratoare. Biogaz efluent Reactor anaerob

degaz eificat or

Sedimaen tare finală

Nămol recirculat

Deşeu din nămol

Fig. 6. Schema contactului procesului anaerob Tabel 9. Proiectarea şi performanţa proceselor anaerobe de tratare Reactor AF AC AFBR

Influent (g/L) 3-40 3-10 1-20

CCO HRT (zi) 0.5-13 1-5 0,5-2

VLR (Kg CCO/m3/zi) 4-15 1-3 8-20

Îndepărtare (%) 60-90 40-90 80-99 20

UASB

5-15

2-3

4-14

85-92

11. Managementul deseurilor solide Deseurile solide de panificatie cuprinde produse de panificatie învechite, materii prime neconsumate (de exemplu aluat) si ambalaje. Modul cel mai simplu si comun consta în transportul direct al acestor deseuri la depozitele de deseuri sau la incinerare. Valorificarea deseurilor de panificatie poate juca un rol important în gestionarea acestora. Deseurile constau în principal din pâine, chifle si prajiturele învechite - toate care contin un nivel ridicat de energie si pot fi date spre alimentatie direct la animale, cum ar fi porcine si bovine. O alta aplicatie este utilizarea deseurilor pentru productia de produse valoroase. De exemplu, Oda şi al. [15], au folosit cu succes deseurile de panificatie pentru a produce acid lactic cu o eficienta de conversie de 47,2%.

12. Productie mai pura în industria de panificatie 12.1. Concepte Productia de produse de panificatie implica mai multe unitati de operare care pot cauza o varietate de deseuri. Cele mai multe industrii de panificatie sunt de dimensiuni mici sau medii si sunt adesea situate în zone dens populate, ceea ce face ca problemele de mediu sa fie mult mai critice. Cu toate acestea, filosofia de tratament conventionala "sfârsitul-conductei" are restrictiile sale în rezolvarea acestor probleme. Abordeaza doar rezultatul unor procese de productie ineficiente si risipitoare si ar trebui sa fie considerata doar ca o optiune definitiva. Tabel 10. Performanţa procesului anaerob de contact Parametri

CBO5 CCO TS GUU

Apă brută (mg/L)

Efluent curăţat (mg/L)

Gamă

Medie

Gamă

Medie

906–24,000 2,910-50,400 848–36,700 429–10,000 Referinta 13

9,873 23,730 15,127 5,778

65–267 315–1,340 267–1,260 9–113

145 642 502 41

Îndepărtarea medie (%)

98.5 97.3 96.7 99.3

Fabricatia va produce întotdeauna poluarea directa sau indirecta a mediului. Este greu de realizat "descarcarea de gestiune la zero", si tratarea deseurilor este întotdeauna costisitoare. Productia mai pura (PC) are doua componente cheie: maximizarea reducerii deseurilor si reducerea la minimum a utilizarii de materii prime si consumul de energie. Programul Natiunilor Unite pentru Mediu (UNEP), defineste PC ca [7]: ‘ Aplicarea continua a unei strategii de mediu preventiva integrata la procese, produse si servicii sporeşte eficienta globala si reduce riscurile la om si mediul înconjurator. Productia mai pura poate fi aplicata la procesele utilizate în orice industrie, la produs ca atare si la diferite servicii prestate în societate.’ Rezultatele producţiei curate de la una sau o combinaţie de materii conservate,apă şi energie; eliminarea materiilor prime toxice şi periculoase, precum şireducerea cantităţii şi toxicităţii tuturor emisiilor şi a deşeurilor la sursă în timpulprocesului de producţie. Acesta are ca scop reducerea mediului, sănătăţii şi impactul de siguranţă ale produselor pe întreg ciclu de viaţă de la extracţia de materii prime prin fabricarea şi utilizarea la "ultima" eliminare a produsului. Ea presupune integrarea preocupărilor legate de mediu în proiectarea şi furnizarea de servicii [3,7]. 21

În procesul de CP, materiile prime, apa şi energia ar trebui să fie conservate,emisiile sau pierderile ar trebui să fie reduse şi aplicarea de substanţe prime toxice trebuie să fie evitată. De asemenea, este important, să se reducă efectele negative în timpul producţiei întregului ciclu de viaţă, de la proiectarea producţiei laeliminarea finală a deşeurilor. Principalele etape ale unei evaluări CP sunt prezentate în Figura 7. CP poate fi ilustrat prin următorul exemplu.

12.2 Un studiu de caz în Country Bake Pty Ltd. Country Bake Pty Ltd. [3] este o brutărie bine cunoscută în Queensland, Australia,care produce în principal, pâine sub formă de rulouri şi pâine, precum şi produse de patiserie şi prăjituri. Producţia este puternic automatizată şi PC a fost efectuată la brutărie pentru a îmbunătăţi eficienţa acesteia operaţională.

Sensibilizareapersonalului şi managementul aşteptărilor Un sondaj inițial scurt a arătat că gradul general a CP-ului la instalaţia de producţie a fost destul de scăzută înainte de punerea sa în aplicare. Personalul a simţit că modificările au fost cele mai posibil făcute în zonele demenaj general şi la îmbunătăţirile minore ale procesului. În plus, ambele gestionarea și munca au crezut că rentabilitatea afacerii mai mare, precum şi îmbunătăţirea imaginii publice a companiei ar putea fi realizată prinexercitarea CP.

Evaluarea deşeurilor Domeniile generării de deşeuri au fost identificate şi caracterizate. S-a constatat că utilizarea apei a fost de 719000 L / săptămână, cu aproximativ 59% utilizate în producţie, iar restul a fost în cele din urmă descărcat ca apă uzată provenite de la curăţare şi de la alte utilizări auxiliare. Domeniul produselor de patiserie , pâine şi chifle de pâine au contribuit cu 35 şi 36% din volumul de ape uzate . Alte ape uzateau apărut de la cazan, de la spălarea boxei şi de la facilităţi de personal. În ceea ce priveşte încărcarea CCO-ului, domeniul produselor de patiserie, domeniul pâinii şi chiflelor de pâine și curăţarea de noapte au contribuit 29, 25, şi 38%,respectiv. Caracterizarea de deşeuri poate fi găsită în tabelul 2. Aproximativ 1,7 tone de aluat pe săptămână a fost pierdut în fluxul de deşeuri, ducând la o pierdere de 0,5% din masa totală de ingrediente (sau de o pierdere de $ 4000/lună). Uleiul pancoat şi uleiul alb au fost utilizaţi în producţie, o mare parte din ele fiind pierdute şi au devenit principalii contribuabili la FOG în fluxul de deşeuri. Costul lunar pentru achiziţionarea lor a fost de 13.140 dolari. Prevenirea pierderii de ulei, prin urmare, ar putea conduce la economii semnificative pentru panificaţie.

Strategii CP Au fost propuse trei strategii PC. Prima a fost reducerea încărcării COD din apele reziduale descărcate din zona de chiflă / pâine. O anumită cantitate de material de aluat a căzut în continuare pe podea şi a găsit în cele din urmă drumul spre canalizare. Următoarele metode au fost folosite pentru recuperarea şi reciclarea materialelor: mutarea canalizării pentru colectarea mai uşoară a aluatului şi instalarea deecrane la punctele de scurgere pentru a captura aluatul căzut. O a doua strategie a fost de a reduce volumele de ape uzate evacuate din zona de patisserie prin modificarea practicilor de curăţare, eliminarea sau reutilizarea deversărilor de apă de la pompa de vid şi reutilizarea evacuărilor de apă din răcitor. Ultima strategie fost reducerea pierderii de ulei prin modificări ale echipamentului.

22

Implicarea personalului Producţia mai curată nu poate fi pusă în aplicare şi fără un mare entuziasm şi angajament al personalului pentru PC, deoarece aceştia sunt primii care îndeplinesc PC. Compania a dezvoltat 12 echipe de lucru formate din persoane din zonele de lucru funcţionale majore. Aceste echipe se întâlneau în mod regulat pentru a discuta aspecte relevante pentru domeniile lor de lucru specifice. Aceste echipe şi-au asumat responsabilitatea de a conduce PC la locurile de muncă. Şefii de echipă, care au fost instruiţi de către Grupul de lucru UNEP, au efectuat o serie de programe de formare pentru restul personalului. În cele din urmă, personalul a fost recompensat pentru punerea în aplicare a PC.

Beneficii de reducere a costurilor Prin punerea în aplicare a CP în producţie, s-a estimat că ar putea fi realizată o economie totală lunară de 27.700 dolari.

Motivația pentru CP

Planificarea și organizarea

Preevaluări

Evaluări

Continuarea programului CP

Analiza fezabilității

Implementa rea

Rezultatul evaluării

Fig. 7. Liniile generale ale procesului CP de evaluare

Bibliografie 1. D&B Sales & Marketing Solutions. Poultry Slaughtering and Processing Report. http://www.zapdata.com/, 2003 2. Kannan, P; Boie, W. Energy management practices in SME – case study of a bakery in Germany. Energy Conv. Mgnt 2003, 44, 945–959. 3. Gainer, D.; Pullar, S.; Lake, M.; Pagan, R. The Country Bake Story – How a modern bakery is achieving productivity and efficiency gains through cleaner production. Sustainable Energy and Environmental Technology – Challenges and Opportunities, Proceedings, Gold Coast, 14–17, June, 1998. 573–578. 4. Givens, S.; Cable, J. Case study – A tale of two industries, pretreatment of confectionary and bakery wastewaters. 1988 Food Processing Waste Conference, presented by the Georgia Tech Research Institute, Atlanta, Georgia, October 31 – November 2, 1988. 5. Dalzell, J.M. Food Industry and the Environment in the European Union – Practical Issues and Cost Implications, 2nd Ed., Aspen Publishers, Inc.: Gaithersburg, Maryland, 2000.

23

6. Metcalf and Eddy. Wastewater Engineering: Treatment Disposal Reuse, 4th Ed.; McGraw-Hill, 2002. 7. Nations Environment Programme (UNEP). (http://www.uneptie.org/pc/cp/home.htm). 2003. 8. Yim, B.; Young, R.H.F.; Burbank, N.C. Dugan, G.L. Bakery waste: its characteristics, Part I. Indust. Wastes 1975 March/April, 24–25. 9. Yim, B.; Young, R.H.F.; Burbank, N.C.; Dugan, G.L. Bakery waste: its characteristics and treatability, Part II. Indust. Wastes 1975 September/October, 41–44. 10. Grove, C.S. Jr.; Emerson, D.B.; Dul, E.F.; Schlesiger, H.; Brown, W. Design of a treatment plant for bakery wastes. 24th Purdue Industrial Waste Conference (PIWC), Lafayetle, IN; 1969; 155–178. 11. Liu, J.C.; Lien, C.S. Pretreatment of bakery wastewater by coagulation–flocculation and dissolved air flotation. Water Sci. Technol. 2001, 43, 131–137. 12. Mulligan, T. Bakery sewage disposal. Proceedings of the 1967 Meeting of the American Society of Bakery Engineers, 1967; 254–263. 13. Shin, B.S.; Eklund, C.W.; Lensmeyer, K.V. Bakery waste treatment by an anaerobic contact process. Res. J. Water Pollut. Control 1990, 62 (7), 920–925. 14. Keenan, D.; Sabelnikov, A. Biological augmentation eliminates grease and oil in bakery wastewater. Water Environ. Res. 2000, 72(2), 141–146. 15. Oda, Y.; Park, B.S.; Moon, K.H.; Tonomura, K. Recycling of bakery wastes using an amylolytic lactic acid bacterium. Biores. Technol. 1997, 60, 101–106. (toate î din articolul: Bakery Waste Treatment J. Paul Chen, Lei Yang, and Renbi Bai National University of Singapore, Singapore Yung-Tse Hung Cleveland State University, Cleveland, Ohio, U.S.A. ) 16. Banu, C., „Manualul inginerului de industrie alimentară”, Editura Tehnică, Bucureşti, 1999; 17. Leonte, M., „Tehnologii, utilaje, reţete şi controlul calităţii în industria de panificaţie, patiserie, cofetăriei, biscuiţi şi paste făinoase. Reţete de panificaţie. Vol I”, Editura Ecozone, Iaşi, 2008; 18. Leonte, M., „Tehnologii, utilaje, reţete şi controlul calităţii în industria de panificaţie, patiserie, cofetăriei, biscuiţi şi paste făinoase. Reţete de panificaţie. Vol II”, Editura Ecozone, Iaşi, 2008

24