Вода в молочной промышленности
Вода на предприятиях молочной промышленности играет важную роль в различных аспектах. Все технологические процессы производства молока и молочных продуктов постоянно связаны с поддержанием контролируемого микробиоценоза. Такой контроль возможно осуществить лишь при условии систематической обработки технологического оборудования (емкости дли хранении молока (сливок), авто- и железнодорожные цистерны, аппараты дли выработки творожного сгустка и т.п.). Вода используется при том, как один из реагентов, наряду с сильными окислителями (гинохлориты), поверхностно-активными веществами, содой, едким натром. Холодная вода используется как растворитель моющих средств и, что очень важно, как средство дли заключительного ополаскивания посуды, тары, оборудования. Горячую воду и пар применяют в качестве самостоятельных средств, не имеющих равноценной замены на определенных этапах обработки. Поэтому нарушение их подачи или изменение требуемой температуры неизбежно приводить либо к перебоям в работе предприятия либо к некачественной подготовке оборудовании и тары.
Поддержание чистоты в помещениях цехов и на территории предприятия может быть обеспечено также лишь при достаточном и надежном водоснабжении.
В ряде технологических процессов вода используется в качестве сырья, например при восстановлении сухого молока, или входит в непосредственный контакт с молочным продуктом (составление рассола для сыра, промывка масла, полученного способом сбивания).
Итак, нормальное протекание технологических процессов на предприятиях молочной промышленности во многом зависит от достаточного, бесперебойного водоснабжения. При этом следует отметить, что дополнительные трудности в организации вод снабжения связаны с неравномерным периодическим режимом водопотребления, и перебоях в подаче горячей, холодной воды и пара могут привести к порче продукции.
Кроме достаточного количества важно также и качество воды, подаваемой на молочные заводы. Согласно санитарным правилам на технологические цели можно использовать воду, соответствующую по своему составу и свойствам питьевой. Вода должна быть безопасна в эпидемическом отношении, безвредна по химическому составу и иметь благоприятные органолептические свойства.
В условиях молочного завода существуют факторы, при которых контаминация молока за счет технологической воды, даже умеренно загрязненной патогенными микробами, приводит к их размножению и накоплению до концентраций, достаточных для выражения человека при потреблении молочных продуктов. Одним из косвенных подтверждений этого является отсутствие «молочных» эпидемий вирусных кишечных инфекций. Присутствие вирусов в питьевой воде более вероятно, чем бактерий, однако вирусы в молоке не размножаются.
Что касается химического состава воды, используемой для технологических нужд молочного производства, реального прямого неблагоприятного (токсического) влияния от него трудно ожидать. Во-первых, по той причине, что молочные заводы создаются на обжитых территориях и водоснабжение организуется за счет источников, уже апробированных для питьевого водоснабжения, во-вторых, из-за малой дозы воды, непосредственно попадающей в молочные продукты. Практическое значение имеет изменение с органолептических свойств воды в зависимости от ее химического состава. При повышенном содержании в воде железа и марганца вода может иметь желтую окраску или бы мутной в результате выпадения нерастворимых гидроксидов металлов при контакте воды с воздухом. В условиях молочного завода такие нарушения органолептических свойств играют косвенную неблагоприятную роль, затрудняя обеззараживание воды как препаратами хлора, так и бактерицидным излучением. Если дополнительное обеззараживание воды на самом заводе не производится, содержание в воде железа и марганца ( бу дет ограничиваться не столько из-за изменения ее органолептических свойств, сколько из-за осложнения эксплуатации водопроводной сети, связанного с отложением солей железа и марганца на внутренней поверхности труб и санитарно-технических приборов.
Критериями пригодности воды по жесткости служит образование молочного камня в пастеризаторах, образование осадка на стеклянной таре, а также в рециркуляционных системах в результате реакций солей жесткости со щелочами, применяемыми при мойке оборудования и тары. Высокое содержание в воде органических веществ, интегрально оцениваемое по показателю биохимического потребления кислорода (ВПК) или перманганатной окисляемости, является косвенным признаком возможного бактериального заражения. С другой стороны, повышение этих показателей осложняет обеззараживание, так как приводит к большому расходу окислителей, используемых для этой цели, и снижает эффект обеззараживания.
Важным критерием санитарной надежности качества воды является постоянство ее солевого состава. Сезонные или нерегулярные колебания показателей сухого остатка, хлоридов, сульфатов, железа, даже если диапазон этих колебаний не выходит за пределы нормативов, являются сигналом того, что вода поступает в водопроводную сеть не из одного источника. Наиболее частой причиной этого может быть чрезмерно высокий уровень эксплуатации подземного водоносного пласта, превышающий его водообильность. Создающееся при этом низкое давление в эксплуатируемом пласте способствует подсосу воды из другого пласта, который может оказаться менее надежным. Снижение концентрации солей может наблюдаться после обильных дождей при эксплуатации грунтового водоносного пласта или в случае забора воды из толщи карстовых пород. Во всех случаях обнаружения колебания солевого состава воды необходимо установить его причину, усилить лабораторный бактериологический контроль и принять меры для повышения надежности качества воды инженерными средствами.
На предприятиях молочной промышленности расходуется большое количество горячей воды. Вода, как правило, подготавливается на самом заводе; в некоторых случаях она может поступать по городским сетям горячего водоснабжения. Система горячего водоснабжения для технологических нужд на молочном заводе должна быть закрытой.
Следует подчеркнуть недопустимость экономии воды питьевого качества за счет сокращения ее расхода на технологические и бытовые нужды работающих, так как это неминуемо приведет к неблагоприятным последствиям.
Организация водоснабжения молочного завода осложнена, с одной стороны, высокими требованиями к качеству воды и бесперебойности ее подачи на технологические нужды, с другой — ограниченными возможностями ее обработки на заводе. В этих условиях особое значение приобретает выбор источника водоснабжения завода, с тем чтобы при минимальной обработке воды была обеспечена подача ее в достаточном количестве и высокого качества.
В молочной промышленности применяются следующие методы очистки воды:
подготовка воды для котлов и систем охлаждения;
осветление и обеззараживание производственной воды;
дехлорирование обеззараженной воды для промывки масла;
удаление железа из железосодержащих вод, используемых в производстве;
обессоливание или нейтрализация молока или сыворотки (производство сухого молока);
обработка конденсата при сгущении молока;
очистка воды, используемой при восстановлении сухого молока.
Сбросы загрязняющих веществ в водный объект при переработке молока
В системе водоснабжения молочных заводов имеют место быть оборотное, повторное и прямоточное использование воды. Оборотное водоснабжение реализуется при не соприкосновении воды с производимой продукцией (холодильные установки, вакуум-выпарные аппараты и т.д.). Повторное предусматривает последовательное использование ее в нескольких операциях, в т.ч. технологической (например, водой, собираемой после пастеризационно-охладительной установки, моют помещения, поливают территорию, обмывают машины). Прямоточное водоснабжение подразумевает сброс воды в канализацию сразу же после технологической операции.
Водопотребпение и водоотведение
Вода на предприятиях молочной промышленности применяется для:
- мойки трубопроводов, технологического оборудования, тары (цистерн и пр.);
- охлаждения молока и молочных продуктов;
- работы паросиловых и технологических установок;
- восстановления сухого молока;
- мытья панелей и полов производственных помещений;
- различных хозяйственно-бытовых нужд.
Из 30 действующих предприятий, представивших данные, только 8 имеют систему оборотного водоснабжения, что составляет 27% от общего числа предприятий.
По данным полученным при анкетировании предприятий удельные расходы воды на производство отдельных видов продуктов сопоставимы с данными европейских производителей молочной продукции (таблица 01).
Таблица 01 — Расход воды на производство молочных продуктов российских и европейских производителей молочной продукции
В целом водопотребление молочных предприятий составляет от 4,2 м3 до 7 м3 на 1 т перерабатываемого молока (минимальное суточное потребление воды составляет 100 м3, а максимальное — 2900 м3).
Сегодня из общего объема водопотребления молокозаводами большая часть воды сбрасывается в канализацию или водный объект после первичного использования (80-85 %).
Согласно ВеГегепсе Восытепт оп Веэт Ауаі|а|о|е ТесПпіцыез іп те Рооо, ВгіпК апо МПК |поызтгіез, Еыгореап Сотіззіоп |пте9гатео Ро||ытіоп Ргеуептіоп апо Соптгоі удельное потребление воды и образование сточных вод в европейских странах не должны превышать значений, указанных в таблице 02.
Таблица 02 — Предельные значения потребления воды и образования сточных вод
Состав сточных вод молочных предприятий
Стоки на молочных заводах образуются в основном в результате мойки оборудования, уборки производственных цехов и помещений. В них попадают отходы
производства, остатки (потери) молочных продуктов и молока, реагенты, используемые в процессе мойки оборудования (приложение В), различные примеси, смываемые с поверхностей транспорта, полов и пр.
Количество и состав сточных вод зависит от профиля производства, используемых технологий и составляет от 1,0 до 7,0 л на 1 л переработанного молока. Общим для стоков всех молочных заводов является: относительно высокая температура 16-33 °С, возможность резких колебаний кислотности (рН=6,2-10,5),
большое содержание органических примесей, составляющие основную часть взвешенных веществ (до 90 %). Концентрация взвешенных веществ колеблется в
широких пределах и зависит, в основном, от ассортимента продукции, технологии производства и применяемого оборудования.
По данным анкетирования действующих предприятий максимальная концентрация взвешенных частиц содержится в сточных водах предприятия, вырабатывающего мороженое (до 1741 мг/дм3). Значительное количество взвешенных веществ присутствует также в сточных водах предприятий, вырабатывающих сухие и сгущенные концентраты, сыры и творог — до 250-300 мг/дмЗ (по данным четырех предприятий).
Значения ХПК и БПК сточных вод молочных заводов также колеблются в широких пределах. По данным предприятий, вырабатывающих сыры или творог, среднее значение БПК-5 — 376 мг/дмЗ (диапазон — 155-760 мг/дмЗ — по пяти предприятиям), среднее значение ХПК по этим же предприятиям — 809 мг/дмЗ (диапазон 296,2- 1680 мг/дм3).
Установлено, что между показателями ХПК и БПКпопн для сточных вод молочных заводов существует прямая зависимость. Соотношение ХПК/БПК5 для различных молочных производств колеблется от 1 ,2 до 1 ,9 (в среднем 1 ,45). Для производств сухого молока и казеина соотношение ХПК/БПК5 может достигать 2,2 .
Содержание жиров в сточных водах предприятий молочной промышленности определяется в основном ассортиментом выпускаемой продукции, технологией
производства и мощностью предприятия.
Так, при выработке масла в количестве 2,5-7 т в сутки концентрация жира в сточных водах составляет в среднем 55 мг/дмЗ (по данным трех действующих
предприятий). При увеличении выработки масла до 22 т в сутки количество жира в сточных водах увеличивается до 272 мг/дмЗ (данные одного предприятия). Сточные воды производства низкожирной продукции содержат жиры в виде мельчайших шариков, окружённых гидратированной белковой оболочкой. При производстве высокожирной продукции (сливки, сметана и масло) чаще встречаются агрегатированные частицы жира.
Азот в сточных водах содержится в основном в виде аминогрупп белковых соединений и незначительных примесей аммонийных солей.
Концентрация хлоридов при водоотведении составляет в среднем 150-200 мг/л, но на отдельных производствах может достигать 800-1000 мг/л. Присутствие хлоридов — результат попадания в сточные воды поваренной соли, рассолов, воды, содержащей остатки молока и моющих растворов.
Сточные воды предприятий по переработке молока характеризуются высокой суточной неравномерностью их качественного состава и расходов, колебаниями
значений водородного показателя рН. Изменение значения рН связано с режимом работы предприятия и видом используемых моющих реагентов.
При централизованной мойке оборудования в канализацию завода сбрасывают промывные сточные воды и периодически, раз в 3-5 дней, отработанные моющие
растворы кислот и щелочей. рН промывных вод изменяется от 7,8 до 10,2; щёлочность — от 1,9 до 4 мг-экв/л. рН отработанных щелочных растворов колеблется от 10 до 12; щёлочность от 30 до 50 мг-экв/л.
Перечень максимальных допустимых значений нормативных показателей общих свойств сточных вод и концентрация загрязняющих веществ в сточных водах, установленных в целях предотвращения негативного воздействия на работу централизованных систем водоотведения утвержден Постановлением Правительства
РФ от 29 июля 2013 г № 644 «Об утверждении правил холодного водоснабжения и водоотведения и о внесении изменений в некоторые акты Правительства РФ».
Требования к составу и свойствам сточных вод при сбросе их в водный объект, регламентируются СанПиН 2.1.5.980-00. 2.1.5.
Очистка сточных вод молочных заводов
В соответствии с Федеральным законом от 07.12.2011 М 416-ФЗ «О водоснабжении и водоотведении» и постановлением Правительства Российской Федерации от 29.06.2013 № 644 строительство локальных очистных сооружений (ПОС) предусматривается как один из нескольких вариантов обеспечения качества очистки
сточных вод и предотвращения потенциального негативного воздействия как на централизованную систему водоотведения (ЦСВ), так и водные объекты.
Статьей 30.1 (часть 6) Федерального закона от 07.12.2011 М 416-ФЗ предусматриваются возможности предотвращение превышений предприятиями
нормативов состава сточных вод по всем веществам посредством реализации одного или нескольких из следующих мероприятий:
1) строительство или модернизация локальных очистных сооружений и (или) очистка сточных вод предприятия с использованием локальных очистных сооружений, принадлежащих третьим лицам;
2) создание систем оборотного водоснабжения;
3) внедрение технологий производства продукции (товаров), оказания услуг, проведения работ, обеспечивающих снижение концентрации загрязняющих веществ в
сточных водах.
Пунктом 114 постановления Правительства №644 от 29.07.2013 зафиксирована возможность заключения между организацией, осуществляющей водоотведение, или очистку сточных вод, и предприятием договора водоотведения (единый договор холодного водоснабжения и водоотведения), предусматривающего прием сточных вод с превышением максимальных допустимых значений показателей и концентраций в случае подтверждения того, что очистные сооружения могут быть дополнительно нагружены без ухудшения качества очистки сточных вод. и эффективности обработки осадка сточных вод и с сохранением существующей возможности утилизации осадка сточных вод.
В соответствии с постановлением Правительства РФ от 25 января 2006 г. № 33 нормативы предельно допустимых сбросов вредных веществ в водные объекты
утверждаются территориальными органами Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору по согласованию с бассейновыми и другими территориальными органами Федерального агентства водных ресурсов, территориальными органами Федеральной службы по гидрометеорологии и
мониторингу окружающей среды, а также с территориальными органами Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека.
Из 30 действующих предприятий, представивших анкетные данные, очистные сооружения имеют 12 предприятий (40 %), при этом их среднесуточная мощность
составляет 1168 м3 (диапазон от 60 до 2600 мЗ/сутки).
Характеристика очистных сооружений (по данным шести действующих предприятий) представлена в таблице 3.20.
Таблица 03 — Характеристика очистных сооружений
Сточные воды молочных заводов можно очищать от жира с помощью отстаивания, флотации, коагуляции. При отстаивании сточных вод выделяются крупные
частицы жира и другие взвешенные вещества. Флотация позволяет извлечь из сточных вод также тонко диспергированные взвешенные вещества, обладающие гидрофобными свойствами, в том числе жир. При коагуляции сточных вод выделяются как тонко диспергированные взвешенные вещества, так и эмульгированные, коллоидные примеси. Необходимость локальной очистки сточных вод и выбор метода очистки обусловлены местными условиями.
Снижение концентрации хлоридов методами электрокоагуляции и электрофлотации.
Для обработки сточных вод, образующихся в результате мойки оборудования на молочных заводах с централизованной системой мойки устанавливают станции
нейтрализации. В состав станции может входить усреднитель, смеситель, камера реакции и реагентное хозяйство. Избыточную щелочность сточных вод обычно
нейтрализуют кислотой.
